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沙发
楼主 |
发表于 2014-7-12 18:34:16
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平面几何的意义
就个人经验而言,我相信人的智力懵懂的大门获得开悟往往缘于一些不经意的偶然事件.
罗素说过:“一个人越是研究几何学,就越能看出它们是多么值得赞赏.”我想罗素之所以这么说,是因为平面几何曾经救了他一命的缘故.
天知道是什么缘故,这个养尊处优的贵族子弟鬼迷心窍,想要自杀来结束自己那份下层社会人家的孩子巴望一辈子都够不到的幸福生活.在上吊或者抹脖子之前,头戴假发的小子想到做最后一件事情,那就是了解一下平面几何到底有多大迷人的魅力.而这个魅力是之前他的哥哥向他吹嘘的.估计他的哥哥将平面几何与人生的意义搅和在一起向他做了推介,不然万念俱灰的的头脑怎么会在离开之前想到去做最后的光顾?而罗素真的一下被迷住了,厌世的念头因为沉湎于平面几何而被淡化,最后竟被遗忘了.
罗素毕竟是罗素.平面几何对于我的意义只是发掘了一个成绩本来不错的中学生的潜力,为我解开了智力上的扭结;而在罗素那里,这门知识从一开始就使这个未来的伟大的怀疑论者显露了执拗的本性.他反对不加考察就接受平面几何的公理,在与哥哥的反复争论之后,只是他的哥哥使他确信不可能用其他的方法一步步由这样的公理来构建庞大的平面几何的体系的以后,他才同意接受这些公理.
公元前334年,年轻的亚历山大从马其顿麾师东进,短短的时间就建立了一个从尼罗河到印度河的庞大帝国.随着他的征服,希腊文明传播到了东方,开始了一个新的文明时代即“希腊化时代”,这时希腊文明的中心也从希腊本土转移到了东方,准确地说,是从雅典转移到了埃及的亚历山大城.正是在这个城市,诞生了“希腊化时代”最为杰出的科学成就,其中就包括欧几里德的几何学.因为他的成就,平面几何也被叫作“欧氏几何”.
“欧氏几何”以它无与伦比的完美体系一直被视为演绎知识的典范,哲学史家更愿意把它看作是古代希腊文化的结晶.它由人类理性不可辩驳的几个极其简单的“自明性公理”出发,通过严密的逻辑推理,演绎出一连串的定理,这些在结构上紧密依存的定理和作为基础的几个公理一起构筑了一个庞大的知识体系.世间事物的简洁之美无出其右.
★费马点:法国著名数学家费尔马曾提出关于三角形的一个有趣问题:在三角形所在平面上,求一点,使该点到三角形三个顶点距离之和最小.人们称这个点为“费马点”.这是一个历史名题,近几年仍有不少文献对此介绍.★拿破仑三角形:读了这个题目,你一定觉得很奇怪.还有三角形用拿破仑这个名子来命名的呢!拿破仑与我们的几何图形三角形有什么关系?少年朋友知道拿破仑是法国著名的军事家、政治家、大革命的领导者、法兰西共和国的缔造者,但对他任过炮兵军官,对与射击、测量有关的几何等知识素有研究,却知道得就不多了吧!
史料记载,拿破仑攻占意大利之后,把意大利图书馆中有价值的文献,包括欧几里德的名著《几何原本》都送回了巴黎,他还对法国数学家提出了“如何用圆规将圆周四等分”的问题,被法国数学家曼彻罗尼所解决.据说拿破仑在统治法国之前,曾与法国大数学家拉格朗日及拉普拉斯一起讨论过数学问题.拿破仑在数学上的真知灼见竟使他们惊服,以至于他们向拿破仑提出了这样一个要求:“将军,我们最后有个请求,你来给大家上一次几何课吧!”
你大概不会想到拿破仑还是这样一位有相当造诣的数学爱好者吧!不少几何史上有名的题目还和拿破仑有着关联,他曾经研究过的三角形称为“拿破仑三角形”,而且还是一个很有趣的三角形.
在任意△ABC的外侧,分别作等边△ABD、△BCE、△CAF,则AE、AB、CD三线共点,并且AE=BF=CD,如下图.这个命题称为拿破仑定理.
以△ABC的三条边分别向外作等边△ABD、△BCE、△CAF,它们的外接圆⊙ 、⊙ 、⊙ 、的圆心构成的△ ——外拿破仑的三角形.⊙ 、⊙ 、⊙ 三圆共点,外拿破仑三角形是一个等边三角形,如下图.
△ABC的三条边分别向△ABC的内侧作等边△ABD、△BCE、△CAF,它们的外接圆⊙ 、⊙ 、⊙ 的圆心构成的△ ——内拿破仑三角形⊙ 、⊙ 、⊙ 三圆共点,内拿破仑三角形也是一个等边三角形.如下图.
由于外拿破仑三角形和内拿破仑三角形都是正三角形,这两个三角形还具有相同的中心.少年朋友,你是否惊讶拿破仑是一位军事家、政治家,同时还是一位受异书籍、热爱知识的数学家呢?拿破仑定理、拿破仑三角形及其性质是否更让你非常惊讶、有趣呢?
★欧拉圆:三角形三边的中点,三高的垂足和三个欧拉点〔连结三角形各顶点与垂心所得三线段的中点〕九点共圆〔通常称这个圆为九点圆〔nine-point circle〕,或欧拉圆,费尔巴哈圆.
九点圆是几何学史上的一个著名问题,最早提出九点圆的是英国的培亚敏.俾几〔Benjamin Beven〕,问题发表在1804年的一本英国杂志上.第一个完全证明此定理的是法国数学家彭赛列〔1788-1867〕.也有说是1820-1821年间由法国数学家热而工〔1771-1859〕与彭赛列首先发表的.一位高中教师费尔巴哈〔1800-1834〕也曾研究了九点圆,他的证明发表在1822年的《直边三角形的一些特殊点的性质》一文里,文中费尔巴哈还获得了九点圆的一些重要性质〔如下列的性质3〕,故有人称九点圆为费尔巴哈圆.
九点圆具有许多有趣的性质,例如:
1.三角形的九点圆的半径是三角形的外接圆半径之半;
2.九点圆的圆心在欧拉线上,且恰为垂心与外心连线的中点;
3.三角形的九点圆与三角形的内切圆,三个旁切圆均相切〔费尔巴哈定理〕.
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