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Euclides con Birkhoff

Estoy buscando un libro corto y elemental que hace geometría euclidiana con Axiomas de Birkhoff .

Lo mejor sería que incluyera también algunos temas de geometría proyectiva (y/o) hiperbólica.

Sobre el curso. Los estudiantes suponen saber algo de cálculo básico, pero no vieron pruebas reales.
La mayoría de los alumnos de mi curso quieren ser profesores de matemáticas. La descripción del curso dice: "Geometrías euclidiana e hiperbólica y su desarrollo a partir de sistemas de postulados".

Elijo los axiomas de Birkhoff, ya que utilizan los números reales como bloque de construcción. Esto hace posible hacer una introducción sin trampas y sin detalles aburridos. Conozco algunos buenos libros para estudiantes de la escuela, pero estoy buscando algo un poco más avanzado.

P.D. Quiero dar las gracias a todos por sus comentarios y respuestas.

Como dije en los comentarios, no encontré un libro apropiado y escribí los apuntes de la clase yo mismo: El plano euclidiano y sus parientes También están disponibles en arXiv .

19voto

Peter Eisentraut Puntos 3962

¿Ha impartido este curso anteriormente? Después de enseñarlo varias veces a partir de Millman/Parker y otros materiales utilizando los axiomas de Birkhoff, le sugiero que considere utilizar el propio Euclides más la guía de Hartshorne, Geometría: Euclid and beyond, que utiliza una forma de los axiomas de Hilbert.

El problema para mí es que los números reales son mucho más sofisticados que la geometría euclidiana, por lo que el enfoque de Birkhoff es un poco retrógrado, excepto para los expertos como nosotros que sabemos lo que son los números reales.

Cuando cubrimos todo lo que pudimos de Millman/Parker, la parte más agradable para la clase fue la sección sobre la geometría neutra, que aprendí recientemente que fue levantada corporalmente del Libro I de Euclides.

Si te gusta suponer que cada línea del plano es realmente los números reales R, ¿qué tal si vas más allá y supones que el propio plano es R^2? Entonces puedes usar matrices para definir los movimientos rígidos y hacer muchas cosas que conectan con sus cursos de cálculo.

Moise es más sucinto de lo que sugieren las 500 páginas, según recuerdo, y es un texto excelente desde el punto de vista de un matemático, pero muy prohibitivo probablemente desde el de un estudiante. Me he dado cuenta de que Moise pasó de 1,4 a 1,9 libras de la primera edición a la tercera, así que quizá la primera sea también un 25% más corta.

Los antiguos libros de SMSG de los años 60 se basaban en el enfoque de Birkhoff, pero no son cortos. También están disponibles gratuitamente en la web.

Acabo de mirar el viejo libro de SMSG y he encontrado la siguiente discusión de tipo circular sobre los números reales: "si rellenas todos esos otros puntos no racionales de la recta, tienes los números reales".

Clint McCrory pasó varios años desarrollando su propio curso utilizando el enfoque de Birkhoff en la UGA, y lo hizo con mucho éxito. Aquí hay un enlace a la página de su curso. A los estudiantes les encantó su clase, al menos en su forma evolucionada, después de un par de años. Al parecer, muchos estudiantes tenían poca intuición geométrica y la utilizaron para adquirirla. Sin embargo, parece que Clint nunca encontró un libro apropiado para utilizarlo.

http://www.math.uga.edu/~clint/2008/geomF08/home.htm

Después de enseñar yo mismo este curso a partir de Greenberg, Millman/Parker, Clemens, complementado por Moise, y los trabajos originales de Saccheri, mis propios axiomas de Birkhoff, finalmente encontré que Euclides y Hartshorne son mis favoritos, por un amplio margen.

Pero lo bonito del tema es que no hay una opción perfecta. Es probable que usted también disfrute de la búsqueda de su favorito. Sin embargo, hay una razón por la que Euclides tiene la longevidad que tiene.

En pocas palabras, hay dos conceptos equivalentes, la semejanza y el área, que se tratan en orden inverso en Euclides y Birkhoff. La teoría de la igualdad de contenido de Euclides, a través de la equidecomposibilidad, en su Libro I, le permite utilizar el área para demostrar el principio fundamental de la semejanza en el Libro VI. Birkhoff asume la semejanza como un axioma, y el área es relativamente fácil utilizando la semejanza, por ejemplo, la semejanza permite demostrar que la fórmula A = (1/2)BH para el área de un triángulo es independiente de la elección de la base. El propio Euclides utiliza la semejanza para deducir un teorema general de Pitágoras en la Prop. VI.31, cuya demostración muchos prefieren como "más sencilla" que la propia demostración de Pitágoras basada en el área en la Prop.I.47. El problema es que, que yo sepa, nunca ha habido una civilización en la que la similitud o la proporcionalidad se hayan desarrollado antes que la idea de descomponer y volver a montar figuras. En resumen, la congruencia, en la que se basa la equidecomposibilidad, es más fundamental que la semejanza. Por lo tanto, aunque lógicamente cualquiera de los dos conceptos puede ser utilizado para deducir el otro, me parece al menos que el concepto más primitivo debe ser colocado primero en un curso.

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Doug Puntos 858

No estoy seguro de que esto califique como corto y elemental, pero lo recomiendo:

Geometría: Un enfoque métrico con modelos

Richard Millman y George Parker; Springer-Verlag, NY, 1981

(puede haber una edición más reciente, no lo he comprobado).

Este libro sí trata la geometría hipberbólica.

8voto

dmeister Puntos 11529

Si estás dispuesto a utilizar un manuscrito inédito, por lo poco que he mirado, este libro de Matthew Harvey se ve muy bien. Sin embargo, utiliza los axiomas de Hilbert en lugar de los de Birkhoff. Jack Lee, de la Universidad de Washington, está escribiendo otro libro, que utiliza una variante de los postulados de SMSG, diseñado para un curso de geometría para licenciados en matemáticas que se plantean dar clases en la escuela secundaria. Su libro dedica varios capítulos a la geometría hiperbólica, pero no tiene ninguna geometría proyectiva. El libro no está disponible públicamente, pero puedes enviarle un correo electrónico y preguntarle sobre él.

7voto

Andrey Rekalo Puntos 16401

¿Qué tal si Geometría básica y Geometría básica - Manual para profesores por George D. Birkhoff y Ralph Beatley?

En la primavera de 1923, el profesor Birkhoff fue invitado a pronunciar en Boston una serie de conferencias Lowell sobre la relatividad. Para presentar este tema con el menor número posible de tecnicismos, decidió idear el sistema más sencillo de geometría euclidiana que se le ocurriera, y... dio con el marco del sistema que, con todos los detalles completados, es ahora la GEOMETRÍA BÁSICA.

7voto

Gerry Myerson Puntos 23836

El capítulo 14 de Prenowitz y Jordan, Basic Concepts of Geometry, comienza así: "En este capítulo se da un tratamiento tentativo de la congruencia basado en una propuesta de G. D. Birkhoff (1884-1944) de que se asuma el sistema de números reales en el tratamiento de la geometría euclidiana a nivel elemental. El desarrollo de Birkhoff fue modificado y simplificado por el Grupo de Estudio de Matemáticas Escolares. Nuestro tratamiento es una adaptación del suyo y asume una modificación de su Postulado de la Regla empleado por MacLane".

Se hace referencia a Birkhoff y Beatley, al libro de texto Geometry del School Mathematics Study Group (Yale U. Press, 1961), y a S. MacLane, Metric postulates for plane geometry, American Mathematical Monthly 66 (1959) 543-555.

En el capítulo 14 no se habla de la geometría proyectiva ni de la hiperbólica (pero sí se habla ampliamente de la geometría hiperbólica en capítulos anteriores).

También puede interesarle Moise, Elementary Geometry From An Advanced Standpoint. En el capítulo 8 descubres que la forma en que ha estado presentando la geometría plana "no es la clásica. Fue propuesta a principios de los años 30 por G. D. Birkhoff, y sólo se ha popularizado recientemente". En capítulos posteriores hace geometría hiperbólica, pero no sé si sigue el camino de Birkhoff. No veo ninguna mención a la geometría proyectiva en este libro.

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