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数论的始祖, 一个改变世界面貌的神奇定理, 勾股定理

 千冰室 2019-08-02

数学是一门让人产生理性智慧的学问,每次考试前,这些抽象的数字和几何让我们战战兢兢,看到曲线,简直让我们怀疑人生,对学生而言,我们掌握的大部分数学知识以定理为主,这些看似无用的定理渗透到生活每一个角落。

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数学是一种艺术的集合体,将我们世界比作一个画板,数学就像一只强有力的笔,画出知识和思维浓厚的一墨,纵观数学史上,有一个神奇的定理,我们会有n种证明它的方法,这个定理我们看似简单,但它却是方程和几何的完美结合体,它就是勾股定理。

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它也是我们刚开始最先学习到的定理,Rt三角形是它的承载者,在Rt三角形中,最长边等于两短边的平方和的平方根,在古代人们的眼里:两条短边作勾股,一条长边称为弦。

它最神奇的地方是适用性非常强,在Rt三角形里面很容易找到它的身影,设某个Rt三角形两个直角边为x,y,斜边为z,一般情况下,都会满足x^2+y^2=z^2。在一项重大定理的发现背后,总会有人流下辛勤的汗水,勾股定理是怎么来的呢?

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一切都可追溯到中国古代的商周时期,在古代,人们就开始用理性思维去思考世界,周朝的商高在与周公坐而论道时,曾提到:'数学的精妙之处是从圆里概括出来的,而圆又从正方形里出来的,正方形又出于矩形,矩形有81变,变幻无穷,将矩形对折,可以得到两个三角形,如果短边为3,长边为4,那么对折边肯定就是5。'周公被商朝渊博的学识深深的打动了,这种说法后来被记录到《周脾算经》里面,成为指导数学发展的明灯。

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如果你认为三国时代是个多战的时代那你就错了,在这个英雄辈出的时代,许多数学家如雨后春笋一样蜂拥而起,赵爽就是其中的一个代表,他通过对商高想法的研究,提出了斜边是两个边的平方根,并创造出了'圆弦图',比较系统性的证明了该定理的特性。

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后辈证明者也提出了多种对于该定理的主要见解,后人将其20多种方法记录下来,具有很高的指导价值。

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当然,西方的学者也对此定理做了深入研究,根据西方文字的记载,最早给出该定理证法的是毕达哥拉斯,相传在他发现这个定理之后,掀起了一场轩然大波,人们为了庆贺他对数学的贡献,竟意外的杀了百头牛,截止今天,我们只知道他对定理证明的贡献,但他的具体证法却无从可知了。

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但是毕达哥拉斯只是定理的证明者,更早以前,人们就已经发现了该定理的特性并投入使用,在埃及的金字塔中,就出现了大量勾股数组,人们早已学会如何确定金字塔的直角,将绳子截成三部分,以三四五的特性来形容直角三角形。

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但研究者又发现了几块来自公元2000年前古巴比伦的泥板书,上面刻着一个奇怪的数表,按照序号来看,一共有15组数据,每组共有3个数,用勾股定理进行证明,发现这些数据完全符合它的特性,不得不说,人们对勾股定理的发现不是偶然的,它早已进入了人们知识的范畴。

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曾经美国总统加菲尔德也是证明者之一,有一天,加菲尔德看到两个孩子在路上用树枝画三角形,他好奇的走过去,孩子问他:'如果三角形的两条边为3和4,斜边是多少呢?''当然是5了,小孩子都知道。'加菲尔德不屑地说,孩子又问他:'那你知道两条边为5和7的三角形的斜边吗?'加菲尔德笑着说道:'当然是两者的平方了。'孩子反过来问:'你知道为什么吗?'加菲尔德愣住了,他是真的不知道,一阵羞愧袭来,加菲尔德低着头离去了,但是他并没有垂头丧气,经过不断研究,他终于发现了以下规律。

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设有一个Rt梯形,正好可以分为三个Rt三角形,根据其面积的特性,可以得出以下推导过程:

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欧几里得也对该定理的证法上有了更深的见解,他的具体证法都在其著作中淋漓尽致的表现出来,关于具体的证法,如下图所示:

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勾股定理的出现,有效的改变了世界的面貌,从建筑上和数学的几何图形上,我们都能见到它的影子。

到了今天,该定理已经演变出了500多种证法,数学家之所以称之数和几何的先驱者,是因为被它无穷的魅力深深打动,它对费马方程的出现具有巨大的指导意义,在其它科学巨著中,人们也不得不佩服这个几何学的基石,它简直是最伟大的定理。

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