拥有最多「名称」的定理,是哪个?

作者: 张小英, 罗长文

来源: 原点阅读

发布日期: 2023-08-29 12:32:33

毕达哥拉斯定理,又称勾股定理,是数学中一个重要的定理,描述了直角三角形三边之间的关系。该定理有多种名称和证明方法,反映了其在数学史上的重要性和广泛应用。

古希腊有一位叫毕达哥拉斯的数学家,他去参加一位政要的聚会,大餐迟迟没有上桌。毕达哥拉斯却凝视着脚下排列规则的正方形大理石地砖,陷入了沉思,然后他拿出画笔,蹲在地上勾画出下方的图形。你发现三个正方形面积之间的关系了吗?没错,正方形Ⅰ和Ⅱ的面积相等,而正方形Ⅲ的面积刚好等于正方形Ⅱ面积的两倍,可以视为正方形Ⅰ和Ⅱ的面积之和。

毕达哥拉斯把这个重要的发现做了进一步分析,如果只要求△ABC是一个直角三角形,设AB=c,AC=b,BC=a,则正方形Ⅰ的面积等于直角边a的平方,正方形Ⅱ的面积等于直角边b的平方,正方形Ⅲ的面积等于斜边c的平方。于是他发现了这个影响数学界两千多年的重要定理:直角三角形,其斜边的平方等于另两直角边平方的总和。现在,这个定理就可以表示为a²+b²=c²,这就是后世人们所说的“毕达哥拉斯定理”。

传说毕达哥拉斯发现这个定理之后大为开心,杀了100头牛来祭祀缪斯,于是毕达哥拉斯定理又被后世人称为“百牛定理”。

我国古代称直角三角形为勾股形,并且称短直角边为勾,称长直角边为股,称斜边为弦。早在公元前11世纪,我国周朝数学家商高就提出了“勾三、股四、弦五”的理论,指的是直角三角形的三边长可以分别为3、4、5。这3个数恰好满足3²+4²=9+16=25的关系,所以毕达哥拉斯定理在我国常被称为“勾股定理”,或者“商高定理”。

欧洲中世纪数学水平很低,很多学习者难以理解这个定理,因此法国和比利时戏称勾股定理为“驴桥定理”,意思是“笨蛋的难关”。而有些国家所说的“平方定理”也是指它,估计这与定理中的3个平方数有关。勾股定理有这么多的名字,说明它备受数学爱好者们的青睐。大家纷纷来证明这个定理,据说至今已有500多种证明方法。自然,每一种证法背后都有一个故事。

1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,美国俄亥俄州共和党议员加菲尔德正在散步,欣赏黄昏的美景。他突然发现附近有两个小孩正在聚精会神地谈论着什么,时而大声争论,时而小声探讨。加菲尔德循声向两个小孩走去,只见一个小男孩用树枝在地上画着一个直角三角形。当听到加菲尔德问他在做什么时,那个小男孩问道:“请问先生,如果直角三角形的两条直角边分别为3和4,那么斜边长为多少呢?

”加菲尔德不假思索地答道:“是5呀。”“那么,你能说出其中的道理吗?”小男孩顿了顿声,缓缓抬起头,双眼凝视着对方。加菲尔德沉默了,他竟然答不上来这个问题,心里很不是滋味。于是,他立即返回了家中,开始潜心探讨起小男孩给他留下的难题。1876年4月1日,在《新英格兰教育日志》上登载了一则有关勾股定理的简明证法,这正是加菲尔德经过反复的思考与演算,最终得出的证明方法。

5年后,加菲尔德就任美国第二十任总统。后来,人们为了纪念他对勾股定理直观、简洁的证明,就把这一证法称为“总统证法”。

勾股定理在工程建设、物理领域都有着广泛的应用。比如,操场的旗杆有没有歪,相邻两道墙是否垂直,都可以用勾股定理进行验证。这一定理虽然是直角三角形特有的,但它还能与其他图形相结合,形成各种推论。

比如,三国时期东吴数学家赵爽就曾经设计过一种被称为“赵爽弦图”的图形,其中就蕴含着勾股定理的秘密。赵爽弦图是我国数学史上首次对勾股定理的证明。出于对勾股定理的喜爱,有些人甚至提出,在地球上建造一个象征勾股定理的巨大装置。这个装置可以设在撒哈拉大沙漠、西伯利亚或其他广阔的荒原上,这样只要看到它,“天外来客”就能知道地球上也存在着智慧生命。不过,这一设想的前提是,外星人能理解人类的良苦用心。

当然,相信勾股定理的知名度足够大,对于外星人也不例外!

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