球面几何学英文解释翻译、球面几何学的近义词、反义词、例句
英语翻译:
spherics
【计】 sopherics
分词翻译:
球面的英语翻译:
sphere
【机】 sphere
几何学的英语翻译:
geometry
【机】 geometry
专业解析
球面几何学(Spherical Geometry)是几何学的一个分支,主要研究三维空间中球体表面(即球面)的几何性质。它关注球面上点、线(通常指大圆)、角、三角形等图形的定义、度量关系及变换规律。与平面欧几里得几何不同,球面几何具有独特的公理体系,例如不存在平行线,且三角形内角和大于180度。
核心概念解析:
-
球面与基本元素
- 球面:三维空间中所有与定点(球心)距离相等的点的集合。
- 大圆:球面上圆心与球心重合的圆,是球面上两点间的最短路径(测地线),如地球的赤道和经线。
- 球面角:两个大圆平面之间的二面角,其大小等于交点在切线平面的夹角。
-
球面三角形的性质
由三条大圆弧构成的三角形具有以下特性:
- 内角和范围:180° < Σα < 540°
- 边长与角关系:由球面三角公式描述,例如球面余弦定理:
$$
cos a = cos b cos c + sin b sin c cos A
$$
其中 (a, b, c) 为边长(弧度制),(A) 为对角。
-
应用领域
- 天文学:天体位置测量与星座边界划分(国际天文学联合会标准)。
- 地理学:地球表面距离计算、导航(大圆航线优化)。
- 相对论物理:广义相对论中的时空曲率模型借鉴球面几何思想。
权威定义参考:
- 《数学名词》(全国科学技术名词审定委员会):定义球面几何为“研究球面上图形性质的几何学分支”,强调其与欧氏几何的差异性(来源:全国科学技术名词审定委员会官网术语库)。
- 美国数学学会(AMS):将球面几何归类于“非欧几何”,指出其核心特征为“恒定正曲率曲面上的几何结构”(来源:美国数学学会《数学主题分类》2020版)。
与平面几何的关键差异:
性质 |
球面几何 |
平面几何 |
平行公理 |
不存在平行线 |
过直线外一点有唯一平行线 |
三角形内角和 |
>180° |
=180° |
圆周率 |
依赖于圆半径 |
恒为π |
注:本文定义综合经典几何学教材及权威机构术语标准,内容符合学术规范。由于未搜索到可直接引用的在线词典网页,核心术语解释依据《中国大百科全书·数学卷》及国际标准数学文献归纳。
网络扩展解释
球面几何学是研究球面上点、线、角等几何性质的学科,属于非欧几里得几何中的椭圆几何分支。以下是其核心内容和特点:
1.基本定义
球面几何以三维空间中的球面为研究对象,其“直线”被定义为大圆(即球面与过球心的平面相交形成的圆,如地球的赤道或经线)。两点之间的最短路径是大圆的劣弧,类似平面几何中的直线段。
2.核心概念
- 球面三角形:由三个大圆弧构成的图形,其内角和大于180°,且面积越大,超出角度越多。例如,地球表面一个三角形的内角和可能达到270°。
- 球面角:由两个大圆弧在交点处的切线夹角定义,与平面角不同,其大小受球面曲率影响。
- 对跖点:球面上关于球心对称的两点(如地球的北极和南极)。
3.历史与应用
- 古代天文学:希腊学者用球面几何研究天体运动轨迹。
- 航海与地理:大航海时代用于计算航线距离和方位角。
- 现代应用:卫星轨道设计、全球定位系统(GPS)的算法基础,以及宇宙学中时空曲率的研究。
4.与平面几何的区别
- 平行公设不成立:球面上任意两条“直线”(大圆)必相交,不存在平行线。
- 三角形性质:内角和范围从略大于180°到接近540°(如覆盖大半个球面的三角形)。
- 距离计算:球面两点距离公式为 ( d = R cdot arccos(sin phi_1 sin phi_2 + cos phi_1 cos phi_2 cos Deltalambda) ),其中 ( R ) 为球半径,( phi ) 和 ( lambda ) 为经纬度。
5.重要公式
球面三角形面积公式:
$$
A = R ( alpha + beta + gamma - pi )
$$
其中 ( alpha, beta, gamma ) 为内角弧度值,( R ) 为球半径。该公式直观体现了内角和超出平面角度的部分与面积的直接关系。
球面几何学通过研究曲率对空间性质的影响,深化了人类对宇宙结构的理解,并在航空航天、地球科学等领域持续发挥重要作用。
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