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球 (数学)

指数 球 (数学)

在數學裡,球是指球面內部的空間。球可以是封閉的(包含球面的邊界點,稱為閉球),也可以是開放的(不包含邊界點,稱為開球)。 球的概念不只存在於三維歐氏空間裡,亦存在於較低或較高維度,以及一般度量空間裡。n\,\!維空間裡的球稱為n\,\!維球,且包含於n-1\,\!維球面內。因此,在歐氏平面裡,球為一圓盤,包含在圓內。在三維空間裡,球則是指在二維球面邊界內的空間。.

43 关系: 基 (拓撲學)半球區間同胚定向 (向量空間)实数三維球面三維空間并集二维空间开集形式球微分同胚微分流形切比雪夫距離凸集八面體球 (體育)球缺球面离散空间笛卡兒座標系点反演階乘萊昂哈德·歐拉賦範向量空間超度量空间超球面超橢圓超方形開集合闭包闭集邻域Γ函数正八面體正立方體有界集合流形数学拓扑学拓扑空间

基 (拓撲學)

在數學中,帶有拓撲 T 的拓撲空間 X 的基(base 或 basis) B 是 T 中開集的搜集,使得 T 中的所有開集可以被寫為 B 的元素的并集。我們稱基“生成”了拓撲 T。基是有用的因為拓撲的很多性質,可以被簡約為生成該拓撲的基的陳述,并且因為許多拓撲最容易依據生成它們的基來定義。.

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半球

半球或半球體有以下含意:.

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區間

在數學上,區間是某個範圍的數的搜集,一般以集合形式表示。.

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同胚

在拓扑学中,同胚(homeomorphism、topological isomorphism、bi continuous function)是两个拓扑空间之间的双连续函数。同胚是拓扑空间范畴中的同构;也就是说,它们是保持给定空间的所有拓扑性质的映射。如果两个空间之间存在同胚,那么这两个空间就称为同胚的,从拓扑学的观点来看,两个空间是相同的。 大致地说,拓扑空间是一个几何物体,同胚就是把物体连续延展和弯曲,使其成为一个新的物体。因此,正方形和圆是同胚的,但球面和环面就不是。有一个笑话是说,拓扑学家不能区分咖啡杯和甜甜圈,这是因为一个足够柔软的甜甜圈可以捏成咖啡杯的形状(见图)。.

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定向 (向量空間)

数学中,实向量空间的一个定向(Orientation)是对哪些有序基是“正”定向以及哪些是“负”定向的一个选取。在三维欧几里得空间中,两个可能的基本定向分别称为右手系与左手系。但是定向的选取与基的手征性是独立的(尽管右手基典型地选为正定向,但它们也可规定为负定向)。.

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实数

实数,是有理數和無理數的总称,前者如0、-4、81/7;后者如\sqrt、\pi等。实数可以直观地看作小數(有限或無限的),它們能把数轴「填滿」。但僅僅以枚舉的方式不能描述實數的全體。实数和虚数共同构成复数。 根据日常经验,有理數集在數軸上似乎是「稠密」的,于是古人一直认为用有理數即能滿足測量上的實際需要。以邊長為1公分的正方形為例,其對角線有多長?在規定的精度下(比如誤差小於0.001公分),總可以用有理數來表示足夠精確的測量結果(比如1.414公分)。但是,古希臘畢達哥拉斯學派的數學家發現,只使用有理數無法完全精確地表示這條對角線的長度,這徹底地打擊了他們的數學理念;他們原以為:.

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三維球面

數學中,三維球面(英文常寫作3-sphere)是球面在高維空間中的類比客體。它由四維歐幾里得空間中與一固定中心點等距離的所有點所組成。尋常的球面(或者說二維球面)是一個二維表面,而三維球面是一個具有三個維度的幾何客體,這樣的幾何客體都可以歸類為三維流形(3-manifold)。 三維球面也稱作超球面(hypersphere),雖然這個辭彙可以更廣義地代表任何n維球面,而n ≥ 3。.

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三維空間

三维空间(也称为三度空間、三次元、3D),日常生活中可指由長、宽、高三个维度所構成的空間,而且常常是指三维的欧几里得空间。在历史上很长的一段时期中,三维空间被认为是我们生存的空间的数学模型。当时的物理学家认为空间是平坦的。20世纪以来,非欧几何的发现使得实际空间的性质有了其它的可能性。而相对论的诞生以及相应的数学描述:闵可夫斯基时空将时间和空间整体地作为四维的连续统一体进行看待。弦理论问世以后,用三维空间来描述现实中的宇宙已经不再足够,而需要用到更高维的数学模型,例如十维的空间。 Category:立體幾何 S S S.

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并集

在集合论和数学的其他分支中,一组集合的并集(台湾叫做聯--集、港澳叫做--、大陆叫做--)是这些集合的所有元素构成的集合,而不包含其他元素。.

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二维空间

二维空間或譯二度空間(Second Dimension)是指僅由寬度→水平線和高度→垂直線(在幾何學中為X軸和Y軸)兩個要素所組成的平面空間,只在平面延伸擴展,同時也是美術上的一個術語,例如繪畫便是要將三维空間的事物,用二维空間來展現。.

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开集

開集是指不包含任何自己邊界點的集合。或者說,開集包含的任意一點的充分小的鄰域都包含在其自身中。 例如,实数线上的由不等式2规定的集合称为开区间,是开集。这时候的边界为实数轴上的点2和5,如由不等式2\leq x \leq 5,或者2规定的区间由于包含其边界,因此不能称之为开集。 开集的概念一般与拓扑概念是紧密联系着的,通常先公理化开集,然后通过其定义边界的概念。(详细请参照拓扑空间).

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形式球

形式球是一個拓樸學上的概念,將球體的概念繼續延伸至包括球心距為負數的「球體」及不被包圍的狀況。 形式球這個概念由Weihrauch & Schreiber (1981)提出,然後再由Tsuiki & Hattori (2008)一般化至包括球心距為負數(即一般化的形式球)的個案。 具體來說,如果(X,d)是一個度量空間,以\mathbb^表示非負實數,則B^+(X,d).

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微分同胚

在數學中,微分同胚是適用於微分流形範疇的同構概念。這是從微分流形之間的可逆映射,使得此映射及其逆映射均為光滑(即無窮可微)的。.

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微分流形

光滑流形(),或称-微分流形()、-可微流形(),是指一个被赋予了光滑结构的拓扑流形。一般的,如果不特指,微分流形或可微流形指的就是类的微分流形。可微流形在物理學中非常重要。特殊種類的可微流形構成了經典力學、廣義相對論和楊-米爾斯理論等物理理論的基礎。可以為可微流形開發微積分。可微流形上的微積分研究被稱為微分幾何。.

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圆 (Circle),根據歐幾里得的《几何原本》定義,是在同一平面内到定点的距离等于定长的点的集合。此外,圆的第二定义是:「平面内一动点到两定点的距离的比,等于一个常数,则此动点的轨迹是圆。.

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切比雪夫距離

#重定向 切比雪夫距离.

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凸集

在点集拓扑学與欧几里得空间中,凸集(convex set)是一個點集合,其中每兩點之間的直线點都落在該點集合中。.

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八面體

在幾何學中,八面體是指由八個面組成的多面體,而由八個全等的正三角形組成的八面體稱為正八面體。其中正八面體是八面體中頂點和邊數最少的多面體,一些八面體可能有超過12個頂點和18條邊。在八面體中亦有一種星形多面體,即星形八面體 。.

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球 (體育)

球(香港通稱英語音譯的「波」ball)是球類運動的必備品。球是旋轉對稱、反射對稱的立方體。球類運動會依照它所用的球的物理形態,決定用什麼東西接觸該球以進行比賽。比如足球的形狀和彈力等適合用腳、頭擊打,不便於用手,於是足球便規定身體任何部分除手外都可觸球。.

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球缺

球缺是指球体被平面截去一部分后剩余的部分。截面称为球缺的底面,垂直于截面的直径被此截面截得的线段长称为球缺的高。 球缺的表面积: 2 \pi \times R \times h + \pi r^2 (R是球体的半径,h是球缺的高,r是球缺的底面半径) 球缺的体积: \pi \times h^2\times(R-\frac)或 \pi \times h \times\frac (R是球体的半径,h是球缺的高,r是底面半径) 与球冠区别:球缺是体,而球冠是面,故球冠只能计算表面积。.

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球面

球面 (sphere)是三维空间中完全圆形的几何物体,它是圆球的表面(类似于在二维空间中,“圆 ”包围着“圆盘”那样)。 就像在二维空间中的圆的定义一样,球面在数学上定义为三维空间中离给定的点距离相同的点的集合 。 这个距离 是球的半径 ,球(ball)则是由离给定点距离小于 的所有点构成的几何体,而这个给定点就是球心。球的半径和球心也是球面的半径和中心。两端都在球面上的最长线段通过球心,其长度是其半径的两倍;它是球面和球体的直径 。 尽管在数学之外,术语“球面”和“球”有时可互换使用,但在数学中是明确区分的:球面是一种嵌在三维欧几里得空间内的二维封闭曲面,而球是一种三维图形,其包括球面和球面内部的一切(闭球),不过更常见的定义是只包括球面内部的所有点,不包括球面上的点(开球)。这种区别并不总是保持不变,尤其是在旧的数学文献里,sphere(球面)被当作固体。这与在平面上混用术语“圆”(circle)和“圆盘”(disk)的情况类似。.

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离散空间

在拓扑学和相关数学领域中,离散空间是特别简单的一种拓扑空间,在其中点都在特定意义下是相互孤立的。.

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笛卡兒座標系

#重定向 笛卡尔坐标系.

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点反演

在欧几里得几何中,点X关于一个点P的反演是点X*使得P是以X和X*为端点的线段的中点。换句话说,从X到P的向量同于从P到X*的向量。 给P的反演的公式是 这里的a,x和x*分别是P,X和X*的位置向量。 这个映射是等距对合仿射变换,它有精确的一个不动点,就是P。 在奇数维的欧几里得空间中,它不保持方向。它是间接等距同构。 在几何上说,在3维空间中,它是绕通过P点的轴的180°角旋转,组合上在垂直于这个轴的经过P的平面上反射的总和;结果不依赖这个轴的方向(在其他意义上)。 与点反演密切相关的是关于平面的反射,它可以被认为是“面反演”。.

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階乘

一个正整数的階乘(factorial)是所有小於及等於該數的正整數的積,并且有0的阶乘为1。自然數n的階乘寫作n!。1808年,基斯頓·卡曼引進這個表示法。 亦即n!.

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萊昂哈德·歐拉

莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler,台灣舊譯尤拉,)是一位瑞士数学家和物理学家,近代数学先驱之一,他一生大部分时间在俄国和普鲁士度过。 欧拉在数学的多个领域,包括微积分和图论都做出过重大发现。他引进的许多数学术语和书写格式,例如函数的记法"f(x)",一直沿用至今。此外,他还在力学、光学和天文学等学科有突出的贡献。 欧拉是18世纪杰出的数学家,同时也是有史以来最伟大的数学家之一。他也是一位多产作者,其学术著作約有60-80冊。法国数学家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯曾这样评价欧拉对于数学的贡献:“读欧拉的著作吧,在任何意义上,他都是我们的大师”。.

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賦範向量空間

在数学中,赋范向量空间是具有“长度”概念的向量空间。是通常的欧几里得空间 Rn 的推广。Rn中的长度被更抽象的范数替代。“长度”概念的特征是:.

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超度量空间

超度量空间是一种特殊的度量空间,其中三角不等式用d(x, z) ≤ max来代替。有时相关的度量也称为非阿基米德度量或超度量。虽然超度量空间中的一些定理看来奇怪,它们在许多应用中都自然出现。.

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超球面

在高维几何中,超球面(Hypersphere)是指高維空間中,和一定点(称为中心)距離(称为半徑)為定值的點組成的集合。超球面是餘維數為1的流形,其維數比其空間維數少一。超球面的半徑越大,其曲率越小。若曲率趨近於0,稱為超平面。超球面和超平面都屬於超曲面。 超球面(hypersphere)一詞是由在討論非歐氏幾何學的模型時出現的,第一個提的是四維空間中的三維球面。 有些球面不是超球面,若S是E''m''的球體,而所在空間為n,.

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超橢圓

超橢圓(superellipse)也稱為拉梅曲線(Lamé curve),是在笛卡儿坐标系下滿足以下方程式的點的集合: 其中n、a及b為正數。 上述方程式的解會是一個在−a ≤ x ≤ +a及−b ≤ y ≤ +b長方形內的封閉曲線,參數a及b稱為曲線的半直徑(semi-diameters)。 n在0和1之間時,超橢圓的圖形類似一個曲線的四角星,四邊的曲線往內凹。 n為1時,超橢圓的圖形為一菱形,四個頂點為(±a, 0)及(0, ±b)。n在1和2之間時,超橢圓的圖形類似菱形,四個頂點位置相同,但四邊是往外凸的曲線,越接近頂點,曲線的曲率越大,頂點的曲率趨近無限大。 n為2時,超橢圓的圖形即為橢圓(若a.

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超方形

在几何学中,一个超方形(Hypercube)(又叫立方形、正测形(Measure Polytope))是指正方形和立方体的n维类比(对于正方形,n.

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開集合

#重定向 开集.

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闭包

闭包可以指:.

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闭集

在拓扑空间中,闭集是指其补集为开集的集合。在一个拓扑空间内,闭集可以定义为一个包含所有其极限点的集合。在完备度量空间中,一个闭集的极限运算是闭合的。.

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邻域

在集合论中,邻域指以点 a 为中心的任何开区间,记作:U(a)。 在拓扑学和相关的数学领域中,邻域是拓扑空间中的基本概念。直觉上说,一个点的邻域是包含这个点的集合,並且該性質是外延的:你可以稍微“抖动”一下这个点而不离开这个集合。 这个概念密切关联于开集和内部的概念。.

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Γ函数

\Gamma \,函数,也叫做伽瑪函數(Gamma函数),是階乘函數在實數與複數上的擴展。對於實數部份為正的複數z,伽瑪函數定義為: 此定義可以用解析開拓原理拓展到整個複數域上,非正整數外。 如果z為正整數,則伽瑪函數定義為: 這顯示了它與階乘函數的聯繫。可見,伽瑪函數將n!拓展到了實數與複數域上。 在概率論中常見此函數,在組合數學中也常見。.

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正八面體

正八面體由八個等邊三角形,分別為上、下各四個三角形與一個正方形組成的正方錐體,上下黏合在一起而構成,是五種正多面體的第三種,有6個頂點和12條邊。正八面體也是正三角反棱柱。正八面体是三维的正轴形,施莱夫利符号,。 正八面體每四条棱可以成为一个正方形,共有三个独立的正方形。.

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正立方體

#重定向 立方體.

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有界集合

在数学分析和有关的数学领域中,一个集合被称为有界的,如果它在某種意义上有有限大小。反过来说,不是有界的集合就叫做无界。.

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流形

流形(Manifolds),是局部具有欧几里得空间性质的空间,是欧几里得空间中的曲线、曲面等概念的推广。欧几里得空间就是最简单的流形的实例。地球表面这样的球面则是一个稍微复杂的例子。一般的流形可以通过把许多平直的片折弯并粘连而成。 流形在数学中用于描述几何形体,它们为研究形体的可微性提供了一个自然的平台。物理上,经典力学的相空间和构造广义相对论的时空模型的四维伪黎曼流形都是流形的实例。位形空间中也可以定义流形。环面就是双摆的位形空间。 一般可以把几何形体的拓扑结构看作是完全“柔软”的,因为所有变形(同胚)会保持拓扑结构不变;而把解析几何结构看作是“硬”的,因为整体的结构都是固定的。例如一个多项式,如果你知道 (0,1) 区间的取值,则整个实数范围的值都是固定的,所以局部的变动会导致全局的变化。光滑流形可以看作是介于两者之间的模型:其无穷小的结构是“硬”的,而整体结构则是“柔软”的。这也许是中文译名“流形”的原因(整体的形态可以流动)。该译名由著名数学家和数学教育学家江泽涵引入。这样,流形的硬度使它能够容纳微分结构,而它的软度使得它可以作为很多需要独立的局部扰动的数学和物理的模型。.

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数学

数学是利用符号语言研究數量、结构、变化以及空间等概念的一門学科,从某种角度看屬於形式科學的一種。數學透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察而產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的定理。 基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一環。對數學基本概念的完善,早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本便可觀見,而在古希臘那裡有更為嚴謹的處理。從那時開始,數學的發展便持續不斷地小幅進展,至16世紀的文藝復興時期,因为新的科學發現和數學革新兩者的交互,致使數學的加速发展,直至今日。数学并成为許多國家及地區的教育範疇中的一部分。 今日,數學使用在不同的領域中,包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,並導致全新學科的發展,例如物理学的实质性发展中建立的某些理论激发数学家对于某些问题的不同角度的思考。數學家也研究純數學,就是數學本身的实质性內容,而不以任何實際應用為目標。雖然許多研究以純數學開始,但其过程中也發現許多應用之处。.

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拓扑学

在數學裡,拓撲學(topology),或意譯為位相幾何學,是一門研究拓撲空間的學科,主要研究空間內,在連續變化(如拉伸或彎曲,但不包括撕開或黏合)下維持不變的性質。在拓撲學裡,重要的拓撲性質包括連通性與緊緻性。 拓撲學是由幾何學與集合論裡發展出來的學科,研究空間、維度與變換等概念。這些詞彙的來源可追溯至哥特佛萊德·萊布尼茲,他在17世紀提出「位置的幾何學」(geometria situs)和「位相分析」(analysis situs)的說法。莱昂哈德·歐拉的柯尼斯堡七橋問題與歐拉示性數被認為是該領域最初的定理。「拓撲學」一詞由利斯廷於19世紀提出,雖然直到20世紀初,拓撲空間的概念才開始發展起來。到了20世紀中葉,拓撲學已成為數學的一大分支。 拓撲學有許多子領域:.

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拓扑空间

拓扑空间是一种数学结构,可以在上頭形式化地定義出如收敛、连通、连续等概念。拓扑空间在现代数学的各个分支都有应用,是一个居于中心地位的、统一性的概念。拓扑空间有独立研究的价值,研究拓扑空间的数学分支称为拓扑学。.

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