100 câu hỏi về các loại hình học.doc

100 câu hỏi về các loại hình học

Tài liệu này dịch lại cuốn sách Mathematics: Marvels and Milestones (Queries and Answers) của A. L. Audichya - xuất bản năm 2008(Phần hình học). Mục đích của của sách là đưa người đọc các kiến thức toán học từ thấp đến cao nhất và làm quen với các thành tựu toán học thông qua các câu hỏi vấn đáp.

1. Hình học là gì? Hinh học đã được phát triển như thé nào ?
Hình học đã được phát triển bởi người Ai Cập, là kết quả đo đạc đất đai của họ. Vào thế kỉ thứ 7 trước Công nguyên, hình học đã lan truyền từ Ai Cập sang Hi Lạp, nơi nó dần dần phát triển thành một lí thuyết toán học.
Như vậy, hình học là một lí thuyết toán học có nguồn gốc Hi Lạp. Người Hi Lạp đã gắn giá trị lớn cho các chứng minh và vì thế đã phát triển hình học theo hướng tiên đề.
Toán học của những con số của chúng ta có nguồn gốc của nó thuộc về toán học của người Hindu, người Arab và người Babylon.
Họ không quan tâm đến việc đưa ra các chứng minh nên toán học của những con số đã được truyền lại cho chúng ta đơn thuần ở dạng một tập hợp những quy tắc tính toán không liên quan với nhau mấy.
Xu hướng hiện đại là trình bày tất cả các nghiên cứu toán học dưới dạng tiên đề.

2. Có bao nhiêu loại hình học?
Chủ yếu gồm ba loại. (Nhưng có thể có nhiều hơn). Ba loại đó là
Hình học Euclid,
hình học Lobachewski,
hình học Riemann.
3. Có cái gì đặc biệt khiến chúng khác nhau à?
Vâng. Trong hinh học Euclid, tổng số đo ba góc của một tam giác luôn bằng 180o, nhưng trong hình học Lobachewski nó luôn nhỏ hơn 180o, còn trong hình học Riemann nó luôn lớn hơn 180o.
4. Vậy thì ba loại đó liên tục mâu thuẫn với nhau rồi!
Không, chúng đồng thời tồn tại trong không khí khá hòa bình.
5. Hinh học Euclid là gì?
Hình học dạy ở nhà trường trong đó các hình vẽ và sơ đồ được vẽ trên một tờ giấy hoặc một bảng đen bình thường được gọi là hình học Euclid để tôn vinh nhà toán học Euclid.
Ông sinh sống vào khoảng năm 300 trước Công nguyên ở Syria nhưng có gốc gác Hi Lạp.
6. Euclid đã có đóng góp gì cho Hình học?
Ông đã tổng hợp toàn bộ kiến thức hình học tích lũy cho đến thời đại của ông thành một dạng có hệ thống và logic và biên soạn nó thành 13 tập sách được đặt tên là “Các nguyên tố”.
Ông đã phát triển hình học là một cấu trúc logic.
7. Một cấu trúc logic là gì?
Trong một cấu trúc logic, một vài thuật ngữ và một vài tiền đề không chứng minh được giả định, và toàn bộ phần còn lại được phát triển dựa trên logic.
Những thuật ngữ không định nghĩa được gọi là những khái niệm căn bản, và những tiền đề không chứng minh được gọi là “sự thật nửa-hiển nhiên”, tiên đề, giả thuyết, hay đơn giản là giả thiết.
8. Làm thế nào những thuật ngữ không định nghĩa và những tiền đề không chứng minh lại có chỗ đứng trong một cấu trúc logic?
Trong bất kì một nghiên cứu có hệ thống nào, cái tự nhiên được trông đợi là chúng ta định nghĩa tỉ mỉ toàn bộ những thuật ngữ của chúng ta sao cho chúng ta biết mình đang nói về cái gì. Nhưng mỗi thuật ngữ phải được định nghĩa bằng cái gì đó đã được định nghĩa trước đó, và chính thuật ngữ này lại phải được định nghĩa, và cứ thế; cho nên hành trình đi ngược dòng này phải dừng lại ở đâu đó. Vì thế, có một vài thuật ngữ không định nghĩa được xem là hiển nhiên và với chúng định nghĩa là không cần thiết.
Tương tự, để chứng minh một định lí là đúng, ta cần chỉ ra rằng nó tuân theo một tiền đề nào đó đã được chứng minh trước đó, và chính tiền đề này hóa ra lại cần phải chứng minh, và cứ thế. Hành trình lần ngược này một lần nữa phải dừng lại ở đâu đó nên có một số tiền đề được chấp nhận là đúng và đối với chúng chứng minh là không cần thiết.
9. Phải chăng những tiền đề không chứng minh hay giả thuyết không chịu ràng buộc nào cả?
Chúng chịu hai ràng buộc quan trọng. Thứ nhất là các giả thuyết phải nhất quán. Điều này có nghĩa là các phát biểu mâu thuẫn sẽ không được gợi đến bởi những giả thuyết. Chúng phải không dẫn tới “A là B” và “A không phải là B”.
Thứ hai là các giả thuyết phải hoàn chỉnh. Điều này có nghĩa là mỗi định lí của hệ thống logic phải được suy ra