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七巧板和勾股定理的由來和應用

宋朝有個叫黃伯思的人,對幾何圖形很有研究,他熱情好客,發明了壹種用6張小桌子組成的“宴幾”——請客吃飯的小桌子。

後來有人把它改進為7張桌組成的宴幾,可以根據吃飯人數的不同,把桌子拼成不同的形狀,比如3人拼成三角形,4人拼成四方形,6人拼成六方形……這樣用餐時人人方便,氣氛更好。

後來,有人把宴幾縮小改變到只有七塊板,用它拼圖,演變成壹種玩具。因為它十分巧妙好玩,所以人們叫它“七巧板”。

到了明末清初,皇宮中的人經常用它來慶賀節日和娛樂,拼成各種吉祥圖案和文字,故宮博物院至今還保存著當時的七巧板呢!

18世紀,七巧板傳到國外,立刻引起極大的興趣,有些外國人通宵達旦地玩它,並叫它“唐圖”,意思是“來自中國的拼圖”。

勾股定理趣事

學過幾何的人都知道勾股定理.它是幾何中壹個比較重要的定理,應用十分廣泛.迄今為止,關於勾股定理的證明方法已有400多種.其中,美國第二十任總統伽菲爾德的證法在數學史上被傳為佳話.

總統為什麽會想到去證明勾股定理呢?難道他是數學家或數學愛好者?答案是否定的.事情的經過是這樣的;

勾股的發現

在1876年壹個周末的傍晚,在美國首都華盛頓的郊外,有壹位中年人正在散步,欣賞黃昏的美景,他就是當時美國俄亥俄州***和黨議員伽菲爾德.他走著走著,突然發現附近的壹個小石凳上,有兩個小孩正在聚精會地談論著什麽,時而大聲爭論,時而小聲探討.由於好奇心驅使伽菲爾德循聲向兩個小孩走去,想搞清楚兩個小孩到底在幹什麽.只見壹個小男孩正俯著身子用樹枝在地上畫著壹個直角三角形.於是伽菲爾德便問他們在幹 什麽?

只見那個小男孩頭也不擡地說:“請問先生,如果直角三角形的兩條直角邊分別為3和4,那麽斜邊長為多少呢?”伽菲爾德答到:“是5呀.”小男孩又問道: “如果兩條直角邊分別為5和7,那麽這個直角三角形的斜邊長又是多少?”伽菲爾德不加思索地回答到:“那斜邊的平方壹定等於5的平方加上7的平方.”小男孩又說道:“先生,妳能說出其中的道理嗎?”伽菲爾德壹時語塞,無法解釋了,心理很不是滋味。

於是伽菲爾德不再散步,立即回家,潛心探討小男孩給他留下的難題。他經過反復的思考與演算,終於弄清楚了其中的道理,並給出了簡潔的證明方法。

1876年4月1日,伽菲爾德在《新英格蘭教育日誌》上發表了他對勾股定理的這壹證法。

1881年,伽菲爾德就任美國第二十任總統。後來,

勾股的證明

人們為了紀念他對勾股定理直觀、簡捷、易懂、明了的證明,就把這壹證法稱為“總統”證法。

勾股定理同時也是數學中應用最廣泛的定理之壹。例如從勾股定理出發逐漸發展了開平方、開立方;用勾股定理求圓周率。據稱金字塔底座的四個直角就是應用這壹關系來確定的.至今在建築工地上,還在用它來放線,進行“歸方”,即放“成直角”的線。

正因為這樣,人們對這個定理的備加推崇便不足為奇了。1955年希臘發行了壹張郵票,圖案是由三個棋盤排列而成。這張郵票是紀念二千五百年前希臘的壹個學派和宗教團體 —— 畢達哥拉斯學派,它的成立以及在文化上的貢獻。郵票上的圖案是對勾股定理的說明。希臘郵票上所示的證明方法,最初記載在歐幾裏得的《幾何原本》裏。

尼加拉瓜在1971年發行了壹套十枚的紀念郵票,主題是世界上“十個最重要的數學公式”,其中之壹便是勾股定理。

2002年的世界數學家大會在中國北京舉行,這是21世紀數學家的第壹次大聚會,這次大會的會標就選定了驗證勾股定理的“弦圖”作為中央圖案,可以說是充分表現了我國古代數學的成就,也充分弘揚了我國古代的數學文化,另外,我國經過努力終於獲得了2002年數學家大會的主辦權,這也是國際數學界對我國數學發展的充分肯定。

今天,世界上幾乎沒有人不知道七巧板和七巧圖,它在國外被稱為“唐圖”(Tangram),意思是中國圖(不是唐代發明的圖)。七巧板的歷史也許應該追溯到我國先秦的古籍《周髀算經》,其中有正方形切割術,並由之證明了勾股定理。而當時是將大正方形切割成四個同樣的三角形和壹個小正方形,即弦圖,還不是七巧板。現在的七巧板是經過壹段歷史演變過程的。

勾股趣事

甚至還有人提出過這樣的建議:在地球上建造壹個大型裝置,以便向可能會來訪的“天外來客”表明地球上存在有智慧的生命,最適當的裝置就是壹個象征勾股定理的巨大圖形,可以設在撒哈拉大沙漠、蘇聯的西伯利亞或其他廣闊的荒原上,因為壹切有知識的生物都必定知道這個非凡的定理,所以用它來做標誌最容易被外來者所識別!?

有趣的是:除了三元二次方程x2 + y2 =z2(其中x、y、z都是未知數)有正整數解以外,其他的三元n次方程xn + yn =zn(n為已知正整數,且n>2)都不可能有正整數解。這壹定理叫做費爾馬大定理(費爾馬是17世紀法國數學家)。