เรขาคณิต

เรขาคณิต (อังกฤษ: Geometry; กรีก: γεωμετρία, geometria; geo = พื้นดิน/โลก, metria = วัด) เป็นสาขาความรู้ที่เกี่ยวข้องกับรูปทรง รูปร่าง ขนาดและตำแหน่งของวัตถุในปริภูมิ เรขาคณิตเป็นหนึ่งในสองสาขาของคณิตศาสตร์ก่อนยุคใหม่, โดยอีกสาขานั้นคือสาขาทฤษฎีจำนวน ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับจำนวนเต็ม

เรขาคณิตแบบยุคลิดเป็นเรขาคณิตที่นิยมศึกษากันมากที่สุดในช่วงก่อนคริสต์ศตวรรษที่ 19 เรขาคณิตแบบของยุคลิดศึกษาเรขาคณิตบนระนาบ และเรขาคณิตในปริภูมิสามมิติ โดยมี จุด เส้น ระนาบ ระยะทาง มุม พื้นผิว และความโค้งเป็นพื้นฐาน ในขณะที่ความก้าวหน้าในการเขียนภาพทำให้เกิดสาขาเรขาคณิตโพรเจกทีฟ ขึ้นมา^:127-130

ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 มีการค้นพบใหม่ ๆ ที่ขยายสาขาเรขาคณิตออกไปโดยกว้าง หนึ่งในนั้นคือ Theorema Egregium หรือ ทฤษฎีบทอันน่าทึ่ง โดย คาร์ล ฟรีดริช เกาส์ ซึ่งกล่าวโดยคร่าวว่า ความโค้งเกาส์เซียน ของพื้นผิวสามารถวัดได้จากบนพื้นผิวนั้น และไม่ขึ้นอยู่กับปริภูมิที่พื้นผิวนั้นอยู่ใน

ในช่วงหลังของคริสต์ศตวรรษที่ 19 มีการค้นพบเรขาคณิตในรูปแบบอื่นที่นอกเหนือไปจากเรขาคณิตแบบยุคลิดโดยปฏิเสธสัจพจน์เส้นขนานของยุคลิด ผ่านงานของ นิโคไล อิวาโนวิช โลบาเชฟสกี และ ยานอส โบลไย ปัจจุบันเรียกเรขาคณิตที่ไม่มีสัจพจน์เส้นขนานว่า เรขาคณิตแบบไม่ยุคลิด^:359-365 เรขาคณิตที่ใช้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เป็นเรขาคณิตแบบไม่ยุคลิดซึ่งมีชื่อเสียงที่สุด

ในปัจจุบันเรขาคณิตได้ขยายออกไปกว้างขวางมาก และแบ่งย่อยออกไปตามเครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาปัญหาทางเรขาคณิต ตัวอย่างเช่น เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ เรขาคณิตเชิงพีชคณิต เรขาคณิตเชิงคณนา และ เรขาคณิตวิยุต นอกจากนี้แล้ว เรขาคณิตยังมีบทประยุกต์ในคณิตศาสตร์สาขาอื่น ๆ ที่ดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องกับเรขาคณิตโดยตรง ตัวอย่างที่เป็นที่รู้จักคือ ทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มา ซึ่ง แอนดรูว์ ไวลส์ ได้พิสูจน์สำเร็จในปี ค.ศ. 1994 บทพิสูจน์ของไวลส์ใช้เครื่องมือทางเรขาคณิตเชิงพีชคณิตเป็นหัวใจสำคัญ

สาขาของเรขาคณิต

เรขาคณิตแบบยุคลิด

ดูบทความหลักที่: เรขาคณิตแบบยุคลิด

เรขาคณิตแบบยุคลิดเป็นเรขาคณิตแบบคลาสสิค ซึ่งศึกษารูปร่างและรูปทรงที่เป็นไปตามสัจพจน์ที่ริเริ่มโดยยุคลิด

เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์

ดูบทความหลักที่: เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์

 

เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ใช้เครื่องมือจากแคลคุลัสเพื่อศึกษาพื้นผิวและความโค้ง

เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์มุ่งศึกษาเรขาคณิตของเส้นโค้ง พื้นผิว และแมนิโฟลด์ โดยอาศัยเครื่องมือและวิธีการจาก แคลคุลัสเชิงอนุพันธ์ หรือ แคลคุลัสเชิงปริพันธ์ เข้าร่วม

ทอพอโลยี

ดูบทความหลักที่: ทอพอโลยี

ทอพอโลยีเป็นสาขาเกี่ยวข้องกับการส่งต่อเนื่อง และสมบัติของปริภูมิ อาทิ ความเชื่อมโยง และความกระชับ

เรขาคณิตเชิงพีชคณิต

ดูบทความหลักที่: เรขาคณิตเชิงพีชคณิต

เรขาคณิตเชิงพีชคณิตพัฒนามาจากการหาคำตอบของเซตของพหุนามในระบบพิกัดคาร์ทีเซียน เรขาคณิตเชิงพีชคณิตอาศัยเครื่องมือจาก เรขาคณิตเชิงโพรเจคทีฟ เรขาคณิตทวิตรรกยะ วาไรตีเชิงพีชคณิต และ พีชคณิตสลับที่ ซึ่งต่างเป็นสาขาที่เพิ่งสร้างขึ้นในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 เป็นต้นมา ในช่วงท้ายของทศวรรษ 1950 เรขาคณิตเชิงพีชคณิตได้รับการพัฒนาฐานรากจากงานของ ฌ็อง-ปีแยร์ แซร์ และ อเล็กซานเดอร์ โกรเธนดีก ซึ่งเสนอแนวคิดเรื่อง สกีม และประยุกต์ใช้วิธีทางทอพอโลยี

บทพิสูจน์ทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มา โดย แอนดรูว์ ไวลส์ ใช้เครื่องมือขั้นสูงจากเรขาคณิตเชิงพีชคณิตมาแก้ปัญหาในทฤษฎีจำนวน

รายการอ้างอิง

1. "Geometry - Encyclopedia of Mathematics". encyclopediaofmath.org.
2. Stillwell, John. Mathematics and Its History. Springer International Publishing. ISBN 978-3-030-55192-6.
3. McCleary, John. Geometry from a Differentiable Viewpoint (2 ed.). Cambridge University Press. p. 174, 176. ISBN 9781139022248.
4. Carmeli, Moshe (2008). Relativity: Modern Large-Scale Structures of the Cosmos. World Scientific Publishing. p. 92-93.
5. https://www.ams.org/publications/journals/notices/201703/rnoti-p209.pdf
6. "Differential geometry - Encyclopedia of Mathematics". encyclopediaofmath.org.