什么是三维空间?大家都知道,空间是由长度、宽度、高度以及大小表现出来的。在空间中 ,我们可以进行前后、左右和上下的移动。
也就是说,这三个相互独立且垂直的方位所组成的存在体,它代表的是我们居住的这个物理空间所具有的一个基本属性,即空间里的任何一个位置,都可由这三个方向给明确地定位出来。
所以,我们现在通过定位系统,就能轻松地把某个位置在坐标系中给标出来。
但是,不知道大家在生活中有没有发现,理解线段和平面的属性似乎更简单一些,比如,一条线,或者一个面,不论它是直的还是弯曲的,我们都能一眼就看出来,而要理解三维空间,则显得困难多了。
比如说,你现在出发去一个陌生的地点,你可以用手机定位识别路程,根本不怕自己走丢了。但是,假如现在你站在一栋100层高的楼里面,在没有任何指引的情况下,如果想依靠手机定位找到总经理办公室在哪一层楼的哪一个地方,似乎会困难很多。
因此,为了理解空间,在我们更进一步讨论之前,让我们先来了解一些有关普通三维空间、二维平面及一维线条的知识。
就拿几何学来说,我们接触更多的是对空间的测量,探讨的是距离和角度的关系,比如著名的勾股定理,探讨的就是关于直角三角形与其三条边之间的数值关系。我们盖房子、修路、制造机器,等等,都会用到这些知识。
但实际上,许多空间中的最基本属性,都不需要通过测量长度和角度来进行研究。例如著名的欧拉定理,它探讨的便是简单多面体中顶点数、面数、棱数之间的特有规律。
欧拉在研究中发现,在任何一个规则球面地图上,如果用 R来记录区域个数 ,V记录顶点个数 ,E记录边界个数 ,则它们之间的规律可表述为 R+ V- E= 2。这一发现被称为欧拉定理。欧拉定理,用数学公式,把点、线和面的数量给联系到了一起。
点、线和面,恰好构成了一个空间。
这种空间,就是三维空间。
文/享一世清幽的喵
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