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解析几何(英语:Analytic geometry),又称为坐标几何(英语:Coordinate geometry)或卡氏几何(英语:Cartesian geometry),早先被叫作笛卡尔几何,是一种借助于解析式进行图形研究的几何学分支。解析几何通常使用二维的平面直角坐标系研究直线、、圆锥曲线、摆线、星形线等各种一般平面曲线,使用三维的空间直角坐标系来研究平面、球等各种一般空间曲面,同时研究它们的方程,并定义一些图形的概念和参数。

在中学课本中,解析几何被简单地解释为:采用数值的方法来定义几何形状,并从中提取数值的信息。然而,这种数值的输出可能是一个方程或者是一种几何形状。

1637年,笛卡尔在《方法论》的附录“几何”中提出了解析几何的基本方法[1]。以哲学观点写成的这部法语著作为后来牛顿和莱布尼茨各自提出微积分学提供了基础。

代数几何学者来说,解析几何也指(实或者复)流形,或者更广义地通过一些复变量(或实变量)的解析函数为零而定义的解析空间理论。这一理论非常接近代数几何,特别是通过让-皮埃尔·塞尔在《代数几何和解析几何》领域的工作。这是一个比代数几何更大的领域,不过也可以使用类似的方法。

历史

古希腊数学家梅内克缪斯(Menaechmus)的解题、证明方式与现在使用坐标系十分相似,以至于有时会认为他是解析几何的鼻祖。阿波罗尼奥斯在《论切触》中解题方式在现在被称之为单维解析几何;他使用直线来求得一点与其它点之间的比例。阿波罗尼奥斯在《圆锥曲线论》[2]中进一步发展了这种方式,这种方式与解析几何十分相似,比起笛卡儿早了1800多年。他使用了参照线、直径、切线与现进所使用坐标系没有本质区别,即从切点沿直径所量的距离为横坐标,而与切线平行、并与数轴和曲线向交的线段为纵坐标。他进一步发展了横坐标与纵坐标之间的关系,即两者等同于夸张的曲线。然而,阿波罗尼奥斯的工作接近于解析几何,但它没能完成它,因为他没有将负数纳入系统当中。在此,方程是由曲线来确定的,而曲线不是由方程得出的。坐标、变量、方程不过是一些给定几何题的脚注罢了。

十一世纪波斯帝国数学家欧玛尔·海亚姆发现了几何与代数之间的密切联系,在求三次方程使用了代数和几何,取得了巨大进步。但最关键的一步由笛卡儿完成。

视频

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参考文献