公式我都懂,可是為什麼長方形面積=長X寬?

2021-03-01 趣思考

看到面積公式,數學中司空見慣的公式,日常生活中也經常與之打交道的公式。你們是否產生過疑問,為什麼面積公式中使用的是乘法運算?為什麼不是使用加法運算或者其他呢?是誰創造出了這個公式呢?他是怎麼想到的呢?

我試圖去查閱資料,從歷史中去尋找答案。似乎,從古至今對數學感興趣的人的確不是很多。關於數學的歷史寥寥無幾,沒能在歷史中找到答案。

我來嘗試著尋找古人的靈感來源。

很久很久以前,人類來來到了農耕時代。剛開始的時候,荒地有誰開墾所屬權就歸誰,然而,隨著時間的推移,這種方式漸漸地失效了,引發了戰爭,贏得戰爭的人將土地重新分配。

開始的時候,土地分配大概是靠人情關係加上直覺。

「路人甲,出列。你們家有10口人,最東面的那塊地就歸你家了。」一個名不見經傳的小領頭大聲嚷道。

「老李頭,出列,你們家有20口人,最南面的那塊地就歸你家了。」小領頭繼續耀武揚威的叫道。

……

土地就此分配完畢,就像下圖一樣,東一塊西一塊,糊裡糊塗也不知道誰家大誰家小。總之,先湊合著種吧,有總比沒有好。

就這樣稀裡糊塗的到了收糧食繳稅的時候,農民終於還是發現了不對勁,在種地技術差不多,環境差不多的情況下,老李家20口人比路人甲家糧食沒有多出來多少。政府也發現了這個問題。但是目前,大家都沒有好的辦法,畢竟這個時候數學家大概還沒有誕生。但是問題總歸要解決啊。怎麼辦呢?還是跟著感覺走,老李家地少了,那就把路人甲家的地劃分一點給老李家。一家一家依次用這種方法來微調。

一年又一年。

終於有人看到了一整塊土地被分割成一塊又一塊小的土地。看,就像下面的圖這樣。

這個靈感就像幽靈一樣在這個人的腦海中揮之不去。好了,既然這樣的話,地就好分了。如上圖所示,老李家有20口人就分20塊小土地,路人甲家有10口人就分10塊小土地,依次分下去。

剛開始這個方法確實挺奏效,首先,確定一個標準的模板的土地。然後,家裡有幾口人就分幾塊地,的確是個好主意。在這裡,我向這位無名英雄致敬。哈哈哈。

這個方法大家越用越熟練。於是乎,在這群農民實踐家中,漸漸地,有人脫穎而出。順著這個靈感繼續探索。

由上面的方法,我們知道,要想知道這塊地有多大,很簡單,數一數就好了。這塊地為18塊小地。老是數也不是辦法啊,效率太低了。我們來加一加。第一列有6塊小地,第二列有6塊小地,第三列有六塊小地,由此可知,一共有6+6+6=18塊小地,6+6+6=18,這個意味著什麼?意味著6+6+6=3X6。這個時候,恍然大悟,3表示什麼?3表示每一行有3塊小地,6表示每一列有6塊小地,那麼,要知道這一塊土地一共有多少塊小土地不就是用每一行土地塊數X每一列土地塊數。

到了這一步,有個在歷史上沒有留下姓名的數學家總結了一個公式:

長方形的面積=每一列小長方形的數量X每一行小長方形的數量。

這個數學家的總結幫政府人員減輕了很多的工作量。定義一個標準的長方形,到田地裡去丈量。想想,這還是蠻麻煩的。麻煩的地方在於,工作人員又不能扛著這麼大的一個模型到地裡去。還是靠尺子去量一個有一個標準的小地塊。

既然這樣,那我們能不能通過丈量了長度就可以知道這個地能被分成多少塊呢?

比如,我量了一塊地,長為10米,寬為6米。假如,我們定義這個標準的正方形的長為2米,寬為2米。


則,這塊土地的面積=3行X5列=15塊(標準)

假如,我們定義這個標準的正方形的長為1米,寬為1米。

則,長方形的面積=6行X10列=60塊(標準)。這個式子意味著什麼呢?當我們定義標準的小地塊的長和寬都等於1米的時候,那麼,我們丈量的土地的長度就等於列的數量,土地的寬度就等於行的數量。這就是我們後來,為什麼要定義標準的正方形長度為單位1的原因。

由此,我們可以推理得出:

長方形的面積=長X寬

至此,我們就算完成了整個歷史進程的演化了,你看,數學可不就是個探索的過程麼?沒有人生來知道。

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