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古希腊三大几何问题有哪些

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  古希腊三大几何问题既引人入胜,又十分困难。问题的妙处在于它们看非常简单,而实际上却有着深刻的内涵。以下是学习啦小编为你精心整理的古希腊三大几何问题有哪些,希望你喜欢。

  古希腊三大几何问题概述

  传说大约在公元前400年,古希腊的雅典流行疫病,为了消除灾难,人们向太阳神阿波罗求助,阿波罗提出要求,说必须将他神殿前的立方体祭坛的体积扩大1倍,否则疫病会继续流行。人们百思不得其解,不得不求教于当时最伟大的学者柏拉图,柏拉图也感到无能为力。这就是古希腊三大几何问题之一的倍立方体问题。用数学语言表达就是:已知一个立方体,求作一个立方体,使它的体积是已知立方体的两倍。另外两个著名问题是三等分任意角和化圆为方问题。

  古希腊三大几何问题既引人入胜,又十分困难。问题的妙处在于它们从形式上看非常简单,而实际上却有着深刻的内涵。它们都要求作图只能使用圆规和无刻度的直尺,而且只能有限次地使用直尺和圆规。但直尺和圆规所能作的基本图形只有:过两点画一条直线、作圆、作两条直线的交点、作两圆的交点、作一条直线与一个圆的交点。某个图形是可作的就是指从若干点出发,可以通过有限个上述基本图形复合得到。这一过程中隐含了近代代数学的思想。经过2000多年的艰苦探索,数学家们终于弄清楚了这3个古典难题是“不可能用尺规完成的作图题”。认识到有些事情确实是不可能的,这是数学思想的一大飞跃。

  然而,一旦改变了作图的条件,问题则就会变成另外的样子。比如直尺上如果有了刻度,则倍立方体和三等分任意角就都是可作的了。数学家们在这些问题上又演绎出很多故事。直到最近,中国数学家和一位有志气的中学生,先后解决了美国著名几何学家佩多提出的关于“生锈圆规”(即半径固定的圆规)的两个作图问题,为尺规作图添了精彩的一笔。

  或描述如下:

  这是三个作图题,只使用圆规和直尺求出下列问题的解,直到十九世纪被证实这是不可能的:

  1.立方倍积,即求作一立方体的边,使该立方体的体积为给定立方体的两倍。

  2.化圆为方,即作一正方形,使其与一给定的圆面积相等。

  3.三等分角,即分一个给定的任意角为三个相等的部分。

  古希腊三大几何问题之立方倍积

  关于立方倍积的问题有一个神话流传:当年希腊提洛斯(Delos)岛上瘟疫流行,居民恐惧也向岛上的守护神阿波罗(Apollo)祈祷,神庙里的预言修女告诉他们神的指示:“把神殿前的正立方形祭坛加到二倍,瘟疫就可以停止。”由此可见这神是很喜欢数学的。居民得到了这个指示后非常高兴,立刻动工做了一个新祭坛,使每一稜的长度都是旧祭坛稜长的二倍,但是瘟疫不但没停止,反而更形猖獗,使他们都又惊奇又惧怕。结果被一个学者指出了错误:「稜二倍起来体积就成了八倍,神所要的是二倍而不是八倍。」大家都觉得这个说法很对,於是改在神前并摆了与旧祭坛同形状同大小的两个祭坛,可是瘟疫仍不见消灭。人们困扰地再去问神,这次神回答说:「你们所做的祭坛体积确是原来的二倍,但形状却并不是正方体了,我所希望的是体积二倍,而形状仍是正方体。」居民们恍然大悟,就去找当时大学者柏拉图(Plato)请教。由柏拉图和他的弟子们热心研究,但不曾得到解决,并且耗费了後代许多数学家们的脑汁。而由于这一个传说,立方倍积问题也就被称为提洛斯问题。

  古希腊三大几何问题之化圆为方

  方圆的问题与提洛斯问题是同时代的,由希腊人开始研究。有名的阿基米得把这问题化成下述的形式:已知一圆的半径是r,圆周就是2πr,面积是πr2。由此若能作一个直角三角形,其夹直角的两边长分别为已知圆的周长2πr及半径r,则这三角形的面积就是

  (1/2)(2πr)(r)=πr2

  与已知圆的面积相等。由这个直角三角形不难作出同面积的正方形来。但是如何作这直角三角形的边。即如何作一线段使其长等于一已知圆的周长,这问题阿基米德可就解不出了。

  古希腊三大几何问题之三等分角

  三等分任意角的题也许比那两个问题出现更早,早到历史上找不出有关的记载来。但无疑地它的出现是很自然的,就是我们自己在现在也可以想得到的。纪元前五、六百年间希腊的数学家们就已经想到了二等分任意角的方法,正像我们在几何课本或几何画中所学的:以已知角的顶点为圆心,用适当的半径作弧交角两的两边得两个交点,再分别以这两点为圆心,用一个适当的长作半径画弧,这两弧的交点与角顶相连就把已知角分为二等分。二等分一个已知角既是这么容易,很自然地会把问题略变一下:三等分怎么样呢?这样,这一个问题就这么非常自然地出现了。

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