勾股的发现
在1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,有两个小孩正在聚精会地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨.由于好奇心驱使伽菲尔德循 声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么.只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形.于是伽菲尔德便问他们在干 什么?
只见那个小男孩头也不抬地说:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?”伽菲尔德答到:“是5呀.”小男孩又问道: “如果两条直角边分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不加思索地回答到:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方.”小男孩又说道:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心理很不是滋味。
于是伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他留下的难题。他经过反复的思考与演算,终于弄清楚了其中的道理,并给出了简洁的证明方法。
1876年4月1日,伽菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的这一证法。
1881年,伽菲尔德就任美国第二十任总统。后来,
勾股的证明
人们为了纪念他对勾股定理直观、简捷、易懂、明了的证明,就把这一证法称为“总统”证法。
勾股定理同时也是数学中应用最广泛的定理之一。例如从勾股定理出发逐渐发展了开平方、开立方;用勾股定理求圆周率。据称金字塔底座的四个直角就是应用这一关系来确定的.至今在建筑工地上,还在用它来放线,进行“归方”,即放“成直角”的线。
正因为这样,人们对这个定理的备加推崇便不足为奇了。1955年希腊发行了一张邮票,图案是由三个棋盘排列而成。这张邮票是纪念二千五百年前希腊的一个学派和宗教团体 —— 毕达哥拉斯学派,它的成立以及在文化上的贡献。邮票上的图案是对勾股定理的说明。希腊邮票上所示的证明方法,最初记载在欧几里得的《几何原本》里。
尼加拉瓜在1971年发行了一套十枚的纪念邮票,主题是世界上“十个最重要的数学公式”,其中之一便是勾股定理。
2002年的世界数学家大会在中国北京举行,这是21世纪数学家的第一次大聚会,这次大会的会标就选定了验证勾股定理的“弦图”作为中央图案,可以说是充分表现了我国古代数学的成就,也充分弘扬了我国古代的数学文化,另外,我国经过努力终于获得了2002年数学家大会的主办权,这也是国际数学界对我国数学发展的充分肯定。
今天,世界上几乎没有人不知道七巧板和七巧图,它在国外被称为“唐图”(Tangram),意思是中国图(不是唐代发明的图)。七巧板的历史也许应该追溯到我国先秦的古籍《周髀算经》,其中有正方形切割术,并由之证明了勾股定理。而当时是将大正方形切割成四个同样的三角形和一个小正方形,即弦图,还不是七巧板。现在的七巧板是经过一段历史演变过程的。
勾股趣事
甚至还有人提出过这样的建议:在地球上建造一个大型装置,以便向可能会来访的“天外来客”表明地球上存在有智慧的生命,最适当的装置就是一个象征勾股定理的巨大图形,可以设在撒哈拉大沙漠、苏联的西伯利亚或其他广阔的荒原上,因为一切有知识的生物都必定知道这个非凡的定理,所以用它来做标志最容易被外来者所识别!
有趣的是:除了三元二次方程x2 + y2 =z2(其中x、y、z都是未知数)有正整数解以外,其他的三元n次方程xn + yn =zn(n为已知正整数,且n>2)都不可能有正整数解。这一定理叫做费尔马大定理(费尔马是17世纪法国数学家)。
参考资料:
勾股定理的发展历史
中国:
公元前十一世纪,周朝数学家商高就提出“勾三、股四、弦五”。《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。”意为:当直角三角形的两条直角边分别为3(勾)和4(股)时,径隅(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”,根据该典故称勾股定理为商高定理。
公元三世纪,三国时代的赵爽对《周髀算经》内的勾股定理作出了详细注释,记录于《九章算术》中“勾股各自乘,并而开方除之,即弦”,赵爽创制了一幅“勾股圆方图”,用形数结合得到方法,给出了勾股定理的详细证明。后刘徽在刘徽注中亦证明了勾股定理。
在中国清朝末年,数学家华蘅芳提出了二十多种对于勾股定理证法。
外国:
在公元前约三千年的古巴比伦人就知道和应用勾股定理,还知道许多勾股数组。美国哥伦比亚大学图书馆内收藏着一块编号为“普林顿322”的古巴比伦泥板,上面就记载了很多勾股数。古埃及人在建筑宏伟的金字塔和测量尼罗河泛滥后的土地时,也应用过勾股定理。
公元前六世纪,希腊数学家毕达哥拉斯证明了勾股定理,因而西方人都习惯地称这个定理为毕达哥拉斯定理。
公元前4世纪,希腊数学家欧几里得在《几何原本》(第Ⅰ卷,命题47)中给出一个证明。
1876年4月1日,加菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了对勾股定理的一个证法。
1940年《毕达哥拉斯命题》出版,收集了367种不同的证法。
冷知识
1、希帕索斯利用勾股定理发现了第一个无理数,导致第一次数学危机。
2、华罗庚建议向外太空发射有关勾股定理的图案。
3、2002年国际数学家大会会标为“弦图”。
“勾三股四弦五”是勾股定理的一个特别的例子,由西周初年的商高提出。但只是适应于直角三角形(3角度数为368698976 °,531301024°,90°)。
中国古代称短的直角边为勾,长的直角边为股,斜边为弦。据我国西汉时期算书《周髀算经》记载,约公元前1100年,人们已经知道如果勾是三,股是四,那么弦就是五。
勾三股四弦五直角三角形的内切圆直径为2。故有“勾三股四弦五径二”之说。
外国的勾股定理
远在公元前约三千年的古巴比伦人就知道和应用勾股定理,他们还知道许多勾股数组。美国哥伦比亚大学图书馆内收藏着一块编号为“普林顿322”的古巴比伦泥板,上面就记载了很多勾股数。古埃及人在建筑宏伟的金字塔和测量尼罗河泛滥后的土地时,也应用过勾股定理。
公元前六世纪,希腊数学家毕达哥拉斯证明了勾股定理,因而西方人都习惯地称这个定理为毕达哥拉斯定理。
公元前4世纪,希腊数学家欧几里得在《几何原本》(第Ⅰ卷,命题47)中给出一个证明。
1876年4月1日,加菲尔德在《新英格兰教育日志》上发表了他对勾股定理的一个证法。
1940年《毕达哥拉斯命题》出版,收集了367种不同的证法。
解:过点E作EF⊥AB,交AB于点F,
根据题意可知,AB=13,DE=7
设4个全等三角形的短直角边为a,较长的直角边为b,
则有4(ab/2)=S[1]-S[2]=169-49=120
∴ab=60
又b=a+7,
∴a=5,b=12
∵Rt△BEF∽Rt△BAD,
∴BE/BA=BF/BD=EF/AD,即a/13=BF/b=EF/a
∴BF=60/13,EF=25/13
∴ 点E的横坐标为BA-BF=13-(60/13)=109/13,
同理,点E的纵坐标为13-(25/13)=144/13
∴ 点E的坐标为(109/13,144/13) 望采纳
世界上最先证明勾股定理的人,是古希腊数学家毕达哥拉斯,但谁也未见过他的证法。目前所能见到的最早的一种证法,属于古希腊数学家欧几里得,他的证法采用演绎推理的形式,记载在世界上数学名著《几何原本》里。
在我国,最先明确地证明勾股定理的人,是三国时期的数学家赵爽。
赵爽的证法很有特色。首先,他作4个同样大小的直角三角形,将它们拼成设定的形状,然后再着手计算整个图形的面积。显然,整个图形是一个正方形,它的边长是C,面积为C2。另一方面,整个图形又可以看作是4个三角形与1个小正方形面积的和。4个三角形的总面积是2ab,中间那个小正方形的面积是(b-a)2,它们的和是2ab+(b-a)2=a2+b2。比较这两种方法算出的结果,就有,
a2+b2=c2。
赵爽的证法鲜明地体现了我国古代证题术的特色。这就是先对图形进行移、合、拼、补,然后再通过代数运算得出几何问题的证明。这种方法融几何代数于一体,不仅严谨,而且直观,显示出与古代西方数学完全不同的风格。
比赵爽稍晚几年,我国数学家刘徽发明了一种更巧妙的证法。在刘徽的证法里,已经用不着进行代数运算了。
刘徽想:直角三角形3条边的平方,可以看作3个不全相等的正方形,这样,要证明勾股定理,就可以理解为要证明:两条直角边上的正方形面积之和,等于斜边上正方形的面积。
于是,刘徽首先作出两条直角边上的正方形,他把由一条直角边形成的正方形叫做“朱方”,把由另一条直角边形成的正方形叫做“青方”,然后把图中标注有“出”的那部分图形,移到标注有“入”的那些位置,就拼成了图中斜置的那个正方形。刘徽把斜置的那个正方形叫做“弦方”,它正好是由直角三角形斜边形成的一个正方形。
经过这样一番移、合、拼、补,自然而然地得出结论:
朱方十青方=弦方。
即a2+b2=c2。
“青朱出入图”,这是一幅多么神奇的图啊!甚至不用去标注任何文字,只要相应地涂上朱、青两种颜色,也能把蕴含于勾股定理中的数学真理,清晰地展示在世人面前。
我国著名数学家华罗庚认为,无论是在哪个星球上,数学都是一切有智慧生物的共同语言。如果人类要与其他星球上的高级生物交流信息,最好是送去几个数学图形。其中,华罗庚特别推荐了这幅“青朱出入图”。
我们深信,如果外星人真的见到了这幅图,一定很快就会明白:地球上生活着具有高度智慧和文明的友邻,那里的人们不仅懂得“数形关系”,而且还善于几何证明。
欢迎分享,转载请注明来源:表白网
评论列表(0条)