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定理:周髀算经击败了欧几里德
送交者: 定理 2009年04月10日21:21:29 于 [教育学术] 发送悄悄话
定理:在勾股定理上,周髀算经击败了欧几里德 -- 从严格的西方学术标准而言 武士过招,用剑; 学者比高低,用理论模型。 如何用理论模型比高低?粗看,一个模型无非一堆句子:定义、假设(误译成‘公理’)、定理、推论。但透过这堆句子细看,能辨出美或丑,肤浅或深刻,笨重或优雅。当然,这视乎观者的眼光和修养(就象欣赏美女时的‘曾见沧海难为水’),但有些比较是很明显的:给定同一个现象,如果学者A用了比学者B更少和更质朴的定义和假设(B的假设意味着A的假设,而A的假设不一定意味着B的假设),那么A就打败了B。 一个好例子,就是《周髀算经》和欧几里德对勾股定理所各自提出的证明。 先看欧几里德的证明: 欧几里德的证明,若要全写出来,很长。在此只钩勒如下: A、图中的粉色正方形的面积=三角形FCB的面积的两倍; B、三角形FCB的面积=三角形ADB的面积,因为二者全等; C、三角形ADB的面积的两倍=图中的粉色长方形的面积。 所以,图中的粉色正方形的面积=图中的粉色长方形的面积。 同理,图中的蓝色正方形的面积=图中的蓝色长方形的面积。 D、粉色长方形+蓝色长方形=以弦为边的正方形。这与上两行结合,于是--- 证毕。 以上的步骤,若要真的成为证明,欧几里德需要严格地假设或定义出: 一、一个正方形的面积的算法(否则他的步骤A通不过); 二、一个任意三角形的面积的算法(否则他的步骤A通不过); 三、两个任意三角形全等的条件(否则他的步骤B通不过); 四、一个长方形的面积的算法(否则他的步骤C通不过); 五、假设:一个平面图形的面积=对它作有限分割之后、各部份面积的总和(否则他的步骤D通不过)。 这里,最麻烦的是要定义一个任意三角形的面积的算法。尽管‘底乘以高除以2’这种算法看上去很直观,人类要等到最近两百年,才真正在严格意义上懂得甚么叫一般几何图形的‘面积’。 现在转头看《周髀算经》的一掌亢龙有悔: 为了清楚,把它的前后各步骤全写出来: 先玩几下拼图: A、取任一直角三角形,放在上图左上角从左到右数第二个‘朱幂’的位置,叫它甲; B、取同一直角三角形的副件,以其短边贴着甲的长边,顶点重合地放在上图左上角从左到右数第三个‘朱幂’的位置,叫它乙; C、上述两三角形在‘朱幂’处的两个角是互补的(这是由A和B推出的),所以在上图中、用粗线画出的四边形的顶点的内角是个直角; D、取同样步骤,用另外两个该直角三角形的副件,丙和丁,砌出上图中、用粗线画出的整个四边形,丙居右下方,丁居左下方;而且与C同理可证,此四边形每个顶点的内角都是直角; E、由于此四边形每边都是那直角三角形的弦,此四边形乃以该弦为边的正方形; 再作两个关键的图形重组: F、把乙搬到甲的左上面、图中左上角‘朱幂’的位置,与甲拼成一竖放的长方形(之所以是长方形,是因为两三角形相贴的两内角互补); G、把丙搬到丁的左下面、图中左下角‘朱幂’的位置,与丙拼成一横卧的长方形(之所以是长方形,是因为相贴的两内角互补); 最后,在视角上的作一飞跃: H、以直角三角形的弦为边的正方形(图中粗线界定者)=F和G两步所述的两个长方形 加上 图中央的‘黄幂’; I、上述等式的右方=以直角三角形的短边为边的正方形 加上 以直角三角形的长边为边的正方形; 所以,以弦为边的正方形的面积=以短边为边的正方形的面积+以长边为边的正方形的面积, 证毕。 要把以上各步变成一个证明,《周髀算经》只需如下的定义或假设: 一、上列的欧几里德的条件一(一个正方形的面积的算法); 二、上列的欧几里德的条件四(一个长方形的面积的算法); 三、上列的欧几里德的条件五(一个平面图形的面积=对它作有限分割之后、各部份面积的总和;《周髀算经》在上面的拼图游戏,用的就是这一假设;可称之为‘定理氏所蒸馏出来之拼图公理’,哈)。 妙就妙在,《周髀算经》根本不须欧几里德的条件二和三。既不用假设甚么叫三角形全等,更不用涉足一般图形的面积的算法、这个要用到现代量度理论才能弄得清的泥潭。 所以,为了同样的收益(勾股定理),欧几里德付出了五个条件的代价,其中一个(‘面积的算法’)还挺昂贵,而《周髀算经》只用了这五个条件中最不昂贵的三个。 二者高下立见。 故本定理曰:周髀算经 克 欧几里德 于 勾股定理。
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    呵呵,刷标语专业户到此一游来了。 - 定理 04/11/09 (190)
        你声嘶力竭,只能自暴无能而已。 - 定理 04/12/09 (164)
        先砸了再说  /无内容 - 万尊 04/11/09 (174)
      怎么能说明丁的hypotenuse - 要饭花子 04/10/09 (376)
          What's the difference? - 要饭花子 04/11/09 (290)
            It's a special case versus - 定理 04/11/09 (260)
              i know. but seems that - 要饭花子 04/11/09 (232)
                《周髀算经》does not even need to - 定理 04/11/09 (254)
                  i agree with you on that  /无内容 - 要饭花子 04/11/09 (182)
          根本不需要三角概念.是方的四角概念.  /无内容 - 万尊 04/11/09 (173)
            请详述。  /无内容 - 定理 04/11/09 (184)
  很好 但是 还不够根本 - 万尊 04/10/09 (187)
      面积的根本定义在方 三角是半方  /无内容 - 万尊 04/10/09 (151)
        你这句话本身就是个假设, - 定理 04/10/09 (140)
          不是假设 而是 That's what I mean! - 万尊 04/10/09 (134)
            你本身就是个假设, - 定理 04/10/09 (147)
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