1.铁球和铅球,形状是一样的,但物质不一样。铅球和铅的立方体,构成的物质是一样的,但形状不一样。直径 3 寸的铅球和直径 5 寸的铅球,形状和物质都一样了,但大小不一样。关于一切物事的研究,可以就构成物体的物质而论,也可以就物体的形状和大小而研究之。
几何学所研究的,是关于物体的形状和大小的诸性质,又在处理二个物体以上时,也论及其相互间的位置的关系。
至于构成物体的物质 如何,不是几何学所顾及的。
2.在算术里,我们说明过计算如次图一般物体的体积的方法。这是一个长方体,在几何学上,我们叫它做直六面体,就是着眼于它的形状、大小及位置而研究时的称谓。对于一种物体,我们只就它的形状、大小及位置而着想时,这物体叫做立体。所以也可以这样说:
立体是物体所占有空间的部分。
直六面体也就是立体的一种,另外如立方体、球体、方柱、角锥、圆柱、圆锥等等,都是有规则的立体。无论什么物体,只就它的形状着想时,都是立体。
3.前条所示的直六面体,是向三个方向推展,即是有三“维”。
(i)从 A 向 B 的方向,
(ii)从 A 向 D 的方向,
(ii)从 A 向 E 的方向。
这三维即三个方向,叫做长、阔和高(或厚)。
立体一般有这长、阔、高的三维。
4.再就直六面体观察,可以看见这立体有六个平的面做境界,各个面又有四条棱做界线,各条棱又有二个顶点限界着的。
立体 的界,叫做表面。表面的界或二个表面的交,叫做线。线的尽头或线和线的交,叫做点。
直六面体的面是表而,棱是线,顶点是点。
5.直六面体的一面 ABCD 有二维。即
(i)从 A 向 B 的方向,
(ii)从 A 向 D 的方向。
表面一般是向二个方向推展,即是有长、有阔而无高(或厚)。
直六面体的一棱 AB ,只有从 A 向 B 的一个方向推展。所以:线一般只有一维,即是只有长而无阔及高(或厚)。
直六面体的一个定点 A ,不向任何方向推展,没有维。所以:点一般没有大小,只有位置。
6.上面由一个立体,我们分解出来得了表面、线、点等种种东西。其实不根据立体,我们也可以想象这些物事的。例如把粉笔灰想象做没有大小的点,把丝线想象作无阔及厚的,便是线了。把纸想象做没有厚的,便可以当作面了。
现在想象一个表面 ABCD ,使它照箭头的方向移动,达到 EFGH 的位置。这时:
(i)点A所移动的痕迹是线AE,
(ii)线AB所移动的痕迹是表面ABFE,
(iii)表面 ABCD 所移动的痕迹是立体 ABCDEFGH 。
一般,点运动时产生线,线运动时产生表面,表面运动时产生立体。
所以也可以说线含有无数的点,表面含有无数的线,立体含有无数的表面 。
请问,使立体运动时又生什么呢?又有否线运动而不产生表面,表面运动而不产生立体的特别情形?
7.点用·或×表示之,要指示时,则于其旁记一大写的罗马字母,例如附记了 A ,则读点 A 或 A 点。
线用—— 等表示之。
表示表面用其作境界的线,表示立体用其作境界的表面。
要指示线、表面及立体时,普通用其中特殊的点所附注的文字。
8.点、线、表面、立体或此种物事的集合体,叫做“圆形”。