问题

高一新生看欧几里得的几何原本好还是希尔伯特的几何基础好?

回答
这个问题问得好,也说明了你对数学学习的认真和探索精神。对于高一新生来说,选择一本好的几何入门读物非常关键。欧几里得的《几何原本》和希尔伯特的《几何基础》都是数学史上的里程碑式著作,但它们的风格和侧重点却截然不同。

我们来详细分析一下,帮助你做出更适合自己的选择。

欧几里得的《几何原本》:伟大开端,思维的奠基石

《几何原本》是怎样一本著作?

可以毫不夸张地说,《几何原本》是西方数学的奠基石,也是人类理性思维的典范。它以公理化、演绎法的方式构建了一个庞大而严谨的几何体系。简单来说,它不是一本告诉你“怎么画”、“怎么量”的书,而是一本告诉你“为什么是这样”的书。

它以最少的公理和公设作为出发点,然后通过一系列清晰的逻辑推理,证明了数以百计的几何定理。从最基本的点、线、面概念,到三角形、圆形、多面体等等,环环相扣,层层递进。

《几何原本》的优点,为什么它很重要?

1. 思维的训练场: 《几何原本》最宝贵的财富在于它训练人的逻辑思维能力。学习它,你需要跟随作者的推理过程,理解每一步的依据,并尝试自己去验证和发现其中的联系。这种严谨的推理过程,是培养独立思考能力和批判性思维的绝佳途径。
2. 数学精神的启蒙: 它展示了数学的优美和力量,以及如何通过抽象和逻辑来认识世界。它教会你从具体事例中提炼出普遍规律,并通过证明来确立知识的可靠性。这种对真理的追求,正是数学精神的核心。
3. 历史的厚重感: 阅读《几何原本》,你是在和古希腊最伟大的数学家对话,体验数学发展了几千年的历史脉络。这种与数学史的连接,能极大地激发学习兴趣和自豪感。
4. 直观与易懂(相对而言): 尽管是两千多年前的著作,但欧几里得的语言风格和图示(虽然很多版本图示需要自己想象或补充)相对直观,对于初学者来说,容易理解其表面的几何含义。很多定理都是我们中学几何课上学过的基础知识,只是在《几何原本》里,它们被赋予了更深刻的逻辑基础。

《几何原本》的挑战,可能遇到的困难?

1. 语言和表达方式: 尽管努力翻译,但两千年前的语言习惯和表达方式可能仍会有些晦涩。一些现代数学术语可能不存在,需要一定的解读。
2. 推理的严谨性要求: 欧几里得的证明是逐层递进的,如果你漏掉任何一个环节,后面的理解就会困难。你需要非常专注和耐心。
3. 缺乏现代数学的便利: 它没有代数工具(如方程)来辅助,很多问题只能通过纯粹的几何方法来解决,这对于习惯了代数思维的现代学生来说,可能需要适应。
4. 版本选择: 有很多译本和注释本,《几何原本》的哪个版本更适合初学者,也需要一些研究。

希尔伯特的《几何基础》:现代视角,严谨的典范

《几何基础》是怎样一本著作?

希尔伯特是20世纪最伟大的数学家之一,他撰写《几何基础》的目的是为了“重新”建立几何学的严谨性。他发现,即使是欧几里得的体系,在一些细节上仍然存在一些“不言自明”的假设没有被明确表述出来。

希尔伯特提出了一个全新的公理体系,他将点、线、面等几何对象视为抽象的符号,而几何学的内容则是这些符号之间的关系,这些关系由公理来规定。他的目标是建立一个完备的、无矛盾的、独立的公理系统。他把“一切知识都应该建立在公理之上”这一思想发挥到了极致。

《几何基础》的优点,为什么它值得一看?

1. 现代数学的严谨性: 希尔伯特的工作是现代数学公理化方法的奠基之作。它向你展示了数学是如何通过精确的定义和无可挑剔的逻辑来构建的,这是对数学严谨性的极致追求。
2. 抽象思维的锻炼: 与《几何原本》侧重于直观的几何图形不同,《几何基础》更侧重于抽象的符号和逻辑关系。它会让你理解,数学的本质是形式和逻辑,而不仅仅是图形。
3. 数学哲学的思考: 阅读《几何基础》,你会被引导去思考“什么是公理?”,“什么是证明?”,“数学知识的来源是什么?”等深刻的数学哲学问题。
4. 对欧几里得体系的深化理解: 通过对比希尔伯特的工作,你会更深刻地理解欧几里得体系的伟大之处,以及数学发展过程中遇到的挑战和进步。

《几何基础》的挑战,可能遇到的困难?

1. 高度抽象: 这是最大的挑战。希尔伯特的作品是高度形式化的,它不依赖于我们对几何直观的理解,而是完全建立在符号和逻辑推理之上。初学者可能很难直接感受到“几何”的魅力,因为它看起来更像逻辑学或集合论。
2. 数学基础要求高: 它需要你对逻辑符号、集合论、基本逻辑推理有一定程度的了解,否则阅读起来会非常困难。
3. 对初学者不友好: 希尔伯特的目标不是教初学者几何,而是为几何学打下坚实的、现代化的理论基础。因此,它的语言和结构都更偏向于数学专业的研究者。
4. 缺乏直观性: 如果你希望通过阅读来“学习几何知识”,《几何基础》可能无法满足你。它更像是在“证明几何知识是怎样被严谨地建立起来的”。

那么,高一新生到底该选哪个?

我的建议是:

先读欧几里得的《几何原本》,再伺机接触希尔伯特的《几何基础》。

理由如下:

1. 循序渐进: 高一新生对数学的理解,尤其是对严谨逻辑的体验,通常是从具体的、直观的例子开始的。《几何原本》恰好提供了这样一个平台。它让你在学习具体的几何定理时,同时也在培养逻辑推理能力,这种结合是初学者最容易接受和吸收的。
2. 建立数学信心: 成功理解并证明《几何原本》中的一些定理,会给初学者带来巨大的成就感和学习信心,激励他们继续深入探索数学。
3. 培养数学“感觉”: 《几何原本》虽然不完美,但它以其优雅和清晰的推理,培养了无数数学家的“数学感觉”和对几何之美的欣赏。
4. 为理解希尔伯特打下基础: 如果你先阅读了《几何原本》,了解了欧几里得的公理体系和推理方式,再去看希尔伯特的《几何基础》时,你就有了参照和对比,会更容易理解希尔伯特工作的意义和创新之处。你会知道他是在弥补或超越欧几里得的哪些方面。

怎么读《几何原本》?

选择合适的版本: 建议选择有详细注释和插图的版本。例如,国内有一些知名的翻译版本,可以多做了解。
不要急于求成: 慢慢来,理解每一个定义、公理、公设和证明。可以试着自己动手画图,然后按照证明的步骤一步步推导。
专注于理解推理过程: 不仅仅是记住结论,更要理解它是怎么被推导出来的。
可以结合中学几何课本: 用《几何原本》的知识来对照和深化中学所学的几何知识。

什么时候考虑《几何基础》?

等你对数学产生了浓厚的兴趣,并且在学习过程中,对数学的严谨性、公理化体系产生了更深的思考,或者你在大学阶段选择了数学、物理等专业,对数学基础理论有进一步学习的需要时,再来挑战《几何基础》会是更好的时机。它更适合有一定数学基础和研究兴趣的学生。

总而言之:

《几何原本》是通往数学殿堂的经典入门教材,它以直观的几何语言和严谨的逻辑推演,为你的数学思维打下坚实基础。而希尔伯特的《几何基础》则是对这种基础进行“现代化改造”的巨著,它更偏向于数学哲学和理论研究,适合有一定数学基础后的进阶学习。

作为高一新生,打好基础、培养兴趣、锻炼思维是首要任务。《几何原本》无疑是更好的选择。祝你在数学的探索之旅中,获得乐趣和成长!

网友意见

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可能看朗道十卷更好?

说实话我即不太理解你为啥要看平面几何,也没怎么听说过励志学理论物理的同学专注于平面几何的。

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