首先,两点之间直线最短,这个说法是错误的,正确的说法应为:两点之间线段最短。
以下讨论,都是在欧氏几何的系统内进行,特此说明。
一. 两点之间线段最短,这八个字的数学含义是什么?如何理解?我们在初中几何入门阶段,印象较深的两条结论,8+8=16个字。
其一,两点确定一条直线;其二,两点之间线段最短。
这两条结论,分别是欧氏几何建立的基石之一。
它们是从大量的实例中总结出来的客观事实,我们姑且称之为直线公理,线段公理。
所谓公理,就是无需证明的,其正确性大家都承认的。
线段公理:两点之间线段最短。
十分精炼的8个字。
从语法上说,这是一个比较级句式,并且是最高级比较级。
俗话说,没有比较,就没有伤害。
两点之间线段最短,是指两点的所有连线中,与线段相比,它们都是长的,线段是最短的。
如下图1,我们可以这样来理解,任意两点A,B,任意画线将其连结。
从形态上看,这些线不外乎三种:直的AB,折的AMNPB,曲的AQB。
通过比较,显然有AB<AMNPB,AB<AQB,从而线段AB最短。
图1二. 为什么“两点之间直线最短”这个说法是错的?这是由于混淆了直线和线段的区别而产生的错误说法。
在欧氏几何中,直线也好,线段也罢,它们都是从生活中一些具象的“线”而抽象出来的几何概念。
它们既有区别又有联系。
想象一下这样的场景:清晨,你站在广袤无垠的旷野上极目远眺。
视野尽头,天地的交汇,地平线在光亮中格外清晰。
没错,这里“地平线”,就是你头脑想象出来的一条“直线”,它实际是不存在的。
因而,欧几里得《几何原本》开篇第一句话就是,过相异两点,能作且只能作一直线。
概括为8个字:两点确定一条直线,这就是直线公理。
正因为直线,从远处寻你而来,又离你远去,所以直线既没有起点,也没有终点,因而直线没有长短的之分。
同时,直线没有“宽度”,因而也没有粗细之分。
不能说我画的直线比你的长,你画的直线比我的粗。
在数学中,这样的说法显然是没有意义的。
线段是有始有终的,因而线段是有长短的,其长短是可以度量的。
同时,线段可以向两端无限延伸,自然就形成了直线。
小结一下,直线没有起止,不可度量;线段有始有终,可以度量。
因而,两点之间直线最短错误,两点之间线段最短正确。
三. 拓展一下1. 路程与距离是一回事吗?在头条上看到一条视频说,两点之间线段最短,这个说法是错的,应该是两点之间曲线段最短。
他的论据是地球是球体,地球上任意两点的距离,不可能是直的,是曲的。
你觉得他的说法对吗?显然不对。
为什么呢?在他看来路程与距离是一回事,其实,路程与距离是两个不同的概念。
以图1为例,点A,B表示两地,小华翻山越岭沿AMNPB艰难前行,小妮坐飞机沿曲线AQB从空中穿越而至。
这里从A到B,小华行走的路程是AMNPB, 小妮飞行的路程是AQB,显然它们都不是从A到B的距离。
A,B两地之间距离,是指线段AB的长度!从这个意义上说,地球上A,B两地最短路径就是从A地打洞直接到B,这恰好说明了两点之间线段最短。
2. 还有哪些距离?几何中“距离”的概念很多,除了两点之间的距离外,还有点到直线的距离,两条平行线之间的距离,异面直线之间的距离,直线到平面之间的距离,平面之间的距离等。
这些“距离”概念都是建立在两点间的距离的基础之上的。
我是中考数学当百荟,希望对你有所帮助。
不是直线,直线是可以无限延长的。
两点之间,线段最短。
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