1、初等幾何
在希臘語(yǔ)中，“幾何學(xué)”是由“地”與“測(cè)量”合并而來(lái)的，本來(lái)有測(cè)量土地的含義，意譯就是“測(cè)地術(shù)”?！皫缀螌W(xué)”這個(gè)名詞，系我國(guó)明代數(shù)學(xué)家根據(jù)讀音譯出的，沿用至今。
現(xiàn)在的初等幾何主要是指歐幾里得幾何，它是討論圖形(點(diǎn)、線、面、角、圓等)在運(yùn)動(dòng)下的不變性質(zhì)的科學(xué)。例如，歐氏幾何中的兩點(diǎn)之間的距離，兩條直線相交的交角大小，半徑是r的某一圓的面積等都是一些運(yùn)動(dòng)不變量。
初等幾何作為一門(mén)課程來(lái)講，安排在初等代數(shù)之后；然而在歷，幾何學(xué)的發(fā)展曾優(yōu)先于代數(shù)學(xué)，它主要被認(rèn)為是古希臘人的貢獻(xiàn)。
幾何學(xué)舍棄了物質(zhì)所有的其它性質(zhì)，只保留了空間形式和關(guān)系作為自己研究的對(duì)象，因此它是抽象的。這種抽象決定了幾何的思維方法，就是必須用推理的方法，從一些結(jié)論導(dǎo)出另一些新結(jié)論。定理是用演繹的方式來(lái)證明的，這種論證幾何學(xué)的代表作，便是公元前三世紀(jì)歐幾里得的《原本》，它從定義與公理出發(fā)，演繹出各種幾何定理。
現(xiàn)在中學(xué)《平面三角》中關(guān)于三角函數(shù)的理論是15世紀(jì)才發(fā)展完善起來(lái)的，但是它的一些基本的概念，卻早在古代研究直角三角形時(shí)便己形成。因此，可把三角學(xué)劃在初等幾何這一標(biāo)題下。
古代埃及、巴比倫、中國(guó)、希臘都研究過(guò)有關(guān)球面三角的知識(shí)。公元前2世紀(jì)，希帕恰斯制作了弦表，可以說(shuō)是三角的創(chuàng)始人。后來(lái)印度人制作了正弦表；阿拉伯的阿爾·巴塔尼用計(jì)算sinθ值的方法來(lái)解方程，他還與阿布爾·沃法共同導(dǎo)出了正切、余切、正割、余割的概念；賴(lài)蒂庫(kù)斯作了較精確的正弦表，并把三角函數(shù)與圓弧聯(lián)系起來(lái)。
由于直角三角形是簡(jiǎn)單的直線形，又具有很重要的實(shí)用價(jià)值，所以各文明古國(guó)都極重視它的研究。我國(guó)《周髀算經(jīng)》一開(kāi)始就記載了周朝初年(約公元前1100年左右)的周公與學(xué)者商高的對(duì)話，其中就談到“勾三股四弦五”，即勾股定理的特殊形式；還記載了在周公之后的陳子，曾用勾股定理和相似圖形的比例關(guān)系，推算過(guò)地球與太陽(yáng)的距離和太陽(yáng)的直徑，同時(shí)為勾股定理作的圖注達(dá)幾十種之多。在國(guó)外，傳統(tǒng)稱(chēng)勾股定理為畢達(dá)哥拉斯定理，認(rèn)為它的第一個(gè)一致性的證明源于畢氏學(xué)派(公元前6世紀(jì))，雖然巴比倫人在此以前1000多年就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)定理。到現(xiàn)在人們對(duì)勾股定理已經(jīng)至少提供了370種證明。
19世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)于關(guān)于三角形和圓的初等綜合幾何，又進(jìn)行了深入的研究。至今這一研究領(lǐng)域仍然沒(méi)有到頭，不少資料已引申到四面體及伴隨的點(diǎn)、線、面、球。
2、射影幾何
射影幾何學(xué)是一門(mén)討論在把點(diǎn)射影到直線或平面上的時(shí)候，圖形的不變性質(zhì)的一門(mén)幾何學(xué)?；脽羝系狞c(diǎn)、線，經(jīng)過(guò)幻燈機(jī)的照射投影，在銀幕上的圖畫(huà)中都有相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)線，這樣一組圖形經(jīng)過(guò)有限次透視以后，變成另一組圖形，這在數(shù)學(xué)上就叫做射影對(duì)應(yīng)。射影幾何學(xué)在航空、攝影和測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。
射影幾何是迪沙格和帕斯卡在1639年開(kāi)辟的。迪沙格發(fā)表了—本關(guān)于圓維曲線的很有獨(dú)創(chuàng)性的小冊(cè)子，從開(kāi)普勒的連續(xù)性原理開(kāi)始，導(dǎo)出了許多關(guān)于對(duì)合、調(diào)和變程、透射、極軸、極點(diǎn)以及透視的基本原理，這些課題是今天學(xué)習(xí)射影幾何這門(mén)課程的人所熟悉的。年僅16歲的帕斯卡得出了一些新的、深?yuàn)W的定理，并于9年后寫(xiě)了一份內(nèi)容很豐富的手稿。18世紀(jì)后期，蒙日提出了二維平面上的適當(dāng)投影表達(dá)三維對(duì)象的方法，因而從提供的數(shù)據(jù)能快速算出炮兵陣地的位置，避開(kāi)了冗長(zhǎng)的、麻煩的算術(shù)運(yùn)算。
射影幾何真正獨(dú)立的研究是由彭賽勒開(kāi)創(chuàng)的。1822年，他發(fā)表了《論圖形的射影性質(zhì)》一文，給該領(lǐng)域的研究以巨大的推動(dòng)作用。他的許多概念被斯坦納進(jìn)一步發(fā)展。1847年，斯陶特發(fā)表了《位置幾何學(xué)》一書(shū)，使射影幾何終從測(cè)量基礎(chǔ)中解脫出來(lái)。
后來(lái)證明，采用度量適當(dāng)?shù)纳溆岸x，能在射影幾何的范圍內(nèi)研究度量幾何學(xué)。將一個(gè)不變二次曲線添加到平面上的射影幾何中，就能得到傳統(tǒng)的非歐幾何學(xué)。在19世紀(jì)晚期和20世紀(jì)初期，對(duì)射影幾何學(xué)作了多種公設(shè)處理，并且有限射影幾何也被發(fā)現(xiàn)。事實(shí)證明，逐漸地增添和改變公設(shè)，就能從射影幾何過(guò)渡到歐幾里得幾何，其間經(jīng)歷了許多其它重要的幾何學(xué)。
3、解析幾何
解析幾何即坐標(biāo)幾何，包括平面解析幾何和立體解析幾何兩部分。解析幾何通過(guò)平面直角坐標(biāo)系和空間直角坐標(biāo)系，建立點(diǎn)與實(shí)數(shù)對(duì)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而建立起曲線或曲面與方程之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而就能用代數(shù)方法研究幾何問(wèn)題，或用幾何方法研究代數(shù)問(wèn)題。
在初等數(shù)學(xué)中，幾何與代數(shù)是彼此獨(dú)立的兩個(gè)分支；在方法上，它們也基本是互不相關(guān)的。解析幾何的建立，不僅由于在內(nèi)容上引入了變量的研究而開(kāi)創(chuàng)了變量數(shù)學(xué)，而且在方法上也使幾何方法與代數(shù)方法結(jié)合起來(lái)。
在迪沙格和帕斯卡開(kāi)辟了射影幾何的同時(shí)，笛卡兒和費(fèi)爾馬開(kāi)始構(gòu)思現(xiàn)代解析幾何的概念。這兩項(xiàng)研究之間存在一個(gè)根本區(qū)別：前者是幾何學(xué)的一個(gè)分支，后者是幾何學(xué)的一種方法。
1637年，笛卡兒發(fā)表了《方法論》及其三個(gè)附錄，他對(duì)解析幾何的貢獻(xiàn)，就在第三個(gè)附錄《幾何學(xué)》中，他提出了幾種由機(jī)械運(yùn)動(dòng)生成的新曲線。在《平面和立體軌跡導(dǎo)論》中，費(fèi)爾馬解析地定義了許多新的曲線。在很大程度上，笛卡兒從軌跡開(kāi)始，然后求它的方程；費(fèi)爾馬則從方程出發(fā)，然后來(lái)研究軌跡。這正是解析幾何基本原則的兩個(gè)相反的方面，“解析幾何”的名稱(chēng)是以后才定下來(lái)的。
這門(mén)課程達(dá)到現(xiàn)在課本中熟悉的形式，是100多年以后的事。象今天這樣使用坐標(biāo)、橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)這幾個(gè)術(shù)語(yǔ)，是萊布尼茲于1692年提出的。1733年，年僅18歲的克雷洛出版了《關(guān)于雙重曲率曲線的研究》一書(shū)，這是早的一部空間解析幾何著作。1748年，歐拉寫(xiě)的《無(wú)窮分析概要》，可以說(shuō)是符合現(xiàn)代意義的第一部解析幾何學(xué)教程。1788年，拉格朗日開(kāi)始研究有向線段的理論。1844年，格拉斯曼提出了多維空間的概念，并引入向量的記號(hào)。于是多維解析幾何出現(xiàn)了。
解析幾何在近代的發(fā)展，產(chǎn)生了無(wú)窮維解析幾何和代數(shù)幾何等一些分支。普通解析幾何只不過(guò)是代數(shù)幾何的一部分，而代數(shù)幾何的發(fā)展同抽象代數(shù)有著密切的聯(lián)系
在希臘語(yǔ)中，“幾何學(xué)”是由“地”與“測(cè)量”合并而來(lái)的，本來(lái)有測(cè)量土地的含義，意譯就是“測(cè)地術(shù)”?！皫缀螌W(xué)”這個(gè)名詞，系我國(guó)明代數(shù)學(xué)家根據(jù)讀音譯出的，沿用至今。
現(xiàn)在的初等幾何主要是指歐幾里得幾何，它是討論圖形(點(diǎn)、線、面、角、圓等)在運(yùn)動(dòng)下的不變性質(zhì)的科學(xué)。例如，歐氏幾何中的兩點(diǎn)之間的距離，兩條直線相交的交角大小，半徑是r的某一圓的面積等都是一些運(yùn)動(dòng)不變量。
初等幾何作為一門(mén)課程來(lái)講，安排在初等代數(shù)之后；然而在歷，幾何學(xué)的發(fā)展曾優(yōu)先于代數(shù)學(xué)，它主要被認(rèn)為是古希臘人的貢獻(xiàn)。
幾何學(xué)舍棄了物質(zhì)所有的其它性質(zhì)，只保留了空間形式和關(guān)系作為自己研究的對(duì)象，因此它是抽象的。這種抽象決定了幾何的思維方法，就是必須用推理的方法，從一些結(jié)論導(dǎo)出另一些新結(jié)論。定理是用演繹的方式來(lái)證明的，這種論證幾何學(xué)的代表作，便是公元前三世紀(jì)歐幾里得的《原本》，它從定義與公理出發(fā)，演繹出各種幾何定理。
現(xiàn)在中學(xué)《平面三角》中關(guān)于三角函數(shù)的理論是15世紀(jì)才發(fā)展完善起來(lái)的，但是它的一些基本的概念，卻早在古代研究直角三角形時(shí)便己形成。因此，可把三角學(xué)劃在初等幾何這一標(biāo)題下。
古代埃及、巴比倫、中國(guó)、希臘都研究過(guò)有關(guān)球面三角的知識(shí)。公元前2世紀(jì)，希帕恰斯制作了弦表，可以說(shuō)是三角的創(chuàng)始人。后來(lái)印度人制作了正弦表；阿拉伯的阿爾·巴塔尼用計(jì)算sinθ值的方法來(lái)解方程，他還與阿布爾·沃法共同導(dǎo)出了正切、余切、正割、余割的概念；賴(lài)蒂庫(kù)斯作了較精確的正弦表，并把三角函數(shù)與圓弧聯(lián)系起來(lái)。
由于直角三角形是簡(jiǎn)單的直線形，又具有很重要的實(shí)用價(jià)值，所以各文明古國(guó)都極重視它的研究。我國(guó)《周髀算經(jīng)》一開(kāi)始就記載了周朝初年(約公元前1100年左右)的周公與學(xué)者商高的對(duì)話，其中就談到“勾三股四弦五”，即勾股定理的特殊形式；還記載了在周公之后的陳子，曾用勾股定理和相似圖形的比例關(guān)系，推算過(guò)地球與太陽(yáng)的距離和太陽(yáng)的直徑，同時(shí)為勾股定理作的圖注達(dá)幾十種之多。在國(guó)外，傳統(tǒng)稱(chēng)勾股定理為畢達(dá)哥拉斯定理，認(rèn)為它的第一個(gè)一致性的證明源于畢氏學(xué)派(公元前6世紀(jì))，雖然巴比倫人在此以前1000多年就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)定理。到現(xiàn)在人們對(duì)勾股定理已經(jīng)至少提供了370種證明。
19世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)于關(guān)于三角形和圓的初等綜合幾何，又進(jìn)行了深入的研究。至今這一研究領(lǐng)域仍然沒(méi)有到頭，不少資料已引申到四面體及伴隨的點(diǎn)、線、面、球。
2、射影幾何
射影幾何學(xué)是一門(mén)討論在把點(diǎn)射影到直線或平面上的時(shí)候，圖形的不變性質(zhì)的一門(mén)幾何學(xué)?；脽羝系狞c(diǎn)、線，經(jīng)過(guò)幻燈機(jī)的照射投影，在銀幕上的圖畫(huà)中都有相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)線，這樣一組圖形經(jīng)過(guò)有限次透視以后，變成另一組圖形，這在數(shù)學(xué)上就叫做射影對(duì)應(yīng)。射影幾何學(xué)在航空、攝影和測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。
射影幾何是迪沙格和帕斯卡在1639年開(kāi)辟的。迪沙格發(fā)表了—本關(guān)于圓維曲線的很有獨(dú)創(chuàng)性的小冊(cè)子，從開(kāi)普勒的連續(xù)性原理開(kāi)始，導(dǎo)出了許多關(guān)于對(duì)合、調(diào)和變程、透射、極軸、極點(diǎn)以及透視的基本原理，這些課題是今天學(xué)習(xí)射影幾何這門(mén)課程的人所熟悉的。年僅16歲的帕斯卡得出了一些新的、深?yuàn)W的定理，并于9年后寫(xiě)了一份內(nèi)容很豐富的手稿。18世紀(jì)后期，蒙日提出了二維平面上的適當(dāng)投影表達(dá)三維對(duì)象的方法，因而從提供的數(shù)據(jù)能快速算出炮兵陣地的位置，避開(kāi)了冗長(zhǎng)的、麻煩的算術(shù)運(yùn)算。
射影幾何真正獨(dú)立的研究是由彭賽勒開(kāi)創(chuàng)的。1822年，他發(fā)表了《論圖形的射影性質(zhì)》一文，給該領(lǐng)域的研究以巨大的推動(dòng)作用。他的許多概念被斯坦納進(jìn)一步發(fā)展。1847年，斯陶特發(fā)表了《位置幾何學(xué)》一書(shū)，使射影幾何終從測(cè)量基礎(chǔ)中解脫出來(lái)。
后來(lái)證明，采用度量適當(dāng)?shù)纳溆岸x，能在射影幾何的范圍內(nèi)研究度量幾何學(xué)。將一個(gè)不變二次曲線添加到平面上的射影幾何中，就能得到傳統(tǒng)的非歐幾何學(xué)。在19世紀(jì)晚期和20世紀(jì)初期，對(duì)射影幾何學(xué)作了多種公設(shè)處理，并且有限射影幾何也被發(fā)現(xiàn)。事實(shí)證明，逐漸地增添和改變公設(shè)，就能從射影幾何過(guò)渡到歐幾里得幾何，其間經(jīng)歷了許多其它重要的幾何學(xué)。
3、解析幾何
解析幾何即坐標(biāo)幾何，包括平面解析幾何和立體解析幾何兩部分。解析幾何通過(guò)平面直角坐標(biāo)系和空間直角坐標(biāo)系，建立點(diǎn)與實(shí)數(shù)對(duì)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而建立起曲線或曲面與方程之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而就能用代數(shù)方法研究幾何問(wèn)題，或用幾何方法研究代數(shù)問(wèn)題。
在初等數(shù)學(xué)中，幾何與代數(shù)是彼此獨(dú)立的兩個(gè)分支；在方法上，它們也基本是互不相關(guān)的。解析幾何的建立，不僅由于在內(nèi)容上引入了變量的研究而開(kāi)創(chuàng)了變量數(shù)學(xué)，而且在方法上也使幾何方法與代數(shù)方法結(jié)合起來(lái)。
在迪沙格和帕斯卡開(kāi)辟了射影幾何的同時(shí)，笛卡兒和費(fèi)爾馬開(kāi)始構(gòu)思現(xiàn)代解析幾何的概念。這兩項(xiàng)研究之間存在一個(gè)根本區(qū)別：前者是幾何學(xué)的一個(gè)分支，后者是幾何學(xué)的一種方法。
1637年，笛卡兒發(fā)表了《方法論》及其三個(gè)附錄，他對(duì)解析幾何的貢獻(xiàn)，就在第三個(gè)附錄《幾何學(xué)》中，他提出了幾種由機(jī)械運(yùn)動(dòng)生成的新曲線。在《平面和立體軌跡導(dǎo)論》中，費(fèi)爾馬解析地定義了許多新的曲線。在很大程度上，笛卡兒從軌跡開(kāi)始，然后求它的方程；費(fèi)爾馬則從方程出發(fā)，然后來(lái)研究軌跡。這正是解析幾何基本原則的兩個(gè)相反的方面，“解析幾何”的名稱(chēng)是以后才定下來(lái)的。
這門(mén)課程達(dá)到現(xiàn)在課本中熟悉的形式，是100多年以后的事。象今天這樣使用坐標(biāo)、橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)這幾個(gè)術(shù)語(yǔ)，是萊布尼茲于1692年提出的。1733年，年僅18歲的克雷洛出版了《關(guān)于雙重曲率曲線的研究》一書(shū)，這是早的一部空間解析幾何著作。1748年，歐拉寫(xiě)的《無(wú)窮分析概要》，可以說(shuō)是符合現(xiàn)代意義的第一部解析幾何學(xué)教程。1788年，拉格朗日開(kāi)始研究有向線段的理論。1844年，格拉斯曼提出了多維空間的概念，并引入向量的記號(hào)。于是多維解析幾何出現(xiàn)了。
解析幾何在近代的發(fā)展，產(chǎn)生了無(wú)窮維解析幾何和代數(shù)幾何等一些分支。普通解析幾何只不過(guò)是代數(shù)幾何的一部分，而代數(shù)幾何的發(fā)展同抽象代數(shù)有著密切的聯(lián)系