欧几里得的证明方法
相传毕达哥拉斯有一次应邀参加一位富有的政要的晚餐会,这位主人豪华宫殿般的餐厅铺着美丽的正方形大理石地砖 。善于观察的毕达哥拉斯凝视脚下这些方形磁砖,他不只是欣赏磁砖的美丽,而是想到它们和”数”之间的关系,于是拿了画笔蹲在地板上,选了一块磁砖以它的对角线为边画一个正方形,他发现这个正方形面积恰好等于两块磁砖的面积和 。他很好奇,于是再以两块磁砖拼成的矩形之对角线作另一个正方形,他发现这个正方形之面积等于5块磁砖的面积,也就是以两股为边作正方形面积之和 。至此毕达哥拉斯作了大胆的假设:任何直角三角形,其斜边的平方恰好等于另两边平方之和 。据说当他证明了勾股定理以后,欣喜若狂,杀牛百头,以示庆贺 。故西方亦称勾股定理为”百牛定理” 。遗憾的是,毕达哥拉斯的证明方法早已失传,我们现在只有欧几里得在《几何原本》中的证明方法 。
I谁最先发现了勾股定理
勾股定理作为一个基本的几何定理,在很多古文明里都能找到它的影子 。远在公元前约三千年的古巴比伦人就可能已经知道和应用勾股定理,他们还知道许多勾股数组 。同样某些证据表明,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 。实际上,这些都远远早于毕达哥拉斯 。但可惜的是,由于缺乏文献记录、相关旁证等因素,这些证据都只能称之为蛛丝马迹 。《周髀算经》中提到远在大禹治水时就可能已发现了勾股定理,就属于这类情况 。
《几何原本》
相反,毕达哥拉斯的著作却什么也没有流传下来,关于他的种种传说都是后人辗转传播的,可以说真伪难辨 。甚至于《几何原本》,其来历也是非常神奇 。据著名的科技史专家席泽宗考证,欧几里得的《几何原本》是什么样子,很难说清楚 。现在用的希腊文本是1808年在梵蒂冈图书馆发现的,据说是公元10世纪的一个手抄本 。由于无法肯定它是1400多年前的原物,人们猜测,这个手抄本就是为教几何而编的一个手稿 。除了这个版本之外,其余阿拉伯文、拉丁文译本据说都是根据公元4世纪末的一个增订本而来,而这本书是没有图的 。一部讲几何学的书没有图,很难想象是什么样子 。从考古资料和书写载体上看,古希腊文明的巨著,它们的来源和传承的疑点太多,加上后世各种语言互相翻译,也就是二次创作,所以很难厘清两千年前古希腊文明是个什么形态!如果按照考订《尚书》的标准,这些都是后世的伪作 。
真正有据可查的,唯有《周髀算经》,它的记载比毕达哥拉斯早了500多年 。《周髀算经》原文记载如下:”昔者周公(注:公元前11世纪周武王的大臣)问于商高(注:学者)曰:’窃闻科大夫善数也,请问古者包牺立周历度 。夫天不可阶而升,地不可得尺寸而度,请问数安从出?’商高曰:’数之法,出于方圆 。圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一 。故折矩,以为勾广三,股修四,径隅五 。既方之,外半其一矩,环而共盘,得成三四五 。两矩共长二十有五,是谓积矩 。故禹之所以治天下者,此数之所生也 。\'” 商高的回答实际上是对勾股定理的最早几何证明,赵爽评价这个陈述”将以施于万事,而此先陈其率也”,汉文化中习惯性以”一生二、二生三、三生万物”、”九九归一”来概括一切现象,而”勾三股四弦五”正是这种文化习惯的表现,并非像某些人理解的那样,以为《周髀算经》仅仅是发现了一个勾股定理的特例 。
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