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    当摆脱了“几何”的直观,数学终于又在阿拉伯、印度等地获得了大发展,代数发展达到新的辉煌程度。到十七世纪笛卡尔创立了解析几何学,即用代数的方法来研究几何问题,代数与几何或者说“数”与“形”又再一次结合起来,而且达到了至善至美的地步,数学又获得了空前的发展。

    数轴的建立使人类对“形”与“数”的统一有了初步的认识,把实数与数轴上的点一一对应起来,数可以视为点,点可以视为数,点在直线上的位置关系可以数量化,而数的运算(特别是有理数的运算)也可以几何化。在此基础上,笛卡尔把数轴(一维)扩展到平面直角坐标系(二维),把有序数对P(x,y)与平面上的点一一对应起来,从而使得平面曲线的点集与二元方程的解集一一对应起来。于是,就可以用代数方法来研究几何图形的性质,把几何研究转换成相应的代数研究,从而诞生了解析几何这门学科。

    例如,要研究两条直线平行,在几何上,我们可以通过平行线性质定理来判定,比如,两条直线被第三条直线所截,如果截得的内错角相等,则这两条直线平行。有了解析几何,在平面直角坐标系下,每条直线都唯一地对应着一个二元一次方程或者一个一元函数,比如直线 对应着 ,直线 对应着 ,通过这两个函数关系式可以看出这两条直线的斜率都是2,所以这两条直线平行,判定两条直线平行不需要前面的判定定理,也不需要画出直观图象,通过判断函数关系式的系数是否相等即可判定其是否平行。这就是用代数方法解决几何问题。

    解析几何为几何学的研究提供了新的方法,使许多几何问题变得简单易解,它使几何从定性研究阶段发展到定量分析阶段,使人们对形的认识由静态发展到动态,这才是“数形结合”思想的本质所在。

    继笛卡尔之后,数与形更进一步密切结合。例如数学分析中,导数——切线的斜率;积分——曲边梯形的面积;代数中,方程f(x)=0的根——曲线y=f(x)与x轴的交点等等,近代数学中,从几何的角度看,代数和几何的结合产生了代数几何;分析和几何结合产生了微分几何;而代数几何和微分几何又转过来为代数与分析(以及其它学科)提供几何背景、解释和研究课题,促进它们的发展,并使数学在实践中的应用更加广泛和深入。可见,“数形结合”也是今日数学发展的必然,“数形结合”贯穿于数学发展的全过程。

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