吳國平:中國最早發現勾股定理,但西方為何不承認

2021-01-10 吳國平數學教育

您知道勾股定理嗎?我想這個問題隨便去問十個人,至少有一半以上的人都能回答出來。勾股定理就是指在任何一個直角三角形中,兩條直角邊的平方之和等於斜邊的平方。

勾股定理是中學數學幾何內容需要學習到一個定理,這個定理在我們解決很多幾何綜合問題時都需要用到,而且很多時候還是解題的關鍵。

不過,很多人不知道的是勾股定理除了拿來做題,更對整個數學發展起到非常重要的作用。具體可以說有以下五個方面對數學發展有著深遠的意義:

一、數形結合思想大家都知道,但你不知道的是勾股定理是歷史上第一個把數與形聯繫起來的定理;

二、無理數是怎麼被發現的?勾股定理就起了關鍵作用,直接導致了第一次數學危機,從而也大大加深了人們對數的進一步理解;

三、現在我們去證明勾股定理會顯得很容易,目前已知勾股定理的的證明方法至少有500種以上,但是勾股定理的證明過程可以說是論證幾何的發端;

四、勾股定理是歷史上第—個給出了完全解答過程的不定方程,同時也直接引出了費馬大定理;

五、歐式幾何的《幾何原本》是數學的聖經,而勾股定理是歐氏幾何的基礎定理,被譽為「幾何學的基石」。

勾股定理是人類早期發現並證明的重要數學定理之一,用代數思想解決幾何問題的最重要的工具之一,也是數形結合的紐帶之一。就是這樣一個這麼重要的定理,其實最早發現是我們中國,因此勾股定理在中國又被稱為「商高定理」,但在國外稱之為畢達哥拉斯定理或畢氏定理,勾股定理為什麼會有這麼多名字呢?

商高是公元前11世紀西周時期的人,當時西周還是屬於奴隸社會時期。當時數學家商高就提出「勾三、股四、弦五」。《周髀算經》中記錄著商高同周公的一段對話。商高說:…故折矩,勾廣三,股修四,經隅五。

這段話意思:當直角三角形的兩條直角邊分別為3(勾)和4(股)時,徑隅(弦)則為5。也就是我們最常說的「勾三股四弦五」,根據該典故稱勾股定理為商高定理。

在中國古代,人們把彎曲成直角的手臂的上半部分稱為"勾",下半部分稱為"股"。

因此,勾股定理的內容最早見於商高的話中,所以當時人們就把這個定理叫作商高定理。

在古代中國勾股定理的應用非常廣泛,如戰國時期的古籍《路史後記十二注》中就有這樣的記載:"禹治洪水決流江河,望山川之形,定高下之勢,除滔天之災,使注東海,無漫溺之患,此勾股之所系生也。"這段話的意思是說:大禹為了治理洪水,使不決流江河,根據地勢高低,決定水流走向,因勢利導,使洪水注入海中,不再有大水漫溺的災害,是應用勾股定理的結果。

在公元3世紀的三國時期,趙爽對《周髀算經》內的勾股定理作出了詳細注釋,記錄於《九章算術》中「勾股各自乘,並而開方除之,即弦」。趙爽製作了一幅「勾股圓方圖」,其中更是運用形數結合思想,詳細的給出了勾股定理的證明。

公元前6世紀,古希臘數學家畢達哥拉斯演繹法證明了勾股定理,比商高晚出生五百多年。

公元前4世紀,古希臘數學家歐幾裡得在編著《幾何原本》時,認為這個定理是畢達哥達斯最早發現的,所以他就把這個定理稱為畢達哥拉斯定理,之後這個定理就在西方學術界流傳開,因而西方人都習慣地稱這個定理為畢達哥拉斯定理。

勾股定理作為一個基本的幾何定理,在很多古文明裡都能找到它的影子,如在公元前約三千年的古巴比倫人就知道和運用勾股定理,美國哥倫比亞大學圖書館內收藏著一塊編號為「普林頓322」的古巴比倫泥板,上面就記載了很多勾股數。

古埃及人在建築宏偉的金字塔和測量尼羅河泛濫後的土地時,也應用過勾股定理。

雖然勾股定理國內外叫法不一樣,但它為人類文明進步作出很大貢獻。隨著社會不斷發展,我們也更加清晰的認識到勾股定理的重要性,不管是在高等數學或其他科學領域都有著廣泛的應用。

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