公理基礎:希爾伯特、平行公設與嚴謹性

接合公理(incidence axioms)

在你能談距離、角度,或哪個點介於另兩點之間以前,你需要最基本的事實:哪些點落在哪些線上,哪些落在哪些平面上。這個赤裸的關係——點「落在」線上、線「落在」面上——稱為接合(incidence),而接合公理是希爾伯特系統中的第一族。它們不談大小或順序,只釘住什麼與什麼相連。

平面上有三條。(I-1) 過任兩個相異點恰有一條線——兩點決定唯一一條線。(I-2) 每條線至少含兩個點——線不是空的,也不是單一個點。(I-3) 至少存在三個不全共線的點——平面是真正二維的,沒有塌縮成一條線。在空間中,還有進一步的接合公理管平面(三個不共線的點恰決定一個平面,依此類推)。單憑這些、毫無度量概念,你就已能推出真正的定理:例如,兩相異線至多交於一點,因為若它們共有兩點,公理 I-1 就會迫使它們是同一條線。

接合幾何是後來把更重之物全掛上去的單薄骨架。它本身也能自成一格:微小的有限「幾何」就滿足接合公理——最小的只有三個點、三條線,像三角形的三頂點與三邊——研究它們會讓你看清接合公理本身能決定多少(與多麼少)。射影幾何與仿射幾何正是藉由變動這一層而建成的。

三點幾何:點 A、B、C 與線 {A,B}、{B,C}、{A,C}。逐條檢驗——任兩點恰共一線(是)、每線含兩點(是)、三點不全共線(是)。它是一個完整、合法、只有三個點的幾何。

接合只釘住什麼連什麼——還沒有長度、角度或順序。

接合本身刻意地弱。它無法告訴你某點介於另兩點之間,也無法說線段有長度;那些來自疊在上面的順序公理與全等公理。

又称
incidence geometrythe axioms of connection連接公理結合公理