23.直线上四点的欧拉定理

大师欧拉的作品太多,到目前为止,多于给定的任何一位数学家。

这里只收集这样一个小小的定理,以示铭记欧拉。

设A,B,C,D是直线上依次排列的四点,则

数轴上的四点

证明:
以直线为数轴,设这四点对应的数为a,b,c,d,且a<b<c<d。

AB= b-a
CD= d-c
AD= d-a
BC= c-b
则:


这个定理的证明比较简单。一般的,在初中第一次接触数轴的时候,就会作为练习题,要求证明。

但这个定理蕴含的内容很丰富。

这些线段可以看作一维的向量,也就是说,线段AB用b-a表示,而线段BA则要用a-b来代替。严格按照这个规定来书写,那么,直线上的点无论是什么顺序,都可以满足此定理。因为,证明过程中,只使用了代数变形,没有明确的使用顺序公理。

直线上,每一个向量可以用一个实数表示;
平面上,每一个向量可以用一个复数表示,也可以用一对实数表示;
空间中,每一个向量可以用一个坐标表示...

总之,每个向量对应一个点,所有的点,就构成了空间。

复数也是一种数,可以表示二维实空间的一个点,同样,可以表示一维复空间上的一个点。空间中的点,可以用一个列表来表示,这个列表有多长,就表示几维的空间。

(a b)这样是二维空间中的一个点,如果规定a,b都是实数,那么就可以表示常见的实数xOy平面上的点,但也可以用来表示一维空间上的向量。如果规定a和b都是复数,那么,表示二维复空间中的一点,当然,也可以表示二维实数平面上的一射线。

(a b c d e f),每个字母都是复数,那么可以表示实平面上的一个六边形的顶点,也可以表示六维复空间中的一个点。

如果每个数都是四元数,难以想像出这种空间的模样。

代数是纯粹的数,几何可以给它以“形状”。

代数与几何的结合,开始于数轴。

列表,以及列表之列表,构成了一部分可以计算的数学。

抽象开始于用一个字母表示一个列表,或者列表之列表之列表...

群论,研究怎样捣鼓这些列表,针对列表的操作如何影响列表。

矩阵,是最简单的列表之列表。作用是描述一个改变其他列表的规则。一个矩阵可以看作一个函数,自变量是向量,也就是空间中的一个点,因变量也是空间中的点。矩阵就捣鼓这些点。矩阵乘以矩阵,只是如同函数一般,进行规则的复合。

函数有自变量和因变量。自变量的值和函数值正好用一个括号包含,于是,这个对子正好可以看作一个复数。一个函数对应很多很多这样的复数,甚至多到无穷,于是,一个函数可以看成无穷维复空间中的一个点。

函数只是一个点。

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