- •Основи математики
- •1 Теоретичні питання основ математики
- •Тема 1. Загальні питання аксіоматики
- •1. Предмет основ геометрії. Історична довідка. Суть аксіоматичного методу.
- •2. Поняття математичної структури, аксіоматичної теорії математичної структури, ізоморфізму математичних структур. Поняття моделі (інтерпретації) системи аксіом.
- •3. Вимоги до системи аксіом.
- •4. Огляд системи аксіом Вейля. Доведення несуперечливості системи аксіом Вейля евклідової геометрії.
- •5. Доведення повноти системи Вейля.
- •Тема 2. Аксіоматичні теорії натуральних, цілих і раціональних чисел.
- •2. Аксіоматичне означення цілих чисел. Множина цілих чисел як розширення множини натуральних чисел.
- •3. Аксіоматичне означення раціональних чисел. Множина раціональних чисел як розширення множини цілих чисел.
- •4. Означення перерізу на множині раціональних чисел. Приклади перерізів.
- •Тема 3. Огляд і порівняння різних аксіоматичних теорій дійсних чисел.
- •1. Огляд побудов теорії дійсного числа.
- •2. Побудова теорії дійсного числа за Дедекіндом.
- •3. Роль аксіоми неперервності в побудові математичного аналізу.
- •Тема 4. Сучасні аксіоматичні теорії евклідової геометрії.
- •1. Побудова аксіоматичної теорії Вейля.
- •2. Побудова евклідової геометрії на базі системи аксіом Гільберта.
- •3. Доведення несуперечливості системи аксіом Гільберта. Арифметична модель.
- •Тема 5. Геометрія Лобачевського
- •1. Відкриття Лобачевського. Неевклідова геометрія.
- •2. Аксіоматична теорія геометрії Лобачевського.
- •3. Дослідження системи аксіом планіметрії Лобачевського. Інтерпретації Пуанкаре.
- •Тема 6. Інші неевклідові геометрії.
- •1. Елементи сферичної геометрії. Точки і прямі в сферичній геометрії. Відстань між точками і кут між прямими.
- •2. Сферичні двокутники та трикутники. Сферичний надлишок. Сферична тригонометрія.
- •3. Аксіоматична теорія псевдоевклідової геометрії. Класифікація прямих і площин псевдоевклідового простору. Основні координатні формули.
- •4. Сфери псевдоевклідового простору. Сферична тригонометрія.
- •5. Інтерпретація планіметрії Лобачевського на сфері уявного радіусу псевдоевклідового простору. Евклідова геометрія як граничний випадок геометрії Лобачевського
- •2 Зміст практичних занять
- •Тема 1: Загальні питання аксіоматики. Вимоги до системи аксіом.
- •Тема 2: Аксіоматичні теорії натуральних, цілих, раціональних та дійсних чисел
- •Тема 3: Системи аксіом евклідової геометрії. Еквівалентність систем аксіом Вейля та Гільберта
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Тема 4: Наслідки з аксіом перших трьох груп аксіоматики Гільберта. Співвідношення між кутами і сторонами трикутника. Логічний аналіз математичних тверджень.
- •Тема 5: Абсолютна геометрія. Доведення тверджень абсолютної геометрії про суму кутів трикутника. Еквіваленти аксіом неперервності. Чотирикутник Саккері
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Тема 6: Наслідки з аксіоми паралельності. Еквіваленти п’ятого постулату.
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Тема 7: Планіметрія Лобачевського.
- •Задачі для самостійного розв’язання.
- •3 Зміст самостійної роботи
- •1. Континуум-гіпотеза
- •2. Підготуватися до обговорення статі «Редукция аксиом линейного пространства» [19]. Дати відповіді на такі запитання:
- •4. Площі та об’єми. Третя проблема Гільберта.
- •5. Розбити наступні теореми на три групи: теореми абсолютної геометрії, наслідки аксіоми паралельності Евкліда, наслідки аксіоми паралельності Лобачевського.
- •6. Підготувати доповідь за темою:
- •7. Впорядкованість на множині дійсних чисел
- •8. Ознайомитись із доведенням незалежності аксіоми індукції системи аксіом множини натуральних чисел [14].
- •9. Побудувати ізоморфне відображення моделі Пуанкаре геометрії Лобачевського на евклідовій півплощині на модель геометрії Лобачевського в одиничному крузі. Індивідуальне завдання
- •1. Користуючись системою аксіом Вейля планіметрії Евкліда довести, що:
- •2. Довести, що п'ятий постулат Евкліда еквівалентний твердженню
- •3. Довести справедливість тверджень в геометрії Лобачевского
- •Підсумковий тест
- •Література
- •Питання до заліку
- •II. Аксіоми порядку
- •III. Аксіоми конгруентності
- •2. Аксіоми порядку:
- •3. Аксіоми руху:
- •4. Аксіома неперервності:
- •5. Аксіома паралельності:
- •2. Аксіоми множення.
- •Основи математики
8. Ознайомитись із доведенням незалежності аксіоми індукції системи аксіом множини натуральних чисел [14].
9. Побудувати ізоморфне відображення моделі Пуанкаре геометрії Лобачевського на евклідовій півплощині на модель геометрії Лобачевського в одиничному крузі. Індивідуальне завдання
1. Користуючись системою аксіом Вейля планіметрії Евкліда довести, що:
1.1. Для
будь-яких трьох точок A, B, C справедливе
нерівність трикутника:
.
1.2. Точка
B лежить між точками A і C, тоді і тільки
тоді, коли
.
1.3. Перша ознака рівності трикутників.
1.4. Друга ознака рівності трикутників.
1.5. Третя ознака рівності трикутників.
1.6. Якщо гіпотенуза і гострий кут одного прямокутного трикутника відповідно дорівнюють гіпотенузі і гострому куту іншого прямокутного трикутника, то ці трикутники рівні між собою.
1.7. Якщо гіпотенуза і катет одного прямокутного трикутника відповідно дорівнюють гіпотенузі і катету іншого прямокутного трикутника, то ці трикутники рівні.
1.8. Бісектриса кута є множина точок, рівновіддалених від сторін кута.
1.9. Кути при основі рівнобедреного трикутника рівні між собою.
1.10. Медіана рівнобедреного трикутника є його бісектрисою і висотою.
1.11. Зовнішній кут трикутника більший за кожен внутрішній, не суміжний з ним.
1.12. Середня лінія трикутника паралельна основі і дорівнює його половині.
1.13. У трикутнику проти більшої сторони лежить більший кут.
1.14. У трикутнику проти більшого кута лежить більша сторона.
1.15. Бісектриси внутрішніх кутів трикутника перетинаються в одній точці.
2. Довести, що п'ятий постулат Евкліда еквівалентний твердженню
2.1. Існує трикутник, сума внутрішніх кутів якого дорівнює двом прямим кутам.
2.2. Існує чотирикутник з чотирма прямими кутами.
2.3. Кут, під яким з точки кола видно її діаметр, дорівнює прямому куту.
2.4. Якщо прямі і , які перетинаються, не перпендикулярні, то перпендикуляр, проведений у будь-якій точці прямої , перетинає пряму .
2.5.Перпендикуляри, проведені до середин сторін будь-якого трикутника, перетинаються в одній точці.
2.6. Біля довільного трикутника можна описати коло.
2.7. Відстань від змінної точки однієї з прямих до іншої прямої обмежена.
2.8. Перпендикуляр і похила до однієї прямої перетинаються.
2.9. Існує трикутник з сумою внутрішніх кутів, рівною двом прямим кутам.
2.10. Існує два подібні і нерівні трикутники.
2.11. Існує, принаймні, один квадрат.
2.12. Існує, принаймні, один опуклий чотирикутник з сумою внутрішніх кутів рівною чотирьом прямим кутам.
2.13. Сторона правильного шестикутника, вписаного в коло, дорівнює радіусу кола.
2.14. Три точки, рівновіддалені від цієї прямої і розташовані в одній півплощині відносно неї, належать одній прямій.
2.14. Теорема Піфагора.
2.15. Середня лінія трикутника паралельна основі і дорівнює його половині.
3. Довести справедливість тверджень в геометрії Лобачевского
3.1. Будь-які дві паралельні прямі мають вісь симетрії.
3.2. Якщо
пряма
паралельна прямій
,
то пряма
паралельна прямій
(властивість симетричності відношення
паралельності прямих на площині
Лобачевского).
3.3. Якщо
пряма
лежить між паралельними прямими
і
і не перетинає жодну з них, то вона їм
паралельна.
3.4. Нехай
пряма
симетрична
прямій
відносно
прямої
,
а прямі
і
паралельні між собою. Тоді пряма
паралельна як прямій
так і прямий
.
3.5. Якщо пряма паралельна прямій і пряма паралельна прямій , причому і - різні прямі, то пряма паралельна прямій (властивість транзитивності відношення паралельності прямих на площині Лобачевского).
3.6. У прямокутному трикутнику величина хоч би одного з його гострих кутів менше .
3.7. У прямокутному трикутнику катет, що лежить проти кута , більше половини гіпотенузи.
3.8. Кут, під яким видно діаметр кола з будь-якої точки цього кола, не співпадаючого з кінцями діаметру, - гострий.
3.9. У рівносторонньому трикутнику пряма, на якій лежить його середня лінія, і пряма, що містить основу трикутника, розходяться.
3.10. Середня лінія трикутника менше половини його основи.
3.11. У чотирикутнику Саккері відрізок, що сполучає середини нижнього і верхнього підстав, менше бічної сторони.
3.12. У чотирикутнику Саккері кожна пара протилежних сторін належить прямим, що розходяться.
3.13. У довільному трикутнику пряма, що містить його середню лінію розходиться з прямою, що містить сторону, що не має загальних точок з цією середньою лінією;
3.14. У
усіх трикутників, що мають цей кут
при вершині A, висоти ha обмежені нерівністю:
,
де
– кут паралельності, що відповідає
відрізку
.
3.15. Нехай
– довільний кут, менший розгорнутого.
Довести, що завжди існує така пряма
,
що
і
(пряма, паралельна сторонам
).
