Тела отличаются друг от друга весом, цветом, плотностью, твердостью, занимаемым ими местом и т. д.

Эти признаки называются свойствами тел.

Тела, обладающие этими свойствами, называются физическими телами.

Между этими свойствами особенного внимания заслуживает свойство тела, называемое протяженностью.

Протяженность есть свойство тела занимать в пространстве определенное место.

Его называют геометрическим свойством тела. Этим свойством определяется форма и величина тела.

Тело, обладающее только одним свойством протяженности, называется геометрическим телом. Рассматривая геометрическое тело, обращают внимание только на его форму и величину.

Остальные свойства тела называются физическими.

Геометрическое тело есть место, занимаемое физическим телом.

Геометрическое тело ограничено со всех сторон. Оно отделяется от остального пространства поверхностью тела. Чтобы выразить это, говорят, что

Поверхность есть предел тела.

Одна поверхность отделяется от другой линией. Линия ограничивает поверхность, поэтому линию называют границей поверхности.

Линия есть предел поверхности.

Конец линии называется точкой. Точка ограничивает и отделяет одну линию от другой, поэтому точку называют границей линии.

Точка есть предел линии.

 

На чертеже 1 изображено тело, имеющее форму закрытого со всех сторон ящика. Оно ограничено шестью сторонами, образующими поверхность ящика. На каждую из сторон ящика можно смотреть как на отдельную поверхность. Эти стороны отделяются друг от друга 12 линиями, образующими ребра ящика. Линии же отделяются друг от друга 8 точками, составляющими углы ящика.

Тела, поверхности и линии бывают неодинаковой величины. Это значит, что они занимают неодинаковое пространство, или неодинаковое протяжение.

Объем тела. Величина геометрического тела называется объемом или вместимостью тела.

Площадь поверхности. Величина поверхности называется площадью.

Длина линии. Величина линии называется длиною.

Длина, площадь и объем являются разнородными величинами. Они измеряются различными единицами и употребляются для различных целей. Чтобы найти расстояние двух предметов, ширину руки, глубину колодца, высоту башни, определяют длину линии. Для этого делают только одно измерение, то есть производят измерение в одном направлении. При измерении прибегают к единицам длины. Эти единицы длины называются верстами, саженями, аршинами, футами, метрами и т. д. Единица длины имеет одно измерение, поэтому и говорят, что

Линии имеют одно измерение. Линии не имеют ни ширины, ни толщины. Они имеют одну длину.

Чтобы иметь понятие о размерах картины, нужно знать ее длину и ширину. Длина и ширина дают понятие о площади картины. Для определения площади нужно стало быть сделать два измерения, или измерить картину в двух направлениях. Для определения величины площади прибегают к единицам площадей. За единицу площадей принимают квадрат, стороны которого имеют определенную единицу длины. Единицы площадей называются квадратными милями, квадратными верстами, квадратными футами и т. д. Квадратная верста есть площадь квадрата, у которого каждая сторона равна версте, и т. д. Единица площадей имеет два измерения: длину и ширину. Так как поверхности измеряются единицами площадей, то в этом смысле и говорят, что

Поверхности имеют два измерения. Поверхности не имеют толщины. Они могут иметь только длину и ширину.

Чтобы иметь понятие о вместимости комнаты или ящика, нужно знать их объемы. Для этого нужно знать длину, ширину и высоту комнаты, то есть сделать три измерения или измерить ее в трех направлениях. Объемы измеряются единицами объема. За единицу объема принимают куб, каждая сторона которого равна единице. Единицы объема имеют три измерения: длину, ширину и высоту. Так как объемы измеряются единицами объемов, то и говорят, что

Тела имеют три измерения.

Единицы объемов называются кубическими верстами, кубическими футами и т. д. Смотря по длине стороны куба.

Точка не имеет ни длины, ни ширины, ни вышины, или точка не имеет измерения.

Геометрические протяжения. Линии, поверхности и тела называются геометрических протяжениями.

Геометрия есть наука о свойствах и измерении геометрических протяжений.

Геометрия есть наука о пространстве. В ней излагается совокупность необходимых отношений, связанных с природой пространства.

Образование геометрических протяжений движением

На линию можно смотреть так же, как на след, оставляемый движением точки, на поверхность как на след, оставляемый движением лини и на тело как на след, оставляемый движением поверхности. На этих соображениях основаны другие определения линии, поверхности и тела.

Линия есть геометрическое место движущейся точки.

Поверхность есть геометрическое место движущейся линии.

Тело есть геометрическое место движущейся поверхности.

Все предметы, рассматриваемые в природе, имеют три измерения. В ней нет ни точек, ни линий, ни поверхностей, а существуют только тела. Однако в геометрии рассматривают точки, линии и поверхности отдельно от тел. При этом некоторое приближенное наглядное представление о поверхности дает нам очень тонкая оболочка тела, наглядное представление о линии дает очень тонкая нить или волосок и о точке конец нити.

Линии

Линии разделяются на прямые, ломаные и кривые.

Прямая линия есть кратчайшее расстояние между двумя точками.

Сильно натянутая тонкая нить дает некоторое наглядное представление о прямой линии.

Всякую линию обозначают буквами, поставленными при ее точках. Чертеж 2 изображает прямую линию AB. Во всякой прямой линии обращают внимание на ее направление и величину.

 

Направление прямой линии определяется ее положением.

Ломаная линия есть последовательное и непрерывное соединение нескольких прямых, имеющих неодинаковое направление.

 

Ломаная линия ABCD (черт. 3) составлена из прямых AB, BC, CD, имеющих неодинаковое направление.

Кривая линия есть такая, которая не может быть составлена из прямых.

 

Линия, изображенная на черт. 4, будет кривой линией.

Линия, составленная из прямых и кривых, называется иногда составной линией.

Чертеж (4, а) представляет такую составную линию.

 

Поверхности

Поверхности разделяются на прямые или плоские и кривые. Плоская поверхность называется плоскостью.

Плоскость. Поверхность называется плоскостью в том случае, когда всякая прямая линия, проведенная через каждые две точки поверхности, лежит на ней всеми своими точками.

Кривая поверхность есть такая, которая не может быть составлен из плоскостей.

Прямая линия, проведенная между всякими двумя точками кривой поверхности, не помещается на ней всеми своими промежуточными точками.

Некоторое наглядное представление о плоскости дает поверхность хорошо полированного зеркала или поверхность стоячей воды. Примером кривых поверхностей может послужить поверхность бильярдного шара.

Разделы геометрии

Геометрия делится на планиметрию и стереометрию.

Планиметрия изучает свойство геометрических протяжений, рассматриваемых на плоскости.

Стереометрия изучает свойства таких геометрических протяжений, которые не могут быть представлены в одной плоскости.

Планиметрия называется геометрией на плоскости, стереометрия — геометрией в пространстве.

Геометрия разделяется еще на начальную и высшую. В настоящем сочинении предлагается изложение только начальной геометрии.

Различные формы выражения геометрических истин

Геометрические истины выражаются в форме аксиом, теорем, лемм и проблем или задач.

Аксиома есть истина, но своей очевидности не требующая доказательства.

Примерами истин, не требующих доказательства, могут послужить следующие аксиомы:

1. Целое равно сумме своих частей.

2. Целое больше своей части. Части меньше целого.

3. Две величины, равные одной и той же третьей, равны между собой.

4. Прибавив или вычтя из равных величин поровну, получим величины равные.

5. Прибавив или вычтя из равных величин не поровну, получим величины неравные.

6. Прибавив или вычтя из неравных величин поровну, получим величины неравные.

7. Сумма больших больше суммы меньших величин.

8. Однородная величина, которая не больше и не меньше другой, равна ей и т. д.

Теорема. Теоремой или предположением называется истина, требующая доказательства.

Доказательство есть совокупность рассуждений, делающих теорему очевидной.

Теорема доказывается при помощи аксиом.

Состав теоремы. Всякая теорема состоит из условия и заключения.

Условие называется иногда предположением, допущением, а заключение называют иногда следствием. Условие дано и потому получает иногда название данного.

Теорема называется обратной, если заключение делается условием, а условие или предположение заключением. В таком случае данная теорема называется прямою. Не всякая теорема имеет свою обратную.

Проблема или задача есть вопрос, разрешаемый при помощи теорем.

Лемма есть вспомогательная истина, облегчающая доказательство теоремы.