勾股定理最早是谁提出的

2023-04-28  39

著名的勾股定理是西周数学家商高最早提出来的,称商高定理。

早在公元前11世纪的西周初期,数学家商高曾与辅佐周成王的周公谈到直角三角形具有这样的一个性质:如果直角三角形的两个直角边分别为3和4,则这个直角三角形的斜边为5。利用商高的方法,很容易得到更一般的结论:在直角三角形中,两条直角边的平方和等于斜边的平方。这就是勾股定理或商高定理,西方称之为毕达哥拉斯定理。

勾股定理是一条古老而又应用十分广泛的定理。例如从勾股定理出发逐渐发展了开平方、开立方;用勾股定理求圆周率。据说4000多年前,中国的大禹曾在治理洪水的过程中利用勾股定理来测量两地的地势差。勾股定理以其简单、优美的形式,丰富、深刻的内容,充分反映了自然界的和谐关系。人们对勾股定理一直保持着极高的热情,仅定理的证明就多达几十种,甚至著名的大物理学家爱因斯坦也给出了一个证明。中国著名数学家华罗庚在谈论到一旦人类遇到了“外星人”,该怎样与他们交谈时,曾建议用一幅反映勾股定理的数形关系图来作为与“外星人”交谈的语言。这充分说明了勾股定理是自然界最本质、最基本的规律之一,而在对这样一个重要规律的发现和应用上,中国人走在了前面。

中国最早的一部数学著作——《周髀算经》的开头,记载着一段周公向商高请教数学知识的对话:

周公问:“我听说您对数学非常精通,我想请教一下:天没有梯子可以上去,地也没法用尺子去一段一段丈量,那么怎样才能得到关于天地得到数据呢?”

商高回答说:“数的产生来源于对方和圆这些形体饿认识。其中有一条原理:当直角三角形‘矩’得到的一条直角边‘勾’等于3,另一条直角边‘股’等于4的时候,那么它的斜边‘弦’就必定是5。这个原理是大禹在治水的时候就总结出来的呵。”

从上面所引的这段对话中,我们可以清楚地看到,我国古代的人民早在几千年以前就已经发现并应用勾股定理这一重要懂得数学原理了。稍懂平面几何饿读者都知道,所谓勾股定理,就是指在直角三角形中,两条直角边的平方和等于斜边的平方。如图所示,我们用勾(a)和股(b)分别表示直角三角形得到两条直角边,用弦(c)来表示斜边,则可得:

勾2+股2=弦2

亦即:

a2+b2=c2

勾股定理在西方被称为毕达哥拉斯定理,相传是古希腊数学家兼哲学家毕达哥拉斯于公元前550年首先发现的。其实,我国古代得到人民对这一数学定理的发现和应用,远比毕达哥拉斯早得多。如果说大禹治水因年代久远而无法确切考证的话,那么周公与商高的对话则可以确定在公元前1100年左右的西周时期,比毕达哥拉斯要早了五百多年。其中所说的勾3股4弦5,正是勾股定理的一个应用特例(32+42=52)。所以现在数学界把它称为勾股定理,应该是非常恰当的。

在稍后一点的《九章算术一书》中,勾股定理得到了更加规范的一般性表达。书中的《勾股章》说;“把勾和股分别自乘,然后把它们的积加起来,再进行开方,便可以得到弦。”把这段话列成算式,即为:

弦=(勾2+股2)(1/2)

亦即:

c=(a2+b2)(1/2)

中国古代的数学家们不仅很早就发现并应用勾股定理,而且很早就尝试对勾股定理作理论的证明。最早对勾股定理进行证明的,是三国时期吴国的数学家赵爽。赵爽创制了一幅“勾股圆方图”,用形数结合得到方法,给出了勾股定理的详细证明。在这幅“勾股圆方图”中,以弦为边长得到正方形ABDE是由4个相等的直角三角形再加上中间的那个小正方形组成的。每个直角三角形的面积为ab/2;中间懂得小正方形边长为b-a,则面积为(b-a)2。于是便可得如下的式子:

4×(ab/2)+(b-a)2=c2

化简后便可得:

a2+b2=c2

亦即:

c=(a2+b2)(1/2)

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商高定理商高是公元前十一世纪的中国人。当时中国的朝代是西周,是奴隶社会时期。在中国古代大约是战国时期西汉的数学著作&nbsp;《周髀&nbsp;算经》中记录着商高同周公的一段对话。商高说:“…故折矩,勾广三,股修四,经隅五。”商高那段话的意思就是说:当直角三角形的两条直角边分别为3(短边)和4(长边)时,径隅(就是弦)则为5。以后人们就简单地把这个事实说成“勾三股四弦五”。这就是著名的勾股定理&nbsp;关于勾股定理的发现,《周髀算经》上说:“故禹之所以治天下者,此数之所由生也。““此数“指的是“勾三股四弦五“,这句话的意思就是说:勾三股四弦五这种关系是在大禹治水时发现的毕达哥拉斯定理在国外,相传勾股定理是公元前500多年时古希腊数学家毕达哥拉斯首先发现的。因此又称此定理为“毕达哥拉斯定理”。法国和比利时称它为“驴桥定理”,埃及称它为“埃及三角形”等。但他们发现的时间都比我国要迟得多赵爽与勾股定理赵爽的这个证明可谓别具匠心,极富创新意识。他用几何图形的截、割、拼、补来证明代数式之间的恒等关系,既具严密性,又具直观性,为中国古代以形证数、形数统一、代数和几何紧密结合、互不可分的独特风格树立了一个典范。以后的数学家大多继承了这一风格并且代有发展。例如稍后一点的刘徽在证明勾股定理时也是用的以形证数的方法,只是具体图形的分合移补略有不同而已中国古代数学家们对于勾股定理的发现和证明,在世界数学史上具有独特的贡献和地位。尤其是其中体现出来的“形数统一”的思想方法,更具有科学创新的重大意义。事实上,“形数统一”的思想方法正是数学发展的一个极其重要的条件。正如当代中国数学家吴文俊所说:“在中国的传统数学中,数量关系与空间形式往往是形影不离地并肩发展着的十七世纪笛卡儿解析几何的发明,正是中国这种传统思想与方法在几百年停顿后的重现与继续伽菲尔德与勾股定理总统为什么会想到去证明勾股定理呢?难道他是数学家或数学爱好者?答案是否定的.事情的经过是这样的在1876年一个周末的傍晚,在美国首都华盛顿的郊外,有一位中年人正在散步,欣赏黄昏的美景,他就是当时美国俄亥俄州共和党议员伽菲尔德.他走着走着,突然发现附近的一个小石凳上,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.由于好奇心驱使伽菲尔德循声向两个小孩走去,想搞清楚两个小孩到底在干什么.只见一个小男孩正俯着身子用树枝在地上画着一个直角三角形.于是伽菲尔德便问他们在干什么?只见那个小男孩头也不抬地说:“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?”伽菲尔德答到:“是5呀.”小男孩又问道:“如果两条直角边分别为5和7,那么这个直角三角形的斜边长又是多少?”伽菲尔德不加思索地回答到:“那斜边的平方一定等于5的平方加上7的平方.”小男孩又说道:“先生,你能说出其中的道理吗?”伽菲尔德一时语塞,无法解释了,心理很不是滋味于是伽菲尔德不再散步,立即回家,潜心探讨小男孩给他留下的难题。他经过反复的思考与演算,终于弄清楚了其中的道理,并给出了简洁的证明方法应用就是求题,直角三角形知道2长边求第3边长</p

在中国,《周髀算经》记载了勾股定理的公式与证明,相传是在商代由商高发现,故又有称之为商高定理;三国时代的赵爽对《周髀算经》内的勾股定理作出了详细注释,又给出了另外一个证明[5]。法国和比利时称为驴桥定理,埃及称为埃及三角形。我国古代把直角三角形中较短的直角边叫做勾,较长的直角边叫做股,斜边叫做弦。

勾股定理最早应该是周朝数学家商高提出来的。公元前十一世纪,周朝数学家商高就提出“勾三、股四、弦五”。在西方,最早提出并证明此定理的为公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派,他们用演绎法证明了直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和。

勾股定理是一个基本的几何定理,指直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方。中国古代称直角三角形为勾股形,并且直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦,所以称这个定理为勾股定理,也有人称商高定理。

勾股定理现约有500种证明方法,是数学定理中证明方法最多的定理之一。勾股定理是人类早期发现并证明的重要数学定理之一,用代数思想解决几何问题的最重要的工具之一,也是数形结合的纽带之一。

商高是公元前十一世纪的中国人。当时中国的朝代是西周,处于奴隶社会时期。在中国古代大约是西汉的数学著作《周髀算经》中记录着商高同周公的一段对话。周公问商高:“天不可阶而升,地不可将尽寸而度。”天的高度和地面的一些测量的数字是怎么样得到的呢?商高说:“故折矩以为勾广三,股修四,经隅五。”即我们常说的勾三股四弦五。什么是“勾、股”呢?在中国古代,人们把弯曲成直角的手臂的上半部分称为“勾”,下半部分称为“股”。商高答话的意思是:当直角三角形的两条直角边分别为3(短边)和4(长边)时,径隅(就是弦)则为5。以后人们就简单地把这个事实说成“勾三股四弦五”。由于勾股定理的内容最早见于商高的话中,所以人们就把这个定理叫做“商高定理”。

关于勾股定理的发现,《周髀算经》上说:“故禹之所以治天下者,此数之所由生也。”“此数”指的是“勾三股四弦五”,这句话的意思就是说:勾三股四弦五这种关系是在大禹治水时发现的。

世界上最先证明勾股定理的人,是古希腊数学家毕达哥拉斯,但谁也未见过他的证法。目前所能见到的最早的一种证法,属于古希腊数学家欧几里得,他的证法采用演绎推理的形式,记载在世界上数学名著《几何原本》里。

在我国,最先明确地证明勾股定理的人,是三国时期的数学家赵爽。

赵爽的证法很有特色。首先,他作4个同样大小的直角三角形,将它们拼成设定的形状,然后再着手计算整个图形的面积。显然,整个图形是一个正方形,它的边长是C,面积为C2。另一方面,整个图形又可以看作是4个三角形与1个小正方形面积的和。4个三角形的总面积是2ab,中间那个小正方形的面积是(b-a)2,它们的和是2ab+(b-a)2=a2+b2。比较这两种方法算出的结果,就有,

a2+b2=c2。

赵爽的证法鲜明地体现了我国古代证题术的特色。这就是先对图形进行移、合、拼、补,然后再通过代数运算得出几何问题的证明。这种方法融几何代数于一体,不仅严谨,而且直观,显示出与古代西方数学完全不同的风格。

比赵爽稍晚几年,我国数学家刘徽发明了一种更巧妙的证法。在刘徽的证法里,已经用不着进行代数运算了。

刘徽想:直角三角形3条边的平方,可以看作3个不全相等的正方形,这样,要证明勾股定理,就可以理解为要证明:两条直角边上的正方形面积之和,等于斜边上正方形的面积。

于是,刘徽首先作出两条直角边上的正方形,他把由一条直角边形成的正方形叫做“朱方”,把由另一条直角边形成的正方形叫做“青方”,然后把图中标注有“出”的那部分图形,移到标注有“入”的那些位置,就拼成了图中斜置的那个正方形。刘徽把斜置的那个正方形叫做“弦方”,它正好是由直角三角形斜边形成的一个正方形。

经过这样一番移、合、拼、补,自然而然地得出结论:

朱方十青方=弦方。

即a2+b2=c2。

“青朱出入图”,这是一幅多么神奇的图啊!甚至不用去标注任何文字,只要相应地涂上朱、青两种颜色,也能把蕴含于勾股定理中的数学真理,清晰地展示在世人面前。

我国著名数学家华罗庚认为,无论是在哪个星球上,数学都是一切有智慧生物的共同语言。如果人类要与其他星球上的高级生物交流信息,最好是送去几个数学图形。其中,华罗庚特别推荐了这幅“青朱出入图”。

我们深信,如果外星人真的见到了这幅图,一定很快就会明白:地球上生活着具有高度智慧和文明的友邻,那里的人们不仅懂得“数形关系”,而且还善于几何证明。

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