有趣的数学——勾股定理

2016-10-23


一个偶然的机会看了西奥妮·帕帕斯(TheoniPappas)的《发现数学——原来数学这么有趣》【何竖芬译】一书,自己对数学有了新的认识。在自己从教二十多年的经历中,没多少同学感觉数学是有趣的,因此感觉自己有义务告诉同学们数学在我们的生活中无处不在,数学本就是人们生活体验的结晶。正如西奥妮·帕帕斯在序言中说道:

想要体验数学的乐趣,你需要认识到数学不是孤立的学科,它就存在于我们周围的事物中,因此,不要让自己埋头于烦琐的运算,劳心费神,没完没了。而且,很少有人抓住数学的真谛——它与我们的生活和周围环境是那样紧密地联系在一起,数学概念甚至与生俱来就存在于生命细胞的结构里。

本书通过描述数学在生活中的具体体现,旨在帮助你认识到数学与 世界是密不可分的。

数学的乐趣与你第一次发现其他新鲜事物是相似的,它几乎是小孩 子才有的一种好奇,而一旦体验到了,你就再也忘记不了——就如同你第一次透过显微镜观察到你以前所看不到的周围的事物一样,是那么地兴奋和快乐。

西奥妮·帕帕斯(TheoniPappas)是一位数学教师和顾问,1966年获伯克利加州大学学士学位,1967年获斯坦福大学硕士学位。她致力于消除数学中的神秘感以及与此有关的优越感和恐惧感。


勾股定理

 

任何学过代数或几何的人都听说过勾股定理,也叫毕氏定理(Pythagorean Theorem)。这个著名的定理被运用到数学的各个分支中,也被运用于工程、建筑和测量中。在古代,埃及人利用他们对该定理知识的掌握,构 造出直角。他们把绳子按照单位长度分别打出3个、4个和5个结,然 后将3根绳子首尾相连,再把它们拉直后就制作成了三角形。他们知道, 这样制作出来的三角形,其长边所对应的那个角肯定是直角(32 + 42 =52)


虽然该定理是以希腊数学家毕达哥拉斯(Pythagoras,约540年)的名字命名的,但是定理存在的证据可以上溯到巴比伦时代,比毕达哥拉 斯早一千多年。命名归于毕达哥拉斯的原因也许是勾股定理的首个文字 记录出自他的学院。勾股定理的存在和记载贯穿了几大洲、各种文化和 多个世纪。事实上,关于该定理,各种记载众说纷纭,比其他任何定理都丰富。


由于勾股定理基本上是学过数学的人都知道,甚至有人说其是人类最伟大的科学发现之一,所以感觉不用推出这篇文章。但在原文中只字未提到中国对勾股定理的认识,所以作为中国人应该加以补充。

勾股定理在中国最早是由名叫商高的人发现的,所以在中国,最早也称为商高定理。商高是公元前十一世纪的西周人。在中国古代大约是战国时期西汉的数学著作 《周髀 算经》中记录着商高同周公的一段对话。商高说: “…故折矩,勾广三,股修四,经隅五。 ”商高那段话的意思就是说:当直角三角形的两条直角边分别为 3(短边)和 4(长边)时, 径隅(就是弦)则为 5。以后人们就简单地把这个事实说成“勾三股四弦五” 而且三国时期吴国的数学家赵爽创制了一幅“勾股圆方图”,用形数结合的方法,给出了勾股定理的详细证明。



勾股定理的部分证明





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