勾股定理,古往今來(lái),一直是數(shù)學(xué)史上一顆璀璨的明珠。從商高的“勾三股四弦五”,到畢達(dá)哥拉斯的“百牛定理”,再到歐幾里得的《幾何原本》,勾股定理見(jiàn)證了數(shù)學(xué)的輝煌歷程。它不僅是數(shù)形結(jié)合的紐帶,更是人類(lèi)智慧與探索的象征。讓我們共同致敬這一偉大的數(shù)學(xué)定理,感受數(shù)學(xué)之美。
在數(shù)學(xué)的長(zhǎng)河中,勾股定理,即畢達(dá)哥拉斯定理,是一顆璀璨的明珠,據(jù)我國(guó)現(xiàn)存最古老的算書(shū)《周髀算經(jīng)》記載,早在公元前11世紀(jì)的西周開(kāi)國(guó)時(shí)代,一位名叫商高的“大夫”就已經(jīng)明確指出了“勾三股四弦五”的關(guān)系,這無(wú)疑是對(duì)勾股定理的最早記錄。
關(guān)于畢達(dá)哥拉斯定理的證明者,卻并無(wú)確鑿的事實(shí)材料可以支撐,在西方,有文字記載的最早的證明者是古希臘的畢達(dá)哥拉斯,傳說(shuō)中,畢達(dá)哥拉斯在證明了勾股定理之后,欣喜若狂,甚至殺牛百頭以示慶賀,因此西方亦稱勾股定理為“百牛定理”,遺憾的是,畢達(dá)哥拉斯的證明方法已經(jīng)失傳,我們無(wú)法得知其具體的證明過(guò)程。
商朝時(shí)期的商高提出了“勾三股四弦五”的勾股定理的特例,而在西方,最早提出并證明此定理的為公元前6世紀(jì)古希臘的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派,他們運(yùn)用演繹法證明了直角三角形斜邊的平方等于兩直角邊平方之和,盡管西方有眾多學(xué)者對(duì)勾股定理進(jìn)行了研究,并給出了多種證明方法,但畢達(dá)哥拉斯的證明無(wú)疑是最早且最具影響力的。
值得一提的是,趙爽創(chuàng)制了一幅“勾股圓方圖”,用形數(shù)結(jié)合的方法給出了勾股定理的詳細(xì)證明,后劉徽在《九章算術(shù)》的注中也證明了勾股定理,清朝末年,數(shù)學(xué)家華蘅芳更是提出了二十多種對(duì)于勾股定理的證法,豐富了勾股定理的研究。
勾股定理,又稱畢達(dá)哥拉斯定理,其起源眾說(shuō)紛紜,在國(guó)外,相傳勾股定理是公元前500多年時(shí)古希臘數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯首先發(fā)現(xiàn)的,因之稱這定理為“畢達(dá)哥拉斯定理”,在我國(guó),勾股定理的提出者則是西周數(shù)學(xué)家商高,因此也被稱為“商高定理”。
商高,公元前十一世紀(jì),提出了“勾三股四弦五”的勾股定理的特例,而畢達(dá)哥拉斯學(xué)派則在公元前6世紀(jì)對(duì)勾股定理進(jìn)行了證明,值得一提的是,勾股定理在數(shù)學(xué)史上具有重要地位,它不僅是數(shù)形結(jié)合的紐帶,也是用代數(shù)思想解決幾何問(wèn)題的典范。
在數(shù)學(xué)的發(fā)展過(guò)程中,許多學(xué)者對(duì)勾股定理進(jìn)行了深入研究,趙爽創(chuàng)制的“勾股圓方圖”和劉徽在《九章算術(shù)》中的注解,都為勾股定理的研究提供了重要參考,清朝末年,華蘅芳更是提出了多種勾股定理的證法,豐富了勾股定理的研究。
畢達(dá)哥拉斯,古希臘偉大的數(shù)學(xué)家,他的成就不僅限于數(shù)學(xué)領(lǐng)域,更涉及哲學(xué)、音樂(lè)等多個(gè)方面,他研究數(shù)并組織了所謂的畢達(dá)哥拉斯兄弟會(huì),研究了奇數(shù)、偶數(shù)、質(zhì)數(shù)、合數(shù)、親和數(shù)和形數(shù)等,他證明了畢達(dá)哥拉斯定理(類(lèi)似與中國(guó)的勾股定理),并因此宰了100多頭牛以示慶賀。
畢達(dá)哥拉斯最有名的成就是證明直角三角定理,這不僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上的成就,更重要的是,他開(kāi)啟了由數(shù)學(xué)邏輯思維推演廣義結(jié)論的時(shí)代,使人類(lèi)的思維產(chǎn)生了一個(gè)巨大的飛躍,畢達(dá)哥拉斯還是音階的發(fā)明人,他在音樂(lè)領(lǐng)域也有著卓越的貢獻(xiàn)。
畢達(dá)哥拉斯廣收門(mén)徒,建立了一個(gè)宗教、政治、學(xué)術(shù)合一的團(tuán)體,他的演講吸引了各階層的人士,甚至允許婦女參加公開(kāi)的會(huì)議,這在當(dāng)時(shí)是極為罕見(jiàn)的,畢達(dá)哥拉斯學(xué)派將數(shù)的概念提到突出地位,宣稱數(shù)是宇宙萬(wàn)物的本原,研究數(shù)學(xué)的目的并不在于使用而是為了探索自然的奧秘。
畢達(dá)哥拉斯大約在公元前572年出生于愛(ài)琴海中的薩摩斯島,自幼聰明好學(xué),曾在名師門(mén)下學(xué)習(xí)幾何學(xué)、自然科學(xué)和哲學(xué),為他后來(lái)的成就奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
《幾何原本》是古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得所著的一部數(shù)學(xué)著作,被譽(yù)為“數(shù)學(xué)圣經(jīng)”,在《幾何原本》中,記錄了勾股定理及其逆定理,這是對(duì)勾股定理的完整闡述。
包括三角形全等的條件、三角形邊和角的大小關(guān)系、平行線理論、三角形和多角形等積的條件等,第一卷最后兩個(gè)命題正是勾股定理的正逆定理,這些內(nèi)容不僅展示了勾股定理的數(shù)學(xué)之美,也體現(xiàn)了歐幾里得嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)邏輯。
勾股定理,又稱商高定理、畢氏定理或畢達(dá)哥拉斯定理,是一個(gè)基本的幾何定理,它指出,在一個(gè)直角三角形中,斜邊邊長(zhǎng)的平方等于兩條直角邊邊長(zhǎng)平方之和,這一定理在我國(guó)古代就已經(jīng)被認(rèn)識(shí),并記載在《周髀算經(jīng)》中。
在《幾何原本》中,畢達(dá)哥拉斯定理的證明方法被詳細(xì)記錄,關(guān)于英國(guó)哲學(xué)家T.霍布斯的一個(gè)小故事頗為有趣:有一天,霍布斯在偶然翻閱歐幾里得的《幾何原本》時(shí),看到畢達(dá)哥拉斯定理,感到十分驚訝,他說(shuō):“上帝啊!這是不可能的。”這個(gè)故事也反映了勾股定理的神奇之處。
《數(shù)學(xué)欣賞與發(fā)現(xiàn)》是一本關(guān)于數(shù)學(xué)的書(shū)籍,其中包含了豐富的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)家的故事,德國(guó)科學(xué)家克萊因在書(shū)中對(duì)非歐幾何做出了統(tǒng)一的解釋?zhuān)瑢W式幾何稱為“拋物幾何”,羅氏幾何稱為“雙曲幾何”,黎曼幾何稱為“橢圓幾何”,康德的唯心論也在書(shū)中得到了體現(xiàn)。
通過(guò)解決具有某些特點(diǎn)的情況,學(xué)習(xí)解答問(wèn)題的一般方法,這些特點(diǎn)是用來(lái)定義一個(gè)實(shí)實(shí)在在的問(wèn)題的,這樣的學(xué)習(xí)方式適合于學(xué)習(xí)如何發(fā)現(xiàn)和探究,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的再發(fā)現(xiàn)和學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)。
《數(shù)學(xué)思維與小學(xué)數(shù)學(xué)》一書(shū),作者鄭毓信,對(duì)數(shù)學(xué)思維進(jìn)行了深入探討,閱讀此書(shū),讓人感觸頗深,對(duì)數(shù)學(xué)有了更深的理解。
畢達(dá)哥拉斯定理具有以下特點(diǎn):
1. 適用于直角三角形:畢達(dá)哥拉斯定理只在直角三角形中成立,即如果一個(gè)三角形有兩個(gè)角是直角,那么它的三條邊長(zhǎng)必須滿足勾股定理。
2. 整數(shù)解:勾股定理的解通常是整數(shù),勾三股四弦五就是一個(gè)典型的整數(shù)解。
3. 形數(shù)結(jié)合:畢達(dá)哥拉斯定理是數(shù)形結(jié)合的典范,它將幾何與代數(shù)完美地結(jié)合在一起。
4. 應(yīng)用廣泛:勾股定理在建筑、工程、物理等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
5. 歷史悠久:勾股定理在我國(guó)古代就已經(jīng)被認(rèn)識(shí),并記載在《周髀算經(jīng)》中,具有悠久的歷史。
6. 證明方法多樣:勾股定理的證明方法多種多樣,包括幾何證明、代數(shù)證明等。