Википедия

Геометрия Лобачевского

Геометрия Лобачевского (или гиперболическая геометрия) — одна из неевклидовых геометрий, геометрическая теория, основанная на тех же основных аксиомах, что и обычная евклидова геометрия, за исключением аксиомы о параллельных прямых, которую изменил Николай Иванович Лобачевский.

image
Геометрия Римана;
Евклидова геометрия;
геометрия Лобачевского

Евклидова аксиома о параллельных (точнее, одно из эквивалентных ей утверждений, при наличии других аксиом) может быть сформулирована следующим образом:

На плоскости через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести ровно одну прямую, параллельную данной.

В геометрии Лобачевского вместо неё принимается следующая аксиома:

Через точку, не лежащую на данной прямой, проходят по крайней мере две прямые, лежащие с данной прямой в одной плоскости и не пересекающие её.

Геометрия Лобачевского описывает пространство Лобачевского, имеет обширные применения как в математике, так и в физике. Историческое и философское её значение состоит в том, что была показана возможность неевклидовой геометрии и это дало толчок в развитии геометрии, математики и науки в целом.

Предпринимались попытки обобщить разные виды геометрии. Абсолютная геометрия объединяет постулаты Евклида и Лобачевского, но конфликтует с геометрией Римана (в которых любые две прямые пересекаются). Аксиоматика Гильберта непротиворечиво охватывает разные варианты геометрии.


История

Попытки доказательства пятого постулата

Отправным пунктом геометрии Лобачевского послужил V постулат Евклида — аксиома, эквивалентная аксиоме о параллельных. Он входил в список постулатов в «Началах» Евклида. Относительная сложность и неинтуитивность его формулировки вызывала ощущение его вторичности и порождала попытки вывести его как теорему из остальных постулатов Евклида.

Среди многих пытавшихся доказать пятый постулат были, в частности, следующие крупные учёные.

  • Древнегреческие математики Птолемей (II в.) и Прокл (V в.) (основывался на предположении о конечности расстояния между двумя параллельными).
  • Ибн аль-Хайсам из Ирака (конец X — начало XI вв.) (основывался на предположении, что конец движущегося перпендикуляра к прямой описывает прямую линию).
  • Иранские математики Омар Хайям (2-я половина XI — начало XII вв.) и Насир ад-Дин ат-Туси (XIII в.) (основывались на предположении, что две сходящиеся прямые не могут при продолжении стать расходящимися без пересечения).
  • Первую в Европе известную нам попытку доказательства аксиомы параллельности Евклида предложил живший в Провансе (Франция) Герсонид (он же Леви бен Гершом, XIV век). Его доказательство опиралось на утверждение о существовании прямоугольника.
  • Немецкий математик Клавиус (1574).
  • Итальянские математики
    • Катальди (впервые в 1603 году напечатал работу, целиком посвящённую вопросу о параллельных).
    • Борелли (1658).
  • Английский математик Валлис (1663, опубликовано в 1693) (основывался на предположении, что для всякой фигуры существует ей подобная, но не равная фигура).
  • Французский математик Лежандр (1800) (основывался на допущении, что через каждую точку внутри острого угла можно провести прямую, пересекающую обе стороны угла; у него также были другие попытки доказательства).

При этих попытках доказательства пятого постулата математики вводили (явно или неявно) некоторое новое утверждение, казавшееся им более очевидным.

Были предприняты попытки использовать доказательство от противного:

  • итальянский математик Саккери (1733) (сформулировав противоречащее постулату утверждение, он вывел ряд следствий и, ошибочно признав часть из них противоречивыми, он счёл постулат доказанным),
  • немецкий математик Ламберт (около 1766, опубликовано в 1786) (проведя исследования, он признал, что не смог обнаружить в построенной им системе противоречия).

Наконец, стало возникать понимание того, что возможно построение теории, основанной на противоположном постулате:

  • немецкие математики Швейкарт (1818) и Тауринус (1825);
  • немецкий математик Карл Фридрих Гаусс.

Создание неевклидовой геометрии

Лобачевский в работе «О началах геометрии» (1829), первой его печатной работе по неевклидовой геометрии, ясно заявил, что пятый постулат не может быть доказан на основе других посылок евклидовой геометрии, и что допущение постулата, противоположного постулату Евклида, позволяет построить геометрию столь же содержательную и свободную от противоречий, как и евклидова.

Чуть позже и независимо к тем же выводам пришёл Янош Бойяи; он опубликовал свои исследования как приложение к книге своего отца. Карл Фридрих Гаусс пришёл к таким выводам ещё раньше (см. его письмо к Тауринусу, 1824 год). Однако Гаусс воздерживался от публикаций, и о его взглядах можно судить лишь по нескольким письмам и дневниковым записям. Молчание Гаусса часто объясняют тем, что он боялся быть непонятым. Действительно, в одном письме, где затрагивается вопрос о пятом постулате и неевклидовой геометрии, Гаусс пишет: «бойтесь крика беотийцев». Другое объяснение состоит в том, что он один из немногих понимал, что, как бы много интересных теорем неевклидовой геометрии ни было выведено, это ещё ничего не доказывает — всегда теоретически остаётся возможность, что в качестве дальнейших следствий будет получено противоречивое утверждение. Возможно Гаусс понимал (или чувствовал), что в то время (первая половина XIX в.) ещё не найдены математические понятия, позволяющие точно поставить и решить этот вопрос. Ещё одно объяснение: хотя Гаусс понимал геометрию Лобачевского лучше остальных, он не рассматривал её как своё детище так как узнал о ней из писем от Швайкарта, Тауруса и других.

В письме 1846 года астроному Г. Х. Шумахеру Гаусс так отозвался о работе Лобачевского:

Это сочинение содержит в себе основания той геометрии, которая должна была бы иметь место и притом составляла бы строго последовательное целое, если бы евклидова геометрия не была бы истинной… Лобачевский называет её «воображаемой геометрией»; Вы знаете, что уже 54 года (с 1792 г.) я разделяю те же взгляды с некоторым развитием их, о котором не хочу здесь упоминать; таким образом, я не нашёл для себя в сочинении Лобачевского ничего фактически нового. Но в развитии предмета автор следовал не по тому пути, по которому шёл я сам; оно выполнено Лобачевским мастерски в истинно геометрическом духе. Я считаю себя обязанным обратить Ваше внимание на это сочинение, которое, наверное, доставит Вам совершенно исключительное наслаждение.

В итоге Лобачевский выступил как первый наиболее яркий и последовательный пропагандист новой геометрии. Хотя геометрия Лобачевского развивалась как умозрительная теория, и сам Лобачевский называл её «воображаемой геометрией», тем не менее именно он впервые открыто предложил её не как игру ума, а как возможную и полезную теорию пространственных отношений.

Утверждение геометрии Лобачевского

Лобачевский умер в 1856 году. Спустя несколько лет была опубликована переписка Гаусса, в том числе несколько восторженных отзывов о геометрии Лобачевского, и это привлекло внимание к трудам Лобачевского. Появляются переводы их на французский и итальянский языки, комментарии видных геометров. Переиздаётся и труд Бойяи.

В 1868 году выходит статья Бельтрами об интерпретациях геометрии Лобачевского. Бельтрами определил метрику плоскости Лобачевского и доказал, что она имеет всюду постоянную отрицательную кривизну. Такая поверхность тогда уже была известна — это псевдосфера Миндинга. Бельтрами сделал вывод, что локально плоскость Лобачевского изометрична участку псевдосферы (см. ниже). В этой же статье, Бельтрами также приводит две модели, которые теперь называются модель Клейна и модель Пуанкаре.

В этих работах Бельтрами дал прозрачное геометрическое доказательство непротиворечивости новой геометрии, точнее того что геометрия Лобачевского противоречива тогда и только тогда, когда противоречива геометрия Евклида. Лобачевский также располагал таким доказательством, но оно было сложнее, в одну сторону модель евклидовой плоскости в геометрии Лобачевского, оно строилось с помощью модели, как и у Бельтрами, в другую сторону шло аналитически.

Вейерштрасс посвящает геометрии Лобачевского специальный семинар в Берлинском университете (1870). Казанское физико-математическое общество организует издание полного собрания сочинений Лобачевского, а в 1893 году столетие русского математика отмечается в международном масштабе.

Модели

Модели геометрии Лобачевского дали доказательство её непротиворечивости, точнее показали, что геометрия Лобачевского столь же непротиворечива, как геометрия Евклида.

Сам Лобачевский дал основы своей аналитической геометрии, и тем самым он уже фактически наметил такую модель. Он также заметил, что орисфера в пространстве Лобачевского изометрична евклидовой плоскости, тем самым фактически предложил обратную модель. Тем не менее, само понятие о модели прояснилось в работах Бельтрами и других.

Псевдосфера

image
Псевдосфера

Итальянский математик Эудженио Бельтрами в 1868 году заметил, что геометрия на куске плоскости Лобачевского совпадает с геометрией на поверхностях постоянной отрицательной кривизны, простейший пример которых представляет псевдосфера. Если точкам и прямым на конечном куске плоскости Лобачевского сопоставлять точки и кратчайшие линии (геодезические) на псевдосфере и движению в плоскости Лобачевского сопоставлять перемещение фигуры по псевдосфере с изгибанием, то есть деформацией, сохраняющей длины, то всякой теореме геометрии Лобачевского будет отвечать факт, имеющий место на псевдосфере. При этом длины, углы, площади понимаются в смысле естественного измерения их на псевдосфере.

Однако здесь даётся только локальная интерпретация геометрии, то есть на ограниченном участке, а не на всей плоскости Лобачевского. Поверхность Дини даёт похожую модель — это изометрическое погружение области плоскости Лобачевского, ограниченной орициклом.

Проективная модель

image
Через точку Р проходит бесконечно много «прямых», не пересекающих «прямой» а

Модель плоскости Лобачевского, впервые предложенная Бельтрами.

Плоскостью служит внутренность круга, прямой — хорда круга без концов, а точкой — точка внутри круга. «Движением» назовём любое преобразование круга в самого себя, которое переводит хорды в хорды. Соответственно, равными называются фигуры внутри круга, переводящиеся одна в другую такими преобразованиями. Тогда оказывается, что любой геометрический факт, описанный на таком языке, представляет теорему или аксиому геометрии Лобачевского. Иными словами, всякое утверждение геометрии Лобачевского на плоскости есть не что иное, как утверждение евклидовой геометрии, относящееся к фигурам внутри круга, лишь пересказанное в указанных терминах. Евклидова аксиома о параллельных здесь явно не выполняется, так как через точку image, не лежащую на данной хорде а (то есть «прямой»), проходит сколько угодно не пересекающих её хорд («прямых») (например, image, image).

В этой модели расстояние между точками image и image на хорде image определяется через двойное отношение

image

Во внешней абсолюта, реализуется геометрия пространства анти-де Ситтера.

Конформно-евклидова модель, модель Пуанкаре

image
Конформно-евклидова модель

Другая модель плоскости Лобачевского, предложенная Бельтрами.

За плоскость Лобачевского принимается внутренность круга, прямыми считаются дуги окружностей, перпендикулярных окружности данного круга, и его диаметры, движениями — преобразования, получаемые комбинациями инверсий относительно окружностей, дуги которых служат прямыми.

Модель Пуанкаре замечательна тем, что в ней углы изображаются обычными углами.

Модель на гиперболоиде в пространстве Минковского

В пространстве сигнатуры image рассмотрим двуполостный гиперболоид image. Выберем верхнюю из компонент image. Заметим, что эта компонента является пространственноподобной. В частности квадратичная форма image задаёт на ней метрику; с этой метрикой верхняя компонента является моделью плоскости Лобачевского.

Прямыми (иначе говоря геодезическими) в этой модели являются сечениями гиперболоида плоскостями, проходящими через начало координат.

Перспективная проекция на горизонтальную плоскость с центром в начале координат переводит эту модель в проективную модель. Перспективная проекция на горизонтальную плоскость с центром в точке image переводит эту модель в конформно-евклидову.

Поверхность постоянной отрицательной кривизны

Другое аналитическое определение геометрии Лобачевского состоит в том, что геометрия Лобачевского определяется как геометрия риманова пространства постоянной отрицательной кривизны. Это определение было фактически дано ещё в 1854 году Риманом и включало модель геометрии Лобачевского как геометрии на поверхностях постоянной кривизны. Однако Риман не связал прямо своих построений с геометрией Лобачевского, а его доклад, в котором он о них сообщил, не был понят и был опубликован лишь после его смерти (в 1868 году).

Примером такой поверхности является сфера мнимого радиуса

image,
image

в пространстве Минковского. См. раздел Модель на гиперболоиде.

Содержание геометрии Лобачевского

Лобачевский строил свою геометрию, отправляясь от основных геометрических понятий и своей аксиомы, и доказывал теоремы геометрическим методом, подобно тому, как это делается в геометрии Евклида. Основой служила теория параллельных линий, так как именно здесь начинается отличие геометрии Лобачевского от геометрии Евклида. Все теоремы, не зависящие от аксиомы о параллельных, являются общими для обеих геометрий; они образуют так называемую абсолютную геометрию, к которой относятся, например, признаки равенства треугольников. Вслед за теорией параллельных строились другие разделы, включая тригонометрию и начала аналитической и дифференциальной геометрии.

image
Угол параллельности

Приведём (в современных обозначениях) несколько фактов геометрии Лобачевского, отличающих её от геометрии Евклида и установленных самим Лобачевским.

Через точку P, не лежащую на данной прямой R (см. рисунок), проходит бесконечно много прямых, не пересекающих R и находящихся с ней в одной плоскости; среди них есть две крайние x, y, которые и называются асимптотически параллельными (иногда просто параллельными) прямой R, а остальные — ультрапараллельными.

Угол image между перпендикуляром PB из P на R и каждой из асимптотически параллельных (называемый углом параллельности) по мере удаления точки P от прямой убывает от 90° до 0° (в модели Пуанкаре углы в обычном смысле совпадают с углами в смысле Лобачевского, и потому на ней этот факт можно видеть непосредственно). Параллель x с одной стороны (а y с противоположной) асимптотически приближается к а, а с другой — бесконечно от неё удаляется (в моделях расстояния определяются сложно, и потому этот факт непосредственно не виден).

Для точки, находящейся от заданной прямой на расстоянии PB = a (см. рисунок), Лобачевский дал формулу для угла параллельности П(a):

image

Здесь q — некоторая постоянная, связанная с кривизной пространства Лобачевского. Она может служить абсолютной единицей длины аналогично тому, как в сферической геометрии особое положение занимает радиус сферы.

Если прямые имеют общий перпендикуляр, то они ультрапараллельны, то есть бесконечно расходятся в обе стороны от него. К любой из них можно восстановить перпендикуляры, которые не достигают другой прямой.

В геометрии Лобачевского не существует подобных, но неравных треугольников; треугольники равны, если их углы равны.

Сумма углов всякого треугольника меньше image и может быть сколь угодно близкой к нулю (разница между 180° и суммой углов треугольника ABC в геометрии Лобачевского положительна — её называют дефектом этого треугольника). Это непосредственно видно на модели Пуанкаре. Разность image, где image, image, image — углы треугольника, пропорциональна его площади:

image

Из формулы видно, что существует максимальная площадь треугольника, и это конечное число: image.

Линия равных расстояний от прямой не есть прямая, а особая кривая, называемая эквидистантой, или гиперциклом.

Предел окружностей бесконечно увеличивающегося радиуса не есть прямая, а особая кривая, называемая предельной окружностью, или орициклом.

Предел сфер бесконечно увеличивающегося радиуса не есть плоскость, а особая поверхность — предельная сфера, или орисфера; замечательно, что на ней имеет место евклидова геометрия. Это служило Лобачевскому основой для вывода формул тригонометрии.

Длина окружности не пропорциональна радиусу, а растёт быстрее. В частности, в геометрии Лобачевского число image не может быть определено как отношение длины окружности к её диаметру.

Чем меньше область в пространстве или на плоскости Лобачевского, тем меньше геометрические соотношения в этой области отличаются от соотношений евклидовой геометрии. Можно сказать, что в бесконечно малой области имеет место евклидова геометрия. Например, чем меньше треугольник, тем меньше сумма его углов отличается от image; чем меньше окружность, тем меньше отношение её длины к радиусу отличается от image, и т. п. Уменьшение области формально равносильно увеличению единицы длины, поэтому при безграничном увеличении единицы длины формулы геометрии Лобачевского переходят в формулы евклидовой геометрии. Евклидова геометрия есть в этом смысле «предельный» случай геометрии Лобачевского.

Заполнение плоскости и пространства правильными политопами

image
Замощение плоскости Лобачевского правильными треугольниками ({3;7})

Плоскость Лобачевского может быть замощена не только правильными треугольниками, квадратами и шестиугольниками, но и любыми другими правильными многоугольниками. При этом в одной вершине паркета должно сходиться не менее 7 треугольников, 5 квадратов, 4 пяти- или шестиугольников, или 3 многоугольников с числом сторон более 6. То есть число различных замощений бесконечно и с помощью символа Шлефли image (в одной вершине сходится M штук N-угольников) все замощения плоскости Лобачевского можно записать так:

  • {3, 7}, {3, 8}, …, то есть {3, M}, где M≥7;
  • {4, 5}, {4, 6}, …, то есть {4, M}, где M≥5;
  • {5, 4}, {5, 5}, …, то есть {5, M}, где M≥4;
  • {6, 4}, {6, 5}, …, то есть {6, M}, где M≥4;
  • {N, M}, где N≥7, M≥3.

Каждое замощение image требует строго определённого размера единичного N-угольника, в частности, его площадь должна равняться:

image
image
Заполнение пространства Лобачевского правильными прямоугольными додекаэдрами ({5,3,4})

В отличие от обычного пространства (трёхмерного евклидова пространства), которое можно заполнить правильными многогранниками только одним способом (по 8 кубов в вершине, или по четыре в ребре {4,3,4}), трёхмерное пространство Лобачевского можно замостить правильными многогранниками, как и на плоскости, бесконечным количеством способов. С помощью символа Шлефли image (в одной вершине сходится M штук N-угольников, а в каждом ребре сходится по P многогранников) все замощения можно записать так:[источник не указан 3857 дней]

  • {3,3,6}, {3,3,7}, …, то есть {3,3,P}, где P≥6;
  • {4,3,5}, {4,3,6}, …, то есть {4,3,P}, где P≥5;
  • {3,4,4}, {3,4,5}, …, то есть {3,4,P}, где P≥4;
  • {5,3,4}, {5,3,5}, …. То есть {5,3,P}, где P≥4;
  • {3,5,3}, {3,5,4}, …, то есть {3,5,P}, где P≥3.

Многогранники таких разбиений могут иметь бесконечный объём, за исключением конечного числа разбиений пространства на правильные многогранники с конечным объёмом:

  • {3,5,3} (по три икосаэдра в ребре)
  • {4,3,5} (по пять кубов в ребре)
  • {5,3,4} (по четыре додекаэдра в ребре)
  • {5,3,5} (по пять додекаэдров в ребре)

Кроме этого, существует 11 способов заполнить пространство Лобачевского правильными мозаичными орисферами ({3,4,4}, {3,3,6}, {4,3,6}, {5,3,6}, {4,4,3}, {6,3,3}, {6,3,4}, {6,3,5}, {6,3,6}, {4,4,4}, {3,6,3}).[источник не указан 3857 дней]

Приложения

  • Лобачевский был уверен, что наше реальное пространство евклидово. В противном случае годичный параллакс любой звезды был бы больше некоторой величины, зависящей только от кривизны пространства. Используя вычисленные в то время параллаксы некоторых звёзд (которые оказались сильно неточными), Лобачевский оценил, что сумма углов треугольника со сторонами примерно равными радиусу земной орбиты отличается от 180° не более чем на 0,00037″ (впоследствии А. П. Котельников показал, что в этом месте у Лобачевского была ошибка на два порядка или опечатка: его данные показывают, что это разница не может быть более 0,0000037″). Согласно Лобачевскому, эти расчёты показывают, что евклидова геометрия достаточно точно описывает физическое пространство.
  • Сам Лобачевский применял свою теорию к вычислению определённых интегралов, интерпретируя их как выражения для длины, площади или объёма фигур в его геометрии.
  • В теории функций комплексного переменного геометрия Лобачевского помогла построить теорию автоморфных функций. Связь с геометрией Лобачевского была здесь отправным пунктом исследований Пуанкаре, который писал, что «неевклидова геометрия есть ключ к решению всей задачи».
  • Была установлена тесная связь геометрии Лобачевского с кинематикой специальной (частной) теории относительности. Эта связь основана на том, что равенство, выражающее закон распространения света
image
при делении на image, то есть для скорости света, даёт
image
 — уравнение сферы в пространстве с координатами image, image, image — составляющими скорости по осям х, у, z (в «пространстве скоростей»). Преобразования Лоренца сохраняют эту сферу и, так как они линейны, переводят прямые пространства скоростей в прямые. Следовательно, согласно модели Клейна, в пространстве скоростей внутри сферы радиуса с, то есть для скоростей, меньших скорости света, имеет место геометрия Лобачевского.

Мифы

Широко распространено заблуждение (отражённое, в частности, в нематематической литературе и фольклоре), что в геометрии Лобачевского «параллельные прямые пересекаются». Это не соответствует действительности. В геометрии Лобачевского как раз можно провести через точку, не лежащую на данной прямой, бесконечно много прямых, не пересекающихся с ней.

См. также

Примечания

  1. Розенфельд Б. А. Доказательства пятого постулата Евклида средневековых математиков Хасана ибн ал-Хайсама и Льва Герсонида. — М.: ИМИ, 1958. — Т. XI. — С. 733—742.
  2. Clavius C. Euclidis Elementorum, libri XV. — Romae, 1574.
  3. Borelli G. A. Euclidus Restitutus. — Pisa, 1658.
  4. Об основаниях геометрии. Сборник классических работ по геометрии Лобачевского и развитию её идей. — М., 1956. — С. 101—120.
  5. Шафаревич И. Р., Ремизов А. О. Линейная алгебра и геометрия, гл. XII, пар. 2, — Физматлит, Москва, 2009.
  6. Об основаниях геометрии. Сборник классических работ по геометрии Лобачевского и развитию её идей. М.: Гостехиздат, 1956, С.119—120.
  7. Eugenio Beltrami, Teoria fondamentale degli spazii di curvatura costante, Annali. di Mat., ser II, 2 (1868), 232—255.
  8. Lobachevsky, N. I., Geometrische Untersuchungen zur Theorie der Parallellinien. Berlin: F. Fincke, 1840; 30
  9. Колмогоров А. Н., Юшкевич А. П. (ред.) Математика XIX века. М.: Наука, том II, с. 62.
  10. Larisa I. Brylevskaya. Lobachevsky's Geometry and Research of Geometry of the Universe (англ.) // Publications of the Astronomical Observatory of Belgrade. — 2008. — No. 85. — P. 129—134. Архивировано 24 сентября 2019 года.
  11. Каган В. Ф. Лобачевский. — М.Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1948. — С. 238-242.
  12. Александров, 1973, с. 588.
  13. C. S. Yogananda. Poincaré and the theory of automorphic functions // Resonance. — 2000. — Т. 5, вып. 2. — С. 26—31. Архивировано 5 марта 2016 года.
  14. Параллельные прямые — в мифологии, реальности и математике Архивная копия от 20 апреля 2010 на Wayback Machine Успенский В. А. Апология математики, глава 8.
  15. Открытие геометрии Лобачевского оказало большое влияние на развитие математики и на осмысление взаимоотношения математики и внешнего мира. Обсуждения, возникшие в результате этого, видимо, повлияли и на взгляды многих гуманитариев. К сожалению, здесь они скорее закрепились в виде художественного образа: противопоставление «земной» — евклидовой геометрии и выдуманной учеными-математиками «заумной» — неевклидовой. Причем разница между этими двумя геометриями состоит будто бы в том, что в первой, всем понятной, параллельные линии не пересекаются, а во второй, обычному уму трудно постижимой, они пересекаются. // Шафаревич И. Р., Ремизов А. О. Линейная алгебра и геометрия, гл. XII, стр. 426, — Физматлит, Москва, 2009.

Литература

Труды основоположников

  • Лобачевский Н. И. О началах геометрии // Казанский вестник. — Казань: Императорский Казанский университет, 1829—1830. — № 25—29.
  • Об основаниях геометрии. Сборник классических работ по геометрии Лобачевского и развитию её идей. М.: Гостехиздат, 1956.
  • Бельтрами Э. Опыт интерпретации неевклидовой геометрии // Об основаниях геометрии : Сборник. — М.: ГИТТЛ, 1956. — С. 180—212.
  • Бельтрами Э. Основы теории пространств постоянной кривизны // Об основаниях геометрии : Сборник. — М.: ГИТТЛ, 1956. — С. 342—365.

Современная литература

  • Лобаче́вского геоме́трия / Александров А. Д. // Большая Советская Энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — Советская Энциклопедия, 1973. — Т. 14 : Куна—Ломами. — С. 586—588. — Стб. 1746—1752. — 629 000 экз.
  • Александров А. Д., Нецветаев Н. Ю. Геометрия. — Москва: Наука, 1990.
  • Александров П. С. Что такое неэвклидова геометрия. — Москва: УРСС, 2007.
  • Л. С. Атанасян. Геометрия Лобачевского. — М.: Просвещение, 2001. — 336 с. — ISBN 5-09-009734-8.
  • Делоне Б. Н. Элементарное доказательство непротиворечивости планиметрии Лобачевского. — Москва: Гостехиздат, 1956.
  • Иовлев Н. Н. Введение в элементарную геометрию и тригонометрию Лобачевского. — М.Л.: Гиз., 1930. — С. 67.
  • Кадомцев С. Б. Геометрия Лобачевского и физика. — М.: Знание, 1984. — 64 с. — (Новое в жизни, науке, технике: *Математика, кибернетика. 1984, №08).
    • (переиздание) Кадомцев С. Б. Геометрия Лобачевского и физика. — Изд. 3-е. — М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. — 72 с. — ISBN 978-5-397-00294-3.
  • Кадомцев С. Б., Позняк Э. Г., Попов А. Г. Геометрия Лобачевского: открытие и путь в современность» // Природа. — 1993. — № 7. — С. 19—27.
  • Кадомцев С. Б., Позняк Э. Г., Соколов Д. Д. Некоторые вопросы геометрии Лобачевского, связанные с физикой. — Итоги науки и техн. Сер. Пробл. геом., 13, ВИНИТИ, М., 1982, 157—188.
  • Клейн Ф. Неевклидова геометрия. — М.Л.: ОНТИ, 1936. — С. 356.
  • Норден А. П. Элементарное введение в геометрию Лобачевского. — М.: ГИТТЛ, 1953. — 248 с.
  • Нут Ю. Ю. Геометрия Лобачевского в аналитическом изложении. — М.: Издательство Академии Наук СССР, 1961. — 312 с.
  • Попов А. Г. Псевдосферические поверхности // Соросовский образовательный журнал. — ISSEP, 2004. — Т. 8, № 2. — С. 119—127.
  • Попов А. Г. Псевдосферические поверхности и некоторые задачи математической физики.
  • Прасолов В. В. Геометрия Лобачевского. — М.: МЦНМО, 2004. — 88 с.
  • Розенфельд Б. А. Интерпретации геометрии Лобачевского // Историко-математические исследования. — М.: ГИТТЛ, 1956. — № 9. — С. 169—208.
  • Смогоржевский А. С. «О геометрии Лобачевского» // Популярные лекции по математике. — Гостехиздат, 1958. — Т. 23. — С. 68.
  • Успенский Я. В. Введение в неевклидову геометрию Лобачевского — Болиаи. — Петроград: «Сеятель» Е. В. Высоцкого, 1922. — 180 с.
  • Шафаревич И. Р., Ремизов А. О. Линейная алгебра и геометрия. — Москва: Физматлит, 2009.

Ссылки

  • Геометрия Лобачевского Архивная копия от 7 декабря 2021 на Wayback Machine

Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Геометрия Лобачевского, Что такое Геометрия Лобачевского? Что означает Геометрия Лобачевского?

Geometriya Lobachevskogo ili giperbolicheskaya geometriya odna iz neevklidovyh geometrij geometricheskaya teoriya osnovannaya na teh zhe osnovnyh aksiomah chto i obychnaya evklidova geometriya za isklyucheniem aksiomy o parallelnyh pryamyh kotoruyu izmenil Nikolaj Ivanovich Lobachevskij Geometriya Rimana Evklidova geometriya geometriya Lobachevskogo Evklidova aksioma o parallelnyh tochnee odno iz ekvivalentnyh ej utverzhdenij pri nalichii drugih aksiom mozhet byt sformulirovana sleduyushim obrazom Na ploskosti cherez tochku ne lezhashuyu na dannoj pryamoj mozhno provesti rovno odnu pryamuyu parallelnuyu dannoj V geometrii Lobachevskogo vmesto neyo prinimaetsya sleduyushaya aksioma Cherez tochku ne lezhashuyu na dannoj pryamoj prohodyat po krajnej mere dve pryamye lezhashie s dannoj pryamoj v odnoj ploskosti i ne peresekayushie eyo Geometriya Lobachevskogo opisyvaet prostranstvo Lobachevskogo imeet obshirnye primeneniya kak v matematike tak i v fizike Istoricheskoe i filosofskoe eyo znachenie sostoit v tom chto byla pokazana vozmozhnost neevklidovoj geometrii i eto dalo tolchok v razvitii geometrii matematiki i nauki v celom Predprinimalis popytki obobshit raznye vidy geometrii Absolyutnaya geometriya obedinyaet postulaty Evklida i Lobachevskogo no konfliktuet s geometriej Rimana v kotoryh lyubye dve pryamye peresekayutsya Aksiomatika Gilberta neprotivorechivo ohvatyvaet raznye varianty geometrii IstoriyaPopytki dokazatelstva pyatogo postulata Otpravnym punktom geometrii Lobachevskogo posluzhil V postulat Evklida aksioma ekvivalentnaya aksiome o parallelnyh On vhodil v spisok postulatov v Nachalah Evklida Otnositelnaya slozhnost i neintuitivnost ego formulirovki vyzyvala oshushenie ego vtorichnosti i porozhdala popytki vyvesti ego kak teoremu iz ostalnyh postulatov Evklida Sredi mnogih pytavshihsya dokazat pyatyj postulat byli v chastnosti sleduyushie krupnye uchyonye Drevnegrecheskie matematiki Ptolemej II v i Prokl V v osnovyvalsya na predpolozhenii o konechnosti rasstoyaniya mezhdu dvumya parallelnymi Ibn al Hajsam iz Iraka konec X nachalo XI vv osnovyvalsya na predpolozhenii chto konec dvizhushegosya perpendikulyara k pryamoj opisyvaet pryamuyu liniyu Iranskie matematiki Omar Hajyam 2 ya polovina XI nachalo XII vv i Nasir ad Din at Tusi XIII v osnovyvalis na predpolozhenii chto dve shodyashiesya pryamye ne mogut pri prodolzhenii stat rashodyashimisya bez peresecheniya Pervuyu v Evrope izvestnuyu nam popytku dokazatelstva aksiomy parallelnosti Evklida predlozhil zhivshij v Provanse Franciya Gersonid on zhe Levi ben Gershom XIV vek Ego dokazatelstvo opiralos na utverzhdenie o sushestvovanii pryamougolnika Nemeckij matematik Klavius 1574 Italyanskie matematiki Kataldi vpervye v 1603 godu napechatal rabotu celikom posvyashyonnuyu voprosu o parallelnyh Borelli 1658 Anglijskij matematik Vallis 1663 opublikovano v 1693 osnovyvalsya na predpolozhenii chto dlya vsyakoj figury sushestvuet ej podobnaya no ne ravnaya figura Francuzskij matematik Lezhandr 1800 osnovyvalsya na dopushenii chto cherez kazhduyu tochku vnutri ostrogo ugla mozhno provesti pryamuyu peresekayushuyu obe storony ugla u nego takzhe byli drugie popytki dokazatelstva Pri etih popytkah dokazatelstva pyatogo postulata matematiki vvodili yavno ili neyavno nekotoroe novoe utverzhdenie kazavsheesya im bolee ochevidnym Byli predprinyaty popytki ispolzovat dokazatelstvo ot protivnogo italyanskij matematik Sakkeri 1733 sformulirovav protivorechashee postulatu utverzhdenie on vyvel ryad sledstvij i oshibochno priznav chast iz nih protivorechivymi on schyol postulat dokazannym nemeckij matematik Lambert okolo 1766 opublikovano v 1786 provedya issledovaniya on priznal chto ne smog obnaruzhit v postroennoj im sisteme protivorechiya Nakonec stalo voznikat ponimanie togo chto vozmozhno postroenie teorii osnovannoj na protivopolozhnom postulate nemeckie matematiki Shvejkart 1818 i Taurinus 1825 nemeckij matematik Karl Fridrih Gauss Sozdanie neevklidovoj geometrii Lobachevskij v rabote O nachalah geometrii 1829 pervoj ego pechatnoj rabote po neevklidovoj geometrii yasno zayavil chto pyatyj postulat ne mozhet byt dokazan na osnove drugih posylok evklidovoj geometrii i chto dopushenie postulata protivopolozhnogo postulatu Evklida pozvolyaet postroit geometriyu stol zhe soderzhatelnuyu i svobodnuyu ot protivorechij kak i evklidova Chut pozzhe i nezavisimo k tem zhe vyvodam prishyol Yanosh Bojyai on opublikoval svoi issledovaniya kak prilozhenie k knige svoego otca Karl Fridrih Gauss prishyol k takim vyvodam eshyo ranshe sm ego pismo k Taurinusu 1824 god Odnako Gauss vozderzhivalsya ot publikacij i o ego vzglyadah mozhno sudit lish po neskolkim pismam i dnevnikovym zapisyam Molchanie Gaussa chasto obyasnyayut tem chto on boyalsya byt neponyatym Dejstvitelno v odnom pisme gde zatragivaetsya vopros o pyatom postulate i neevklidovoj geometrii Gauss pishet bojtes krika beotijcev Drugoe obyasnenie sostoit v tom chto on odin iz nemnogih ponimal chto kak by mnogo interesnyh teorem neevklidovoj geometrii ni bylo vyvedeno eto eshyo nichego ne dokazyvaet vsegda teoreticheski ostayotsya vozmozhnost chto v kachestve dalnejshih sledstvij budet polucheno protivorechivoe utverzhdenie Vozmozhno Gauss ponimal ili chuvstvoval chto v to vremya pervaya polovina XIX v eshyo ne najdeny matematicheskie ponyatiya pozvolyayushie tochno postavit i reshit etot vopros Eshyo odno obyasnenie hotya Gauss ponimal geometriyu Lobachevskogo luchshe ostalnyh on ne rassmatrival eyo kak svoyo detishe tak kak uznal o nej iz pisem ot Shvajkarta Taurusa i drugih V pisme 1846 goda astronomu G H Shumaheru Gauss tak otozvalsya o rabote Lobachevskogo Eto sochinenie soderzhit v sebe osnovaniya toj geometrii kotoraya dolzhna byla by imet mesto i pritom sostavlyala by strogo posledovatelnoe celoe esli by evklidova geometriya ne byla by istinnoj Lobachevskij nazyvaet eyo voobrazhaemoj geometriej Vy znaete chto uzhe 54 goda s 1792 g ya razdelyayu te zhe vzglyady s nekotorym razvitiem ih o kotorom ne hochu zdes upominat takim obrazom ya ne nashyol dlya sebya v sochinenii Lobachevskogo nichego fakticheski novogo No v razvitii predmeta avtor sledoval ne po tomu puti po kotoromu shyol ya sam ono vypolneno Lobachevskim masterski v istinno geometricheskom duhe Ya schitayu sebya obyazannym obratit Vashe vnimanie na eto sochinenie kotoroe navernoe dostavit Vam sovershenno isklyuchitelnoe naslazhdenie V itoge Lobachevskij vystupil kak pervyj naibolee yarkij i posledovatelnyj propagandist novoj geometrii Hotya geometriya Lobachevskogo razvivalas kak umozritelnaya teoriya i sam Lobachevskij nazyval eyo voobrazhaemoj geometriej tem ne menee imenno on vpervye otkryto predlozhil eyo ne kak igru uma a kak vozmozhnuyu i poleznuyu teoriyu prostranstvennyh otnoshenij Utverzhdenie geometrii Lobachevskogo Lobachevskij umer v 1856 godu Spustya neskolko let byla opublikovana perepiska Gaussa v tom chisle neskolko vostorzhennyh otzyvov o geometrii Lobachevskogo i eto privleklo vnimanie k trudam Lobachevskogo Poyavlyayutsya perevody ih na francuzskij i italyanskij yazyki kommentarii vidnyh geometrov Pereizdayotsya i trud Bojyai V 1868 godu vyhodit statya Beltrami ob interpretaciyah geometrii Lobachevskogo Beltrami opredelil metriku ploskosti Lobachevskogo i dokazal chto ona imeet vsyudu postoyannuyu otricatelnuyu kriviznu Takaya poverhnost togda uzhe byla izvestna eto psevdosfera Mindinga Beltrami sdelal vyvod chto lokalno ploskost Lobachevskogo izometrichna uchastku psevdosfery sm nizhe V etoj zhe state Beltrami takzhe privodit dve modeli kotorye teper nazyvayutsya model Klejna i model Puankare V etih rabotah Beltrami dal prozrachnoe geometricheskoe dokazatelstvo neprotivorechivosti novoj geometrii tochnee togo chto geometriya Lobachevskogo protivorechiva togda i tolko togda kogda protivorechiva geometriya Evklida Lobachevskij takzhe raspolagal takim dokazatelstvom no ono bylo slozhnee v odnu storonu model evklidovoj ploskosti v geometrii Lobachevskogo ono stroilos s pomoshyu modeli kak i u Beltrami v druguyu storonu shlo analiticheski Vejershtrass posvyashaet geometrii Lobachevskogo specialnyj seminar v Berlinskom universitete 1870 Kazanskoe fiziko matematicheskoe obshestvo organizuet izdanie polnogo sobraniya sochinenij Lobachevskogo a v 1893 godu stoletie russkogo matematika otmechaetsya v mezhdunarodnom masshtabe ModeliModeli geometrii Lobachevskogo dali dokazatelstvo eyo neprotivorechivosti tochnee pokazali chto geometriya Lobachevskogo stol zhe neprotivorechiva kak geometriya Evklida Sam Lobachevskij dal osnovy svoej analiticheskoj geometrii i tem samym on uzhe fakticheski nametil takuyu model On takzhe zametil chto orisfera v prostranstve Lobachevskogo izometrichna evklidovoj ploskosti tem samym fakticheski predlozhil obratnuyu model Tem ne menee samo ponyatie o modeli proyasnilos v rabotah Beltrami i drugih Psevdosfera Psevdosfera Italyanskij matematik Eudzhenio Beltrami v 1868 godu zametil chto geometriya na kuske ploskosti Lobachevskogo sovpadaet s geometriej na poverhnostyah postoyannoj otricatelnoj krivizny prostejshij primer kotoryh predstavlyaet psevdosfera Esli tochkam i pryamym na konechnom kuske ploskosti Lobachevskogo sopostavlyat tochki i kratchajshie linii geodezicheskie na psevdosfere i dvizheniyu v ploskosti Lobachevskogo sopostavlyat peremeshenie figury po psevdosfere s izgibaniem to est deformaciej sohranyayushej dliny to vsyakoj teoreme geometrii Lobachevskogo budet otvechat fakt imeyushij mesto na psevdosfere Pri etom dliny ugly ploshadi ponimayutsya v smysle estestvennogo izmereniya ih na psevdosfere Odnako zdes dayotsya tolko lokalnaya interpretaciya geometrii to est na ogranichennom uchastke a ne na vsej ploskosti Lobachevskogo Poverhnost Dini dayot pohozhuyu model eto izometricheskoe pogruzhenie oblasti ploskosti Lobachevskogo ogranichennoj oriciklom Proektivnaya model Osnovnaya statya Proektivnaya model Cherez tochku R prohodit beskonechno mnogo pryamyh ne peresekayushih pryamoj a Model ploskosti Lobachevskogo vpervye predlozhennaya Beltrami Ploskostyu sluzhit vnutrennost kruga pryamoj horda kruga bez koncov a tochkoj tochka vnutri kruga Dvizheniem nazovyom lyuboe preobrazovanie kruga v samogo sebya kotoroe perevodit hordy v hordy Sootvetstvenno ravnymi nazyvayutsya figury vnutri kruga perevodyashiesya odna v druguyu takimi preobrazovaniyami Togda okazyvaetsya chto lyuboj geometricheskij fakt opisannyj na takom yazyke predstavlyaet teoremu ili aksiomu geometrii Lobachevskogo Inymi slovami vsyakoe utverzhdenie geometrii Lobachevskogo na ploskosti est ne chto inoe kak utverzhdenie evklidovoj geometrii otnosyasheesya k figuram vnutri kruga lish pereskazannoe v ukazannyh terminah Evklidova aksioma o parallelnyh zdes yavno ne vypolnyaetsya tak kak cherez tochku P displaystyle P ne lezhashuyu na dannoj horde a to est pryamoj prohodit skolko ugodno ne peresekayushih eyo hord pryamyh naprimer b displaystyle b b displaystyle b V etoj modeli rasstoyanie mezhdu tochkami A displaystyle A i B displaystyle B na horde NM displaystyle NM opredelyaetsya cherez dvojnoe otnoshenie ln ANAMBMBN displaystyle ln left frac AN AM frac BM BN right Vo vneshnej absolyuta realizuetsya geometriya prostranstva anti de Sittera Konformno evklidova model model Puankare Osnovnaya statya Konformno evklidova model Konformno evklidova model Drugaya model ploskosti Lobachevskogo predlozhennaya Beltrami Za ploskost Lobachevskogo prinimaetsya vnutrennost kruga pryamymi schitayutsya dugi okruzhnostej perpendikulyarnyh okruzhnosti dannogo kruga i ego diametry dvizheniyami preobrazovaniya poluchaemye kombinaciyami inversij otnositelno okruzhnostej dugi kotoryh sluzhat pryamymi Model Puankare zamechatelna tem chto v nej ugly izobrazhayutsya obychnymi uglami Model na giperboloide v prostranstve Minkovskogo V prostranstve signatury displaystyle rassmotrim dvupolostnyj giperboloid x2 y2 t2 1 displaystyle x 2 y 2 t 2 1 Vyberem verhnyuyu iz komponent t gt 0 displaystyle t gt 0 Zametim chto eta komponenta yavlyaetsya prostranstvennopodobnoj V chastnosti kvadratichnaya forma x2 y2 t2 1 displaystyle x 2 y 2 t 2 1 zadayot na nej metriku s etoj metrikoj verhnyaya komponenta yavlyaetsya modelyu ploskosti Lobachevskogo Pryamymi inache govorya geodezicheskimi v etoj modeli yavlyayutsya secheniyami giperboloida ploskostyami prohodyashimi cherez nachalo koordinat Perspektivnaya proekciya na gorizontalnuyu ploskost s centrom v nachale koordinat perevodit etu model v proektivnuyu model Perspektivnaya proekciya na gorizontalnuyu ploskost s centrom v tochke 0 0 1 displaystyle 0 0 1 perevodit etu model v konformno evklidovu Poverhnost postoyannoj otricatelnoj krivizny Drugoe analiticheskoe opredelenie geometrii Lobachevskogo sostoit v tom chto geometriya Lobachevskogo opredelyaetsya kak geometriya rimanova prostranstva postoyannoj otricatelnoj krivizny Eto opredelenie bylo fakticheski dano eshyo v 1854 godu Rimanom i vklyuchalo model geometrii Lobachevskogo kak geometrii na poverhnostyah postoyannoj krivizny Odnako Riman ne svyazal pryamo svoih postroenij s geometriej Lobachevskogo a ego doklad v kotorom on o nih soobshil ne byl ponyat i byl opublikovan lish posle ego smerti v 1868 godu Primerom takoj poverhnosti yavlyaetsya sfera mnimogo radiusa x x 1 displaystyle vec x vec x 1 x2 y2 z2 1 displaystyle x 2 y 2 z 2 1 v prostranstve Minkovskogo Sm razdel Model na giperboloide Soderzhanie geometrii LobachevskogoLobachevskij stroil svoyu geometriyu otpravlyayas ot osnovnyh geometricheskih ponyatij i svoej aksiomy i dokazyval teoremy geometricheskim metodom podobno tomu kak eto delaetsya v geometrii Evklida Osnovoj sluzhila teoriya parallelnyh linij tak kak imenno zdes nachinaetsya otlichie geometrii Lobachevskogo ot geometrii Evklida Vse teoremy ne zavisyashie ot aksiomy o parallelnyh yavlyayutsya obshimi dlya obeih geometrij oni obrazuyut tak nazyvaemuyu absolyutnuyu geometriyu k kotoroj otnosyatsya naprimer priznaki ravenstva treugolnikov Vsled za teoriej parallelnyh stroilis drugie razdely vklyuchaya trigonometriyu i nachala analiticheskoj i differencialnoj geometrii Ugol parallelnosti Privedyom v sovremennyh oboznacheniyah neskolko faktov geometrii Lobachevskogo otlichayushih eyo ot geometrii Evklida i ustanovlennyh samim Lobachevskim Cherez tochku P ne lezhashuyu na dannoj pryamoj R sm risunok prohodit beskonechno mnogo pryamyh ne peresekayushih R i nahodyashihsya s nej v odnoj ploskosti sredi nih est dve krajnie x y kotorye i nazyvayutsya asimptoticheski parallelnymi inogda prosto parallelnymi pryamoj R a ostalnye ultraparallelnymi Ugol 8 displaystyle theta mezhdu perpendikulyarom PB iz P na R i kazhdoj iz asimptoticheski parallelnyh nazyvaemyj uglom parallelnosti po mere udaleniya tochki P ot pryamoj ubyvaet ot 90 do 0 v modeli Puankare ugly v obychnom smysle sovpadayut s uglami v smysle Lobachevskogo i potomu na nej etot fakt mozhno videt neposredstvenno Parallel x s odnoj storony a y s protivopolozhnoj asimptoticheski priblizhaetsya k a a s drugoj beskonechno ot neyo udalyaetsya v modelyah rasstoyaniya opredelyayutsya slozhno i potomu etot fakt neposredstvenno ne viden Dlya tochki nahodyashejsya ot zadannoj pryamoj na rasstoyanii PB a sm risunok Lobachevskij dal formulu dlya ugla parallelnosti P a 8 P a 2arctg e aq displaystyle theta Pi a 2 operatorname arctg e frac a q Zdes q nekotoraya postoyannaya svyazannaya s kriviznoj prostranstva Lobachevskogo Ona mozhet sluzhit absolyutnoj edinicej dliny analogichno tomu kak v sfericheskoj geometrii osoboe polozhenie zanimaet radius sfery Esli pryamye imeyut obshij perpendikulyar to oni ultraparallelny to est beskonechno rashodyatsya v obe storony ot nego K lyuboj iz nih mozhno vosstanovit perpendikulyary kotorye ne dostigayut drugoj pryamoj V geometrii Lobachevskogo ne sushestvuet podobnyh no neravnyh treugolnikov treugolniki ravny esli ih ugly ravny Summa uglov vsyakogo treugolnika menshe p displaystyle pi i mozhet byt skol ugodno blizkoj k nulyu raznica mezhdu 180 i summoj uglov treugolnika ABC v geometrii Lobachevskogo polozhitelna eyo nazyvayut defektom etogo treugolnika Eto neposredstvenno vidno na modeli Puankare Raznost d p a b g displaystyle delta pi alpha beta gamma gde a displaystyle alpha b displaystyle beta g displaystyle gamma ugly treugolnika proporcionalna ego ploshadi S q2 d displaystyle S q 2 cdot delta Iz formuly vidno chto sushestvuet maksimalnaya ploshad treugolnika i eto konechnoe chislo pq2 displaystyle pi q 2 Liniya ravnyh rasstoyanij ot pryamoj ne est pryamaya a osobaya krivaya nazyvaemaya ekvidistantoj ili giperciklom Predel okruzhnostej beskonechno uvelichivayushegosya radiusa ne est pryamaya a osobaya krivaya nazyvaemaya predelnoj okruzhnostyu ili oriciklom Predel sfer beskonechno uvelichivayushegosya radiusa ne est ploskost a osobaya poverhnost predelnaya sfera ili orisfera zamechatelno chto na nej imeet mesto evklidova geometriya Eto sluzhilo Lobachevskomu osnovoj dlya vyvoda formul trigonometrii Dlina okruzhnosti ne proporcionalna radiusu a rastyot bystree V chastnosti v geometrii Lobachevskogo chislo p displaystyle pi ne mozhet byt opredeleno kak otnoshenie dliny okruzhnosti k eyo diametru Chem menshe oblast v prostranstve ili na ploskosti Lobachevskogo tem menshe geometricheskie sootnosheniya v etoj oblasti otlichayutsya ot sootnoshenij evklidovoj geometrii Mozhno skazat chto v beskonechno maloj oblasti imeet mesto evklidova geometriya Naprimer chem menshe treugolnik tem menshe summa ego uglov otlichaetsya ot p displaystyle pi chem menshe okruzhnost tem menshe otnoshenie eyo dliny k radiusu otlichaetsya ot 2p displaystyle 2 pi i t p Umenshenie oblasti formalno ravnosilno uvelicheniyu edinicy dliny poetomu pri bezgranichnom uvelichenii edinicy dliny formuly geometrii Lobachevskogo perehodyat v formuly evklidovoj geometrii Evklidova geometriya est v etom smysle predelnyj sluchaj geometrii Lobachevskogo Zapolnenie ploskosti i prostranstva pravilnymi politopami Osnovnaya statya Spisok pravilnyh mnogomernyh mnogogrannikov i soedinenij Zamoshenie ploskosti Lobachevskogo pravilnymi treugolnikami 3 7 Ploskost Lobachevskogo mozhet byt zamoshena ne tolko pravilnymi treugolnikami kvadratami i shestiugolnikami no i lyubymi drugimi pravilnymi mnogougolnikami Pri etom v odnoj vershine parketa dolzhno shoditsya ne menee 7 treugolnikov 5 kvadratov 4 pyati ili shestiugolnikov ili 3 mnogougolnikov s chislom storon bolee 6 To est chislo razlichnyh zamoshenij beskonechno i s pomoshyu simvola Shlefli N M displaystyle left N M right v odnoj vershine shoditsya M shtuk N ugolnikov vse zamosheniya ploskosti Lobachevskogo mozhno zapisat tak 3 7 3 8 to est 3 M gde M 7 4 5 4 6 to est 4 M gde M 5 5 4 5 5 to est 5 M gde M 4 6 4 6 5 to est 6 M gde M 4 N M gde N 7 M 3 Kazhdoe zamoshenie N M displaystyle left N M right trebuet strogo opredelyonnogo razmera edinichnogo N ugolnika v chastnosti ego ploshad dolzhna ravnyatsya S N M q2p N 2 2NM displaystyle S left N M right q 2 pi left N 2 2 frac N M right Zapolnenie prostranstva Lobachevskogo pravilnymi pryamougolnymi dodekaedrami 5 3 4 V otlichie ot obychnogo prostranstva tryohmernogo evklidova prostranstva kotoroe mozhno zapolnit pravilnymi mnogogrannikami tolko odnim sposobom po 8 kubov v vershine ili po chetyre v rebre 4 3 4 tryohmernoe prostranstvo Lobachevskogo mozhno zamostit pravilnymi mnogogrannikami kak i na ploskosti beskonechnym kolichestvom sposobov S pomoshyu simvola Shlefli N M P displaystyle left N M P right v odnoj vershine shoditsya M shtuk N ugolnikov a v kazhdom rebre shoditsya po P mnogogrannikov vse zamosheniya mozhno zapisat tak istochnik ne ukazan 3857 dnej 3 3 6 3 3 7 to est 3 3 P gde P 6 4 3 5 4 3 6 to est 4 3 P gde P 5 3 4 4 3 4 5 to est 3 4 P gde P 4 5 3 4 5 3 5 To est 5 3 P gde P 4 3 5 3 3 5 4 to est 3 5 P gde P 3 Mnogogranniki takih razbienij mogut imet beskonechnyj obyom za isklyucheniem konechnogo chisla razbienij prostranstva na pravilnye mnogogranniki s konechnym obyomom 3 5 3 po tri ikosaedra v rebre 4 3 5 po pyat kubov v rebre 5 3 4 po chetyre dodekaedra v rebre 5 3 5 po pyat dodekaedrov v rebre Krome etogo sushestvuet 11 sposobov zapolnit prostranstvo Lobachevskogo pravilnymi mozaichnymi orisferami 3 4 4 3 3 6 4 3 6 5 3 6 4 4 3 6 3 3 6 3 4 6 3 5 6 3 6 4 4 4 3 6 3 istochnik ne ukazan 3857 dnej PrilozheniyaLobachevskij byl uveren chto nashe realnoe prostranstvo evklidovo V protivnom sluchae godichnyj parallaks lyuboj zvezdy byl by bolshe nekotoroj velichiny zavisyashej tolko ot krivizny prostranstva Ispolzuya vychislennye v to vremya parallaksy nekotoryh zvyozd kotorye okazalis silno netochnymi Lobachevskij ocenil chto summa uglov treugolnika so storonami primerno ravnymi radiusu zemnoj orbity otlichaetsya ot 180 ne bolee chem na 0 00037 vposledstvii A P Kotelnikov pokazal chto v etom meste u Lobachevskogo byla oshibka na dva poryadka ili opechatka ego dannye pokazyvayut chto eto raznica ne mozhet byt bolee 0 0000037 Soglasno Lobachevskomu eti raschyoty pokazyvayut chto evklidova geometriya dostatochno tochno opisyvaet fizicheskoe prostranstvo Sam Lobachevskij primenyal svoyu teoriyu k vychisleniyu opredelyonnyh integralov interpretiruya ih kak vyrazheniya dlya dliny ploshadi ili obyoma figur v ego geometrii V teorii funkcij kompleksnogo peremennogo geometriya Lobachevskogo pomogla postroit teoriyu avtomorfnyh funkcij Svyaz s geometriej Lobachevskogo byla zdes otpravnym punktom issledovanij Puankare kotoryj pisal chto neevklidova geometriya est klyuch k resheniyu vsej zadachi Byla ustanovlena tesnaya svyaz geometrii Lobachevskogo s kinematikoj specialnoj chastnoj teorii otnositelnosti Eta svyaz osnovana na tom chto ravenstvo vyrazhayushee zakon rasprostraneniya svetax2 y2 z2 c2t2 displaystyle x 2 y 2 z 2 c 2 t 2 dd pri delenii na t2 displaystyle t 2 to est dlya skorosti sveta dayotvx2 vy2 vz2 c2 displaystyle v x 2 v y 2 v z 2 c 2 dd uravnenie sfery v prostranstve s koordinatami vx displaystyle v x vy displaystyle v y vz displaystyle v z sostavlyayushimi skorosti po osyam h u z v prostranstve skorostej Preobrazovaniya Lorenca sohranyayut etu sferu i tak kak oni linejny perevodyat pryamye prostranstva skorostej v pryamye Sledovatelno soglasno modeli Klejna v prostranstve skorostej vnutri sfery radiusa s to est dlya skorostej menshih skorosti sveta imeet mesto geometriya Lobachevskogo MifyShiroko rasprostraneno zabluzhdenie otrazhyonnoe v chastnosti v nematematicheskoj literature i folklore chto v geometrii Lobachevskogo parallelnye pryamye peresekayutsya Eto ne sootvetstvuet dejstvitelnosti V geometrii Lobachevskogo kak raz mozhno provesti cherez tochku ne lezhashuyu na dannoj pryamoj beskonechno mnogo pryamyh ne peresekayushihsya s nej Sm takzheGeometriya Rimana Orisfera Oricikl Prostranstvo Minkovskogo Pyatyj postulat Sfericheskaya geometriyaPrimechaniyaRozenfeld B A Dokazatelstva pyatogo postulata Evklida srednevekovyh matematikov Hasana ibn al Hajsama i Lva Gersonida M IMI 1958 T XI S 733 742 Clavius C Euclidis Elementorum libri XV Romae 1574 Borelli G A Euclidus Restitutus Pisa 1658 Ob osnovaniyah geometrii Sbornik klassicheskih rabot po geometrii Lobachevskogo i razvitiyu eyo idej M 1956 S 101 120 Shafarevich I R Remizov A O Linejnaya algebra i geometriya gl XII par 2 Fizmatlit Moskva 2009 Ob osnovaniyah geometrii Sbornik klassicheskih rabot po geometrii Lobachevskogo i razvitiyu eyo idej M Gostehizdat 1956 S 119 120 Eugenio Beltrami Teoria fondamentale degli spazii di curvatura costante Annali di Mat ser II 2 1868 232 255 Lobachevsky N I Geometrische Untersuchungen zur Theorie der Parallellinien Berlin F Fincke 1840 30 Kolmogorov A N Yushkevich A P red Matematika XIX veka M Nauka tom II s 62 Larisa I Brylevskaya Lobachevsky s Geometry and Research of Geometry of the Universe angl Publications of the Astronomical Observatory of Belgrade 2008 No 85 P 129 134 Arhivirovano 24 sentyabrya 2019 goda Kagan V F Lobachevskij M L Izd vo Akademii nauk SSSR 1948 S 238 242 Aleksandrov 1973 s 588 C S Yogananda Poincare and the theory of automorphic functions Resonance 2000 T 5 vyp 2 S 26 31 Arhivirovano 5 marta 2016 goda Parallelnye pryamye v mifologii realnosti i matematike Arhivnaya kopiya ot 20 aprelya 2010 na Wayback Machine Uspenskij V A Apologiya matematiki glava 8 Otkrytie geometrii Lobachevskogo okazalo bolshoe vliyanie na razvitie matematiki i na osmyslenie vzaimootnosheniya matematiki i vneshnego mira Obsuzhdeniya voznikshie v rezultate etogo vidimo povliyali i na vzglyady mnogih gumanitariev K sozhaleniyu zdes oni skoree zakrepilis v vide hudozhestvennogo obraza protivopostavlenie zemnoj evklidovoj geometrii i vydumannoj uchenymi matematikami zaumnoj neevklidovoj Prichem raznica mezhdu etimi dvumya geometriyami sostoit budto by v tom chto v pervoj vsem ponyatnoj parallelnye linii ne peresekayutsya a vo vtoroj obychnomu umu trudno postizhimoj oni peresekayutsya Shafarevich I R Remizov A O Linejnaya algebra i geometriya gl XII str 426 Fizmatlit Moskva 2009 LiteraturaTrudy osnovopolozhnikov Lobachevskij N I O nachalah geometrii Kazanskij vestnik Kazan Imperatorskij Kazanskij universitet 1829 1830 25 29 Ob osnovaniyah geometrii Sbornik klassicheskih rabot po geometrii Lobachevskogo i razvitiyu eyo idej M Gostehizdat 1956 Beltrami E Opyt interpretacii neevklidovoj geometrii Ob osnovaniyah geometrii Sbornik M GITTL 1956 S 180 212 Beltrami E Osnovy teorii prostranstv postoyannoj krivizny Ob osnovaniyah geometrii Sbornik M GITTL 1956 S 342 365 Sovremennaya literatura Lobache vskogo geome triya Aleksandrov A D Bolshaya Sovetskaya Enciklopediya Gl red A M Prohorov 3 e izd Sovetskaya Enciklopediya 1973 T 14 Kuna Lomami S 586 588 Stb 1746 1752 629 000 ekz Aleksandrov A D Necvetaev N Yu Geometriya Moskva Nauka 1990 Aleksandrov P S Chto takoe neevklidova geometriya Moskva URSS 2007 L S Atanasyan Geometriya Lobachevskogo M Prosveshenie 2001 336 s ISBN 5 09 009734 8 Delone B N Elementarnoe dokazatelstvo neprotivorechivosti planimetrii Lobachevskogo Moskva Gostehizdat 1956 Iovlev N N Vvedenie v elementarnuyu geometriyu i trigonometriyu Lobachevskogo M L Giz 1930 S 67 Kadomcev S B Geometriya Lobachevskogo i fizika M Znanie 1984 64 s Novoe v zhizni nauke tehnike Matematika kibernetika 1984 08 pereizdanie Kadomcev S B Geometriya Lobachevskogo i fizika Izd 3 e M Knizhnyj dom LIBROKOM 2009 72 s ISBN 978 5 397 00294 3 Kadomcev S B Poznyak E G Popov A G Geometriya Lobachevskogo otkrytie i put v sovremennost Priroda 1993 7 S 19 27 Kadomcev S B Poznyak E G Sokolov D D Nekotorye voprosy geometrii Lobachevskogo svyazannye s fizikoj Itogi nauki i tehn Ser Probl geom 13 VINITI M 1982 157 188 Klejn F Neevklidova geometriya M L ONTI 1936 S 356 Norden A P Elementarnoe vvedenie v geometriyu Lobachevskogo M GITTL 1953 248 s Nut Yu Yu Geometriya Lobachevskogo v analiticheskom izlozhenii M Izdatelstvo Akademii Nauk SSSR 1961 312 s Popov A G Psevdosfericheskie poverhnosti Sorosovskij obrazovatelnyj zhurnal ISSEP 2004 T 8 2 S 119 127 Popov A G Psevdosfericheskie poverhnosti i nekotorye zadachi matematicheskoj fiziki Prasolov V V Geometriya Lobachevskogo M MCNMO 2004 88 s Rozenfeld B A Interpretacii geometrii Lobachevskogo Istoriko matematicheskie issledovaniya M GITTL 1956 9 S 169 208 Smogorzhevskij A S O geometrii Lobachevskogo Populyarnye lekcii po matematike Gostehizdat 1958 T 23 S 68 Uspenskij Ya V Vvedenie v neevklidovu geometriyu Lobachevskogo Boliai Petrograd Seyatel E V Vysockogo 1922 180 s Shafarevich I R Remizov A O Linejnaya algebra i geometriya Moskva Fizmatlit 2009 SsylkiMediafajly na Vikisklade Geometriya Lobachevskogo Arhivnaya kopiya ot 7 dekabrya 2021 na Wayback Machine

NiNa.Az

NiNa.Az - Абсолютно бесплатная система, которая делится для вас информацией и контентом 24 часа в сутки.
Взгляните
Закрыто