Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Моиз Э.Э. Геометрия

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
26.71 Mб
Скачать

ГЕОМЕТРИЯ

э.э.моиз

Ф.Л. ДАУНС

ЭДВИН э. моиз,

ФЛОЙД Л. ДАУНС, мл.

ГЕОМЕТРИЯ

Перевод с английского И. А. ВАЙНШ ТЕЙНА

Под редакцией И. М. Я Г ЛОМА

МОСКВА «П РОСВЕЩ ЕН И Е» 1972

513 М 74

Гос.

п;'5. к'-'-ія

4

' ѵ

научно-. .. ч

 

 

С иблисѵо•* - SP

 

 

'

э

 

 

ЧИТА П

ОГО ЗАЛА

/ £

W -

S / S V

 

 

Моиз Э. Э. и Даунс Ф. Л., мл.

М 74 Геометрия. Перевод с англ. И. А. Вайнштейна.

Под ред. И. М. Яглома. М., «Просвещение», 1972.

622 с. с илл.

6−6

513

БЗ № 26—72

ОГЛАВЛЕНИЕ

От

издательства

. ...................................................................................................

8

Из

предисловияавторов

..................................................................................................

 

 

9

Г Л А В А

1.

ЗДРАВЫЙ СМЫСЛ И СТРОГОЕ РАССУЖ ДЕНИЕ

 

§ 1.

Д ва

типа з а д а ч .........................................................................................................

 

 

 

13

§ 2.

Логически

последовательное изложение ге о м е т р и и ..........................

19

 

Евклид

...........................................................................................................................

 

 

 

 

 

22

Г Л А В А

2. МНОЖЕСТВА, Д ЕЙ СТВИ ТЕЛЬН Ы Е ЧИСЛА И П РЯМ Ы Е

 

§ 1.

 

Множества

.................................................................................................................

 

 

 

27

§ 2.

 

Порядок

на

числовой

прямой ........................................................................

 

32

§ 3.

 

Абсолютная

вел и ч и н а ............................................................................................

 

37

§ 4.

 

Масштабные

линейки

и единицыд л и н ы ....................................................

 

39

 

Аксиома

1

(аксиома

р ассто ян и я)....................................................................

 

42

§ 5.

 

Бесконечная

линейка

.............................................................................................

 

43

 

Аксиома

2

(аксиома

масштабной л и ней ки )......................................

.... .

45

§ 6. Аксиома

прикладывания линейки. Понятие

«между». Отрезки и

 

 

л у ч и ...................................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

48

 

Аксиома

3(аксиома

прикладывания линейки) ....................................

48

 

Аксиома

4

(аксиома

п р ям о й )............................................................................

 

51

§ 7.

 

Замена единицы д л и н ы ........................................................................................

 

56

Г Л А В А

3.

П РЯ М Ы Е, ПЛОСКОСТИ И РАЗБИЕНИЯ

 

§ 1.

 

Введение

 

......................................................................................................................

 

 

 

 

63

§ 2.

 

Прямые

и

плоскости;

ч е р т е ж и .......................................................................

 

64

 

Аксиома

5

......................................................................................................................

 

 

 

 

65

§ 3.

 

Прямые

и плоскости;

чертежи (о к о н ч а н и е )..........................................

67

 

Аксиома

6

..........................................

 

 

' .........................................................................

 

67

 

Аксиома

7

(аксиома

плоскости) ..............................................................

 

68

 

Аксиома

8 (аксиома

пересеченияп л о ск о стей ).........................................

68

§ 4.

 

Выпуклые

м н ож ества.............................................................................................

 

71

 

 

Аксиома 9 (аксиома разбиения плоскости)

..........................................

72

 

 

Аксиома

10

(аксиома

разбиенияп р о ст р а н ст ва ).....................................

74

§ 5.

 

Семь

кёнигсбергских

мостов ...........................................................................

 

76

 

 

Леонард

Эйлер . .....................................................................................................

78

Г Л А В А

4. У Г Л Ы

И ТРЕУГО ЛЬН И К И

 

 

§ 1.

 

Основные

понятия

.................................................................................................

 

 

83

§ 2.

 

Несколько

замечаний

об углах ............................

 

88

§ 3.

 

Угловая

м е р а ..............................................................................................................

 

 

 

89

 

 

Аксиома

11

(аксиома

измерения углов) ..................................

. . . .

90

1*

3

 

Аксиома

 

12 (аксиома

построения у г л о в ) ...................................................

 

 

91

 

Аксиома 13 (аксиома сложения углов) ...................................................

 

 

91

 

Аксиома

 

14 (аксиома

пополнения) ................................................................

 

 

92

§ 4.

Прямые

углы, перпендикулярность, конгруэнтные углы . . . .

96

 

Джордж

Дэвид Б и р к г о ф ......................................................................................

 

 

 

193

§ 5.

 

Запись

теоремы

в форме

«предположение — заключение»

. . . . 105

§ 6.

 

Запись

простых

д о к а за те л ь ств ..............................................................

 

 

106

Г Л А В А

5.

КОНГРУЭНТНОСТЬ

 

 

 

 

§ 1.

Идея

ко н гр уэн тн о сти .............................................................................................

 

 

 

117

§ 2.

Конгруэнтность тр еуго л ьн и ко в........................................................................

 

 

124

§ 3.

Аксиомы

конгруэнтности тр еуго л ьн и ко в...................................................

 

 

131

 

 

Аксиома

15 (С У С -ак си о м а)................................................................................

 

 

 

132

 

 

Аксиома

16 (У С У -акси ом а)................................................................................

 

 

 

132

 

 

Аксиома

17 (С С С -а к си о м а )'................................................................................

 

 

 

132

§ 4.

Доказательство постарайтесь

придумать с а м и !......................................

 

134

§ 5.

 

Биссектрисы

у г л о в

.................................................................................................

 

 

 

146

§ 6, Равнобедренные и равносторонние треугольники ..............................

 

148

§ 7.

Перекрывающиеся треугольники. Применение рисунков для

пе­

 

 

 

редачи

информации.................................................................................................

 

 

 

153

§ 8. Четырехугольники, квадраты

и п р ям о уго л ьн и ки ..............................

 

159

Г Л А В А

6. ГЕОМ ЕТРИ ЧЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА

 

 

§ 1,

 

Как

строится

дедуктивная система ...........................................................

 

 

171

§ 2.

 

Доказательства от п р о т и вн о го .........................................................................

 

 

171

§ 3.

 

Теоремы о прямых и плоскостях ...............................................................

 

 

174

§ 4.

 

Перпендикуляры .....................................................................................................

 

 

 

 

179

§ 5.

 

Введение

в доказательствах

вспомогательных точек и прямых.

 

 

 

Употребление

слова

«пусть»

............................................................................

 

 

187

§ 6. Как обойтись

без У С У -а к си о м ы .....................................

 

 

193

§ 7. Как обойтись без ССС-аксиомы ...................................................................

 

 

194

§ 8. Отношение «между» и разбиение....................................................................

 

 

196

Г Л А В А 7.

ГЕОМ ЕТРИ ЧЕСКИЕ НЕРАВЕНСТВА

 

 

§ 1.

 

Разумные ги п о т е зы .................................................................................................

 

 

 

203

§ 2.

 

Неравенства

между

числами,

отрезками

иуглами ..........................

 

205

§ 3.

 

Теорема

о внешнем

у г л е ....................................................................................

 

 

 

207

§ 4.

 

Теоремы

о конгруэнтности,

основанные

на теореме о внешнем

 

 

 

у г л е ..................................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

212

§ 5.

 

Неравенства,

связывающие элементы тр еу го л ьн и ка ..........................

 

216

§ 6.

 

Взаимно

обратные теорем ы ................................................................................

 

 

 

219

§ 7.

 

Расстояние между прямой и точкой. Неравенство треугольника

221

§ 8.

 

Теорема

о шарнире и обратная те о р ем а ...................................................

 

 

224

§ 9.

 

Высоты

 

тр еу го л ьн и к о в ........................................................................................

 

 

 

227

4

Г Л А В А

8.

П Е РП ЕН Д И К У Л Я Р Н Ы Е

П РЯМ Ы Е

И

ПЛОСКОСТИ

 

 

 

 

 

В

ПРОСТРАНСТВЕ

 

 

 

 

 

 

 

§

1. Определение перпендикулярности

прямых и плоскостей ; . . .

235

§

2.

Л е м м а ..............................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

237

§ 3.

Основная

теорема о п ер п енди куляр ах.......................................................

 

 

238

§ 4. Существование и еди нственность

...................................................................

 

 

 

241

§ 5.

 

Перпендикулярные прямые и плоскости (сводка

результатов) .

245

Г Л А В А

9. П А РА Л Л ЕЛ ЬН Ы Е

П РЯМ Ы Е НА ПЛОСКОСТИ

 

§

1.

 

Условия,

гарантирующие

п ар ал лел ..............................................ьн ость

 

 

253

§

2.

Соответственные углы .........................................................................................

 

 

 

 

 

 

260

§

3.

 

Аксиома

п ар аллельн ости ....................................................................................

 

 

 

 

 

262

 

 

Аксиома 18 (аксиома

п ар ал лел ьн ..................... .............................ости )

 

г

§

4.

Т р еу го л ьн и к и .............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

266

§

5.

Плоские четы рехугольни ки ................................................................................

 

 

 

 

 

269

§

6.

Ромб,

прямоугольник и к в а д р а т ...................................................................

 

 

 

 

275

§ 7.

 

Несколько теорем о

прямоугольных .........................тр еуго л ьн и ках

278

§

8. Секущие ко

многим параллельным ..........................................п р я м ы м

 

 

281

§

9.

Как Эратосфен измерил З ем л ю ........................................................................

 

 

 

 

285

 

 

Э р ато сф ен ......................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

287

Г Л А В А

10. П А РА Л Л ЕЛ ЬН Ы Е

П РЯ М Ы Е

И ПЛОСКОСТИ

 

§

1.

Основные факты о параллельных

прямых иплоскостях . . . .

295

§

2.

Двугранные

углы. Перпендикулярные ..............................

п л о ск о ст и

301

§

3.

Проекции

.................................................................

 

 

 

. ................................................

 

-

 

 

308

 

 

 

Николай

Иванович Л о б ачевски й ............................................. . ..................

 

 

 

'

316

Г Л А В А

11. М Н О ГО УГО ЛЬН Ы Е ОБЛАСТИ

И ИХ

ПЛОЩАДИ

 

§

1.

Многоугольные о б л а с т и .......................................................................................

 

 

 

 

 

 

319

 

 

Аксиома

19 (аксиома

площ ади)........................................................................

 

 

 

 

321

 

 

Аксиома

20

(аксиома

конгруэнтности) ............................................. ...

 

 

.

 

 

Аксиома

21

(аксиома

сложения

площ .............................................адей)

 

 

322

 

 

Аксиома 22

(аксиома

единицы

п л .................................................о щ ад и )

 

 

§ 2.

Площади треугольников и четы рехугольников......................................

 

326

§ 3.

 

Теорема Пифагора .................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

334

 

 

П и ф а го р ........................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

335

§ 4. Треугольники специального вида ................................................................

 

 

 

 

339

Г Л А В А

12.

ПОДОБИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 1. Идея подобия. Пропорциональность.............................................................

 

 

 

349

§ 2.

 

Подобие треугольников ..............................................................................

 

 

 

 

 

 

354

§ 3.

Основная

теорема о

пропорциональности иобратная теорема . .

357

§ 4. Основные теоремы о подобии...........................................................................

 

 

 

 

 

362

§ 5.

Подобие прямоугольных тр еугольни ....................................................ков

 

 

373

§ 6.

 

Площади

подобных треугольников ................................................................

 

 

 

 

376

5

§ 7.

Тригонометрические отнош ения........................................................................

 

 

 

 

379

§ 8.

Тригонометрические

расчеты. Применение таб л и ц ..............................

 

383

§ 9.

Формулы,

связывающие тригонометрические отнош ен и я...............

 

387

Г Л А В А

 

13. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМ ЕТРИЯ НА ПЛОСКОСТИ

 

 

§

 

 

1. Введение

..................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

395

§

 

2. Система

 

координат на п л о ск о ст и ......................................................

 

 

 

 

 

 

 

Рене

Д е к а р т .........................................

 

 

: ...............................................................

 

 

 

400

§

 

3. Как

изобразить систему

координат набумаге

вклетку . . . .

401

§

 

4. Подъем

(невертикальной)

прям ой ......................................................

 

 

406

 

§

 

5. Параллельные и перпендикулярные

прямые

....................................

 

412

§

 

6. Формула

расстояний ........................................................................................

 

 

 

 

 

415

§

 

7. Формула

середины. Деление отрезка

вданномотношении . .

.

419

§

 

8. Применение метода координат для доказательстватеорем

. . .

424

§

 

9. Условие

 

и его график ....................................................................................

 

 

 

 

 

428

§

 

10. Уравнение прямой

............................................................................................

 

 

 

 

 

431

Г Л А В А

 

14. ОКРУЖНОСТИ И СФЕРЫ

 

 

 

 

 

§

1.

 

Основные определения..........................................................................................

 

 

 

 

 

441

§ 2. Касательные к о кр уж н о сти ...............................................................................

 

 

 

 

445

§ 3. Касательные плоскости к сфере

....................................................................

 

 

 

453

§ 4.

Дуги

о кр у ж н о стей ..................................................................................................

 

 

 

 

 

 

458

§ 5. Вписанные углы и высекаемые дуги

.........................................................

 

 

462

§ 6. Конгруэнтные д у г и ..................................................................................................

 

 

 

 

 

 

468

§ 7.

Секущие

и касательные отрезки. Степень точки относительно

 

 

 

окр уж ности ....................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

473

§ 8. Окружность на координатной плоскости......................................................

 

 

481

Г Л А В А

 

15.

НЕОБХОДИМ ЫЕ И ДОСТАТОЧНЫЕ УСЛОВИ Я;

 

 

 

 

 

 

 

ПОСТРОЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

§

1.

 

Необходимые и достаточные у с л о в и я

........................................................

 

 

493

§ 2.

 

Роль необходимых и достаточных условий в аналитической гео­

 

 

 

 

метрии .............................................................................................

 

 

 

 

 

 

' . .........................

 

497

§

3.

Теоремы

 

о конкуррентности...........................................................................

 

 

 

 

499

§

4.

 

Биссектрисы углов

тр еу го л ьн и ка ................................................................

 

 

 

503

§

5.

 

Теорема

о конкуррентности м еди ан ............................................................

 

 

 

505

§

6. Построения с помощью циркуля

и линейки .........................................

 

 

508

§

7.

 

Простейшие построения......................................................................................

 

 

 

 

 

510

§

8. Простейшие построения (продолжение)....................................................

 

 

513

§

9.

 

Вписанные и описанныеокруж ности ..........................................................

 

 

 

518

§

10.

 

Неразрешимость

некоторых

классических

задач на

по­

 

 

 

 

 

строение

 

......................

 

 

 

 

 

 

520

Г Л А В А

16.

ПЛОЩАДЬ КРУГА

И СЕКТОРА

 

 

 

§

1. М ногоугольники........................................................................................................

 

 

 

 

 

 

529

§ 2.

Правильные м ногоугольники ...........................................................................

 

 

 

 

534

6

§ 3. Длина окружности. Число я ...........................................................................

 

536

§ 4.

Площадь к р у г а ..........................................................................................................

 

540

§ 5. Длина дуги и площадь сектора ....................................................................

 

543

Г Л А В А

17. ТЕЛА И ИХ О БЪЕМ Ы

 

 

§ 1.

П ри зм ы .............................................................................................................................

 

 

551

§ 2. П и р а м и д ы .....................................................................................................................

 

558

§ 3. Объемы призм и пирамид. Принцип

Кавальери ..................................

563

 

Аксиома 23 (аксиома единицы объема) .....................................................

564

 

Аксиома 24

(принцип Кавальери) ................................................................

 

565

 

Архимед .........................................................................................................................

 

 

57 j

§ 4.

Цилиндры

и к о н у с ы ...............................................................................................

 

572

§ 5.

Объем шара и площадь его п о вер хн о сти .................................................

578

Дополнения ............................................................................................................................

 

 

535

Список

аксиом

.....................................................................................................................

 

593

И . М . Я глом . «Метрические» системы обоснования геометрии и книга

 

 

Моиза — Д а у н с а ..........................................................................................................

 

595

Л и т е р а т у р а

.................................................................................................................

 

606

Указатель с и м в о л о в ..........................................................................................................

 

614

Предметный у к а за те л ь ......................................................................................................

 

616

Именной у к а за те л ь ........................................................................

; .................................

622

Настоящая книга представляет собой учебник геометрии, используемый в старших классах части американских средних школ. Содержащийся здесь материал покрывает полную программу курса: он содержит и разделы, относящиеся к планиметрии, и пер­ воначальные (впрочем, довольно скромные) сведения по стереометрии. В книге произ­ ведена удачная попытка частичного объеди­ нения планиметрического и стереометриче­ ского материала, излагаемого зачастую в рамках одной главы.

Учебник Моиза и Даунса является также и задачником —он содержит полное количество задач, необходимое для целей преподавания. Для удобства преподавателя задачи, которые авторы считают возмож­ ным опустить, отмечены крестиками (+); бо­ лее трудные задачи отмечены звездочками

(*). Особо выделены так называемые «кон­ курсные задачи» (honors problems), адре­ сованные лишь к наиболее успевающим учащимся.

Основной текст книги сопровождается Дополнениями, заимствованными из «учи­ тельского издания» учебника, и послесло­ вием редактора перевода, поясняющим ос­ новные установки этой книги, а также содержащим некоторые сведения о ее ав­ торах и о том, как используется этот учеб­ ник в американских средних школах. В кон­ це книги имеется полный список всех ак­ сиом, позволяющий более полно представить себе избранную авторами дедуктивную си­ стему, а также список всех употребляемых в книге символов и предметный указатель. Немногочисленные подстрочные примеча­ ния в тексте книги принадлежат перевод­ чику и редактору. ж

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРОВ

В последние годы происходила оживленная дискуссия о содержа­ нии курса геометрии, который проходится в старших классах средней

школы. Просмотрев

оглавление этой книги, легко заметить,

что

мы

близко следуем рекомендациям Комиссии по математике Совета

по

вступительным

экзаменам

в колледжи (Commission

on Mathe­

matics of the College Entrance

Examination Board) и находимся под

сильным

влиянием

опубликованной исследовательской

Группой

по школьной математике (School Mathematics Study

Group,

со­

кращенно

SMSG) книги под

названием «Геометрия».

При отборе

материала для нашей книги мы руководствовались идеями, ко­ торые были приняты как этими коллективами, так и некоторыми другими.

Самый простой способ объяснить дух и метод этой книги состоит

втом, чтобы сразу выразить глубочайшую признательность нашим коллегам по SMSG. Нам посчастливилось участвовать в проводимой

врамках SMSG коллективной работе, и мы были воодушевлены длительными и серьезными обсуждениями стиля и метода преподава­ ния математики. Естественно, что мы писали свою книгу, осно­ вываясь на собственных убеждениях, сложившихся после нескольких

лет труда и размышлений под влиянием нашего опыта преподавания

в средней

школе; отступления от выработанной коллективно линии

изложения

здесь столь многочисленны,

что

мы не можем претен­

довать

ни на какую поддержку нашей книги

авторитетом SMSG.

Однако

наши

взгляды со времени летних месяцев 1958, 1959 и

1960 гг. существенно не изменились; основные установки составлен­

ной под эгидой SMSG книги и теперь

кажутся

нам такими же

обоснованными,

как

и раньше, так что своей задачей мы считаем

лишь усовершенствование воплощения этих установок.

Перечислим

теперь основные особенности нашей книги.

1.

Основные

понятия стереометрии

вводятся у нас рано, в гл. 3,

и с этого

момента

систематически

используются.

Они возникают

не только в более поздних главах, специально посвященных изучению

стереометрии,

но и в задачах к главам, посвященным планиметрии.

Таким образом, к тому времени,

когда

мы обратимся к система­

тическому изучению стереометрии в гл. 8, учащийся будет уже

иметь

большой

и разнообразный (хотя и интуитивный) опыт в этом

направлении.

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ