第九十六章 科学交流-《我的三国我当家》
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“请公子试解之。”刘墉恭敬说道。刘墉并非故意做作,他是真心的钦佩赵爽,也为自己是一个中国人而自豪。
赵爽拿出四个同样大小的直角三角形,放到桌上,一阵摆弄,拼成一个以三角形的斜边为边长的正方形。赵爽指着图形道:“先生请看。这个正方形的面积便是弦方,可对?”
“正是。”刘墉笑着配合道。
“这个正方形又是由四个三角形和中间的一个小正方形组成的……”赵爽看了看刘墉,继续道,“三角形的面积和小正方形的面积分别是……”
赵爽一通讲解完毕,笑道:“先生,你觉得在下这个证明法如何?”
“公子这法子倒也巧妙,论证过程也极是严密、合理。”赵爽的脸上顿时露出开心的笑容,不料刘墉却微微一笑,又道,“不过公子,刘墉倒有个更为简便的证明法子。”
“啊?”这可是赵爽最为得意之作啊,刘洪、韩暨大吃一惊,相视一眼,都不敢相信。赵爽更是一愣,还有比我更为巧妙之法?赵爽有些怀疑,不过仍施礼道:“还请先生为赵爽演示一番。”曹操也笑道:“崇如,你快说说你的法子。”
“是,丞相!”刘墉抱拳向在座各位逐一拱手施礼,又从赵爽手上的四个三角形中取出两个,笑道:“只需两个便可。”
赵爽更是一呆,只见刘墉拿着那两个三角形,拼成了一个直角梯形。这个梯形的上、下底分别是三角形的两条直角边,高是两个三角形一条短的直角边与另一个三角形长的直角边之和。
如果设直角三角形的两直角边分别为a、b,斜边为c,按照赵爽的方法,大正方形的面积为c2;也可以是四个三角形的面积加上小正方形的面积即1/2ab×4+(b-a)(b-a),将此式化解后即是a2+b2,因而得到c2=a2+b2;而刘墉的法子则是这样,梯形面积=(上底+下底)×高÷2,即(a+b)×(a+b)÷2,化简得到1/2(a2+b2)+ab;同样,这个梯形是三个直角三角形组成的,面积也可以表示为1/2ab+1/2ab+1/2c2,比较这两个式子同样可得到c2=a2+b2。
两人殊途同归,虽然都是用的面积法,虽然都是等量代换,但无疑刘墉的法子更简便些。不待刘墉演算完成,刘洪、韩暨都是心中一叹,赵爽又输了。赵爽更是面色苍白,他潜心钻研的沤心之作竟让刘墉轻易超越,心中之失落可想而知。
刘墉见赵爽一脸的落寞,心中不忍,便道:“公子也别介怀,刘墉之法的灵感其实全来自于你那副弦图。”
“先生所言当真?”赵爽顿时一呆,又惊又喜。
“刘墉何必欺瞒公子。”刘墉含笑道,“当时刘墉见到公子的弦图就觉得此法极其巧妙而直观,便又想,如能再简便些则更好了。刘墉绞尽脑汁,方想出这个法子。在这点上,你算是刘墉的老师。”刘墉又诚恳道:“公子,你是世上第一个证明勾股定理的人,刘墉极为佩服。”说着,深施一礼。
“先生过誉了。”赵爽又喜又羞,忙将刘墉扶了起来。
曹操组织这次比试的最大目的本是想借赵爽等人来打压一下刘墉。没想到刚比了两轮,刘墉竟连胜两场,曹操顿时有些心灰意冷,没了兴致,便道:“诸位,你们这些所谓的证明可有何实际意义?”曹操虽重视技术,但对其中的科学道理却不感兴趣,也看不懂,他在乎的是生产中的应用,特别是军事上的应用。
刘墉突然想到《海岛算经》上的应用实例,便道:“丞相,数学的应用无所不在。刘墉试举一例,譬如说测量城外石人山的高度,丞相可知有谁能测量么?”
曹操大惊道:“那山极是险峻,攀爬起来极危险……”曹操只知道测山高需要叫人爬到山顶,然后再放一条长绳下来,最后量绳长即可。不过,这样一来除非是有笔直的峭壁,否则测的也只是山的斜边长啊。既然刘墉有如此说法,难道……曹操奇道:“崇如莫非有好的法子?”
刘墉猜中曹操心中所想,拱手微笑道:“丞相,刘墉有一简单法子便可测量。”
曹操又喜又疑,问赵爽等人道:“你们可有法子?”三人对视一眼,一脸的羞赧。曹操只得对刘墉道:“崇如需要哪些材料,可要本相派人协助?”
刘墉笑道:“不须那么麻烦,只需两根一样长短的木杆即可。”
两根木棒就能测出山高?众人闻听都大吃一惊,不敢相信自己的耳朵。
刘墉微微一笑,心道,虽然你们也是大数学家,不过比起你们的后辈,现在还没出世的刘徽,你们的名气还是差了些。
刘徽是公元三世纪世界上最杰出的数学家,他最闻名于世的有两样,一是发明了割圆术,是世界上求出圆周率为3.14的第一人;二是撰写了《九章算术注》,其中第十卷题为《重差》,即《海岛算经》,是我国最早的一部测量学著作。《海岛算经》共设九问,都是用表尺重复从不同位置测望,取测量所得的差数,进行计算从而求得山高或谷深,这就是重差理论。
历史上第一个发现重差理论的便是中年以后的赵爽,不过真正让重差理论用在实际测量中的还是刘徽。所谓重差理论其实就是借助矩、表、绳等简单测量工具,依据相似直角三角形对应边成比例的内在关系,进行测高、望远、量深的理论和方法,实现了人类历史上第一次由直接测量(步量或丈量)向间接测量的飞跃。在测量数学领域上,中国人的成就超越西方世界约一千年,直到今日,重差测量理论和方法在某些场合仍有借鉴意义。
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