三国时期魏国数学家刘徽为古籍《九章算术》作注释时提出"出入相补法"验证勾股定理,如图所示,请加以说明
假设现在给定一个正方形BEGF。这道题目本身并没有难度,关键在于楼主不允许使用全等。
即便如此,可以把题目看成以H为动点在GF上移动,HE为边长,做一个正方形AEHI,因为H点是移动的,相应的A点也会跟着移动,但我可以和楼主保证,当H点移动到G点时,此刻AG=2BG或AB=BG,因为他们满足了各自之间的垂直关系。当H点移动到F点时,A点与B点重合。
根据以上的观点,得知正方形ABCD的边长是变化的。这样就满足了a^2+b^2=c^2前提,即我给你一个定量(假设是b),那么a的取值就随c的变化而变化。因为H点在GF上移动这个限制,所以也导致了AB的变化范围必须是在(0-b)之间。
如果楼主只是认为a、b、c是相较于边长,那么此题就显得毫无意义。关键是刘徽采用拓补的思路,即正方形AEHI=正方形ABCD+正方形BEFG。
在达成以上共识后,我们再来讨论拓补对于勾股定理的意义。我们假设AG与IH的交点为O
思路:
首先楼主限定了我不能用全等,那根据平行线之间成比例的关系。我们将三角形HEF旋转90度。使得,点A、E、H在同一直线上。此时,点B、E、F也在同一直线上,并且HF//AB,这样我们就能得到HF=AB=a(这个不是全等,这个是平行线之间,线段成比例的概念)你也可以认为这是将三角形HEF拓补到整个图形的右侧。
其实只要证明出AB=HF=a,那么GH=b-a,此题几乎已经破解。我们假设AG与IH的交点为O,那么根据平行线之间线段成比例的概念,我们可以将线段OG,GH,OH分别表示用a和b表示出来。
此时正方形AEHI的面积相当于三角形AIO,三角形ABE,三角形BOE,三角形EOH面积之和,且这些三角形都是直角三角形,个边长都可以用代数a和b表示出来,而正方形AEHI本身的面积就是c^2,所以不用担心会出现恒等式的情况。(注意只要将4个直角三角形的面积相加,不要列出等式,因为这本来就是相等的,肯定会是恒等式的概念,即A-B=0)
证闭
关键我们要从这个问题中看见本质,其实就是H点在GF上移动,问你正方形边长AB与HF之间的关系,我们一但抓住本质,就很容易把这个问题想清楚。
这和我们生活中遇到很多情况都是一样的,为人处事但求一个明确的思路,看清问题的本质很有利于提升我们自己的效率,从而脱颖而出。
中国古代数学专著有:
1、《九章算术》
《九章算术》其作者已不可考。一般认为它是经历代各家的增补修订,而逐渐成为现今定本的,西汉的张苍、耿寿昌曾经做过增补和整理,其时大体已成定本。最后成书最迟在东汉前期,现今流传的大多是在三国时期魏元帝景元四年(263年),刘徽为《九章》所作的注本。
《九章算术》在数学上还有其独到的成就,不仅最早提到分数问题,也首先记录了盈不足等问题,《方程》章还在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则。它是一本综合性的历史著作,是当时世界上最简练有效的应用数学,它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系。
2、《周髀算经》
《周髀算经》原名《周髀》,是算经的十书之一。中国最古老的天文学和数学著作,约成书于公元前1世纪,主要阐明当时的盖天说和四分历法。唐初规定它为国子监明算科的教材之一,故改名《周髀算经》。
《周髀算经》在数学上的主要成就是介绍了勾股定理。(据说原书没有对勾股定理进行证明,其证明是三国时东吴人赵爽在《周髀注》一书的《勾股圆方图注》中给出的)及其在测量上的应用以及怎样引用到天文计算。)
3、《海岛算经》
《海岛算经》是中国学者编撰的最早一部测量数学著作,亦为地图学提供了数学基础。由刘徽于三国魏景元四年(公元263年)所撰,本为《九章算术注》之第十卷,题为《重差》。
唐初开始单行,体例亦是以应用问题集的形式。研究的对象全是有关高与距离的测量,所使用的工具也都是利用垂直关系所连接起来的测竿与横棒。有人说是实用三角法的启蒙,不过其内容并未涉及三角学中的正余弦概念。所有问题都是利用两次或多次测望所得的数据,来推算可望而不可及的目标的高、深、广、远。
4、《张丘建算经》
《张丘建算经》,中国古代数学著作。(约公元5世纪)现传本有92问,比较突出的成就有最大公约数与最小公倍数的计算,各种等差数列问题的解决、某些不定方程问题求解等。
自张邱建以後,中国数学家对百鸡问题的研究不断深入,百鸡问题也几乎成了不定方程的代名词,从宋代到清代围绕百鸡问题的数学研究取得了很好的成就。
5、《缉古算经》
《缉古算经》 ,中国古代数学著作之一,王孝通撰。他是唐代初期数学家。根据《旧唐书》、《新唐书》以及《唐会要》的记载,王孝通出身于平民,唐高祖武德年间(公元623年前后)担任算学博士,奉命与吏部郎中祖孝孙校勘傅仁钧制订的《戊寅历》,提出异议30余条,被提升为太史丞。
王孝通把毕生的精力都用在数学的研究方面。称得上是这一时期最伟大的数学家。他的最大贡献是在总结前人研究的基础上,写作了《缉古算术》。
2我国古代数学名著《九章算术》有“米谷粒分”题:粮仓开仓收粮,有人送来米1534石,验得米内夹谷,抽样取米一把,数得254粒内夹谷28粒,则这批米内夹谷约为( ) A.134石 B.169石 C.338石 D.1365石
本文2023-08-09 13:06:32发表“古籍资讯”栏目。
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