📐 几何

点、线与面

笔尖戳出的点、绷直的线、摊开的桌面——几何世界的三种基本积木,先认识它们再学一切图形。

用笔尖在纸上戳一下——那就是;拖着点走,留下的痕迹是线;把线朝两旁扫开,铺出来的就是。整个几何世界,都从这三样基本积木搭起。它们没有大小、没有厚薄,是纯粹的抽象,却撑起了你见过的每一个图形。

点、线段、射线、直线

点是只有位置、没有大小的记号。点动起来就成了线,按规矩分成三种:

  • 线段:两个端点,长度可以量,比如课本的一条边;
  • 射线:一个端点,另一头无限延伸,像手电筒射出的光束;
  • 直线:没有端点,两头都无限延伸,永远量不完。

三者的区别全在端点:端点越多越「听话」。线段被两个端点管着,所以能度量;直线谁也管不住它,所以量不出长度。

两条铁一样的事实

几何里有两条基本事实,几乎所有推理都靠它们起头:

  1. 经过两点,只有一条直线。 挂相框时两人各拉住线的一头,线自然绷成一条直线,就是这个道理;
  2. 两条直线相交,最多只有一个交点。 要是能交出两个点,那它们其实是同一条直线。

第二条有个重要例外:平行线与截线里的平行线永远不相交,交点自然是零个。线遇见面时故事又不同——直线扎进平面,恰好只交出一个点。

面与它们的交线

一张纸、一面墙、平静的湖面,都是平面的化身:平、直、无限延展——真实的纸有边缘,数学里的平面没有。平面与平面相交,交出来的总是一条直线

  • 天花板和一面墙相交,沿着接缝画出一条笔直的线;
  • 房间的墙角处,两面墙与地面两两相交,交出三条线,而这三条线恰好交在同一个点上。

立体图形正是被这些面、线、点搭出来的,立体图形一课细讲。

动手算一算

过 A、B 两点画直线

只经过 A 点,可以画无数条直线——把笔尖钉在 A 上转一圈就行。只经过 B 点,同样无数条。可既经过 A 又经过 B 的直线,有且只有一条。无数加无数,多加一个约束,答案反而唯一。

数一数墙角

房间的墙角由三个平面围成:两面墙和地面。三个平面两两相交,各交出一条直线,一共 3 条;这三条线还挤在同一点上。倒过来数:一个墙角就是 1 个点、3 条线、3 个面——几何从不凭空捏造,全藏在房间里。

点和线继续往前走,就张开成了

动手检验

随堂小测

  1. 1. 经过两个不同的点,能画几条直线?

  2. 2. 哪一种线能量出长度?

  3. 3. 两个不平行的平面相交,交出什么?