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数学文化(勾股定理)(课堂PPT)
(二)刘徽证法
❖ 刘徽(生于公元三世纪)
❖ 三国魏晋时代人。
❖ 魏景元四年(即 263 年)为 古籍《九章算术》作注释。
❖ 在注作中,提出以「出入相 补」的原理来证明「勾股定 理」。後人称该图为「青朱 入出图」。
《九章算术》
成书于公元前100年左右, 作者不详。 中国最著名、最优秀的数学经典 中国传统数学的代表作 中国古代数学文献的典范
❖ 全书共分13卷,包括5条
公理、5个公设、119个定 义和465条命题,构成了世 界上第一个数学公理体系。
“新娘的坐椅”
H
G C
F A
K B
DL
E
阿勾 拉股 伯定 文理 手的 抄证 本明
(五)总统证法
❖ 加菲(James A. Garfield; 1831 1881)
❖ 1881 年成为美国第 20 任总统
❖ 1876 年提出有关证明
a bc
c a
b
½(a + b)(b + a) = ½c2 + 2(½ab)
½a2 + ab + ½b2 = ½c2 + ab
a2 + b2 = c2
b
a c
(a + b)2 = c2 + 4(½ab) a2 + 2ab + b2 = c2 + 2ab a2 + b2 = c2
第二十四届:2002年8 月20日至28日中国北京。 来自100多个国家和 地区的约4000名数 学家出席了大会。大会 期间,有20位数学家 做大会一小时报告,1 74人做45分钟报告。 大会主席吴文俊、诺贝 尔经济学奖获得者纳什 等做了以数学史和博弈 论为题的公众报告。
为2002北京“国际数学家大会”发行的 纪念邮资明信片 JP108
四、勾股定理的重要性
❖ 勾股定理的证明是论证数学的发端,它是历史上 第一个把形与数联系起来的定理,即第一个把几 何与代数联系起来的定理。
❖ 勾股定理导致无理数的发现,引发了第一次数学 危机,加深了人们对数的认识,促进了数学的进 步发展。
❖ 勾股定理是历史上第一个给出不定方程的解答, 从而促使费马大定理的提出。(这是一只下金蛋 的鹅,数学家经过350年的历程才获得解决,这期 间给整个数学界带来了巨大的财富。)
二、勾股定理在西方
(毕 尼达 加哥 拉拉 瓜斯 ,定
理
)
1971
❖ 在西方,“勾股定理”被 称为“毕达哥拉斯定理”, 于公元前500年左右由古 希腊数学家毕达哥拉斯 (学派)发现。相传因这 一发现,曾宰牛百头庆贺, 此定理也称为“百牛定理”
❖ 该学派最大的特点是宣称 宇宙万物的主宰者(上帝)用 数来统御宇宙,认为万物包 含数,即:“万物皆数”(这里 的数是指整数与整数之比).
❖ 欧几里得(Euclid of Alexandria; 约 325 B.C. 约 265 B.C.)
❖ 欧几里得的《几何原本》 是用公理方法建立演绎 体系的最早典范。
❖ 此就是取材自《几何原 本》第一卷的第 47 命題。
欧几里得与《几何原本》
❖欧几里得的《几何原本》是
古希腊数学成果、思想、方 法和精神的结晶。是整个科 学史上发行最广使用时间最 长的书,成为数学的“圣 经”。
《九章算术》
《九章算术》是一部问题集 形式的算书,共246个问题, 采用“问、答、术”的形式 进行编排,共202术,按不同 算法的类型,分为九章。
方田 粟米 衰分 少广 商功 均输
盈不足 方程 勾股
a2 b2
a2 + b2 = c2 c2
(三)毕达哥拉斯证法
(四)欧几里得证法
第一次数学危机
▪ 起因:无理数的发现(希帕苏斯悖论)
▪ 解决:
欧多克斯,创立了比例论,暂时消除了由无理数引起的第一 次数学危机; 直至1872年,现代实数理论的奠基人之一的狄德金(德国) 提出了狄德金分割,给出了无理数与连续性的纯算术的定 义。
▪ 意义:直觉和经验不一定靠得住,而推理证明才是可靠
三、勾股定理的证明
由于勾股定理的重要性,尽管该定理早 已被证明,许多人仍然愿意探索该定理的新 证明。据初略统计,世界上已有400余种证 明勾股定理的方法。
仅我国清末数学家华蘅芳就提供了二十 多种精彩的证法。
这一定理证明方法之多是任何其他定理 无法比拟的。
重点介绍几种特殊而优美的证法
(一)赵爽证法 (二)刘徽证法 (三)毕达哥拉斯证法 (四)欧几里得证法 (五)总统证法
《周髀算经》(西汉, 约公元前200年)
《周髀算经》卷上记载西周开国 时期(约公元前1100年)周公 与大夫商高讨论勾股测量的对 话,商高答周公问时提到“勾 三, 股四,经五”,这是勾 股定理的特例。
卷上另一处叙述周公后人荣方 与陈子(约公元前6、7世纪) 的对话中,则包含了勾股定理 的普遍形式:“……以日下为 勾,日高为股,勾股各自乘, 并而开方除之,得邪至日。”
中国数学史上最先完成勾股 定理证明的是三国时期的赵 爽(公元3世纪)。 赵爽 在《周髀算经注》中,采用 证明几何问题的割补原理, 利用“弦图”,证明了勾股 定理。
第24届“国际数学家大会”(ICM)
International Congress of Mathematicians
第24届“国际数学家大会”会标a bc源自c a比较:b a
c
四、勾股定理的文化意义
❖ 人类认识世界、改造世界最初级的重要工具之一。 ❖ 战国时期一部古籍《路史后记十二注》中就有这
样的记载:“禹治洪水决流江河,望山川之形, 定高下之势,除滔天之灾,使注东海,无漫溺之 患,此勾股之所系生也。” ❖ 这段话的意思是说:大禹为了治理洪水,使江河 不决流,根据地势高低,决定水流走向,因势利 导,使洪水注入海中,不再有大水漫溺的灾害, 是应用勾股定理的结果。 ❖ 勾股定理产生于生活,并应用于实践
《勾股定理》
“勾股定理”是我们最熟悉的平面几何 中的一个最著名、最精彩、最有用的一 条定理,是数学大厦的一块基石,被天 文学家开普勒誉为几何学的一大宝藏。
一、《周髀算经》与“勾股定理”
《周髀算经》是中国现存 最早的一部数学典籍,成 书时间大约在两汉之间 。
《周髀算经》是一部天文 著作,为讨论天文历法, 而叙述一些有关的数学知 识,其中重要的题材有勾 股定理、比例测量与计算 天体方位所不能避免的分 数四则运算。