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¿A qué se debe la especial relación entre la geometría euclidiana y otras ramas de las matemáticas?

Muchas veces hay problemas que están, en cierto sentido, "fuera de la geometría", pero que, sin embargo, son susceptibles de un enfoque geométrico. Por ejemplo, me pueden pedir que demuestre que los rangos de dos funciones afines unidimensionales cualesquiera deben tener uno, cero o infinitos valores en común. Una prueba fácil es decir: "Las funciones afines unidimensionales son líneas en la geometría euclidiana. Tales líneas se cruzan una, ninguna o infinitas veces según los postulados de Euclides".

En otro caso, se nos puede pedir que demostremos una identidad o desigualdad trigonométrica. Pero en lugar de apelar a sus definiciones analíticas, a menudo podemos dibujar un círculo y algunas líneas y utilizar los teoremas de la geometría euclidiana.

Las teorías de las ecuaciones lineales y de la trigonometría pueden desarrollarse sin aportar ningún axioma de Euclides. Normalmente, ambas teorías pueden derivarse de los axiomas de la teoría de conjuntos. Sin embargo, los postulados de Euclides no pueden derivarse así.

1) ¿Por qué la geometría euclidiana es tan especial? ¿Por qué no podremos utilizar otro tipo de geometría (hiperbólica?) para tales pruebas? En otras palabras, la geometría euclidiana parece más natural que otras clases, pero ¿por qué?

2) ¿Son rigurosas estas pruebas? ¿Debe ser un argumento geométrico tan convincente como una prueba en lenguaje de la teoría original?

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Matt Dawdy Puntos 5479

No hace falta la geometría euclidiana para demostrar que las líneas se cruzan una, ninguna o infinitas veces. Esto se puede demostrar en geometría afín El punto es que la geometría afín tiene una noción de líneas y líneas paralelas, pero no una noción de longitud. A su vez, la geometría afín es más o menos álgebra lineal que está completamente integrada en las matemáticas modernas.

Una vez que se demuestra que el álgebra lineal en $\mathbb{R}^n$ (posiblemente como espacio del producto interior si necesitas longitudes o ángulos) modela cualquier parte de la geometría euclidiana que necesites, una demostración utilizando la geometría euclidiana es completamente rigurosa. Otros tipos de geometría también son útiles en matemáticas (por ejemplo, la geometría hiperbólica es indispensable para la topología de baja dimensión), pero los objetos básicos en ellos (por ejemplo, las líneas) no son tan sencillos (!) como las líneas en la geometría euclidiana.

No puedo entender la afirmación

Sin embargo, los postulados de Euclides no pueden derivarse así.

¿Diría usted que los axiomas de la teoría de grupos no pueden derivarse de los axiomas de la teoría de conjuntos? En mi opinión esta es una "pregunta equivocada". Puedes escribir los axiomas de Euclides y preguntar qué tipo de modelos tienen, y ciertamente puedes escribir modelos de los axiomas de Euclides utilizando la teoría de conjuntos ordinaria.

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