中国古代数学瑰宝之赵爽弦图
中华文明源远流长,发展进程波澜壮阔,在世界的古老文明中,古埃及、古巴比伦文化早已湮没在历史长河之中;古印度文明屡受摧残而损失殆尽,希腊和罗马也早已失去了往日的荣耀和辉煌。唯有中华文明薪火相传,五千多年虽有起伏跌宕,但却连绵不绝,从未中断。
我国古人很早以前就开始使用“规”和“矩”,而且在甲骨文中就已经出现了这两个字。
我国古代从丰富的实践经验中发现问题,创造了具有中国特色的几何学,既有实际成果又有系统理论。
流传至今最早的一部与数学有关的著作是《周髀》,它是一部主张盖天说的天文学著作,大约成书于公元前1世纪.唐朝的李淳风等在选定数学课本时,将它作为《算经十书》的第一部.并将其称为“周髀算经”。
《周髀算经》记载着一条原理:当直角三角形的一条直角边‘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。
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。”
三国时期吴国的数学家赵爽为《周髀算经》一书作序时,创制了一幅“勾股圆方图”, 以弦为边长得到的正方形是由4个全等的直角三角形再加上中间的一个小正方形组成。“赵爽弦图”证法的基本思想:图形经过割补后,面积不变,这就是中国古代数学中重要的面积“出入相补”原理.是我国古代数学的特色之一.
弦图之美,美在简约,然不失深厚,经典而久远,被誉为“中国数学界的图腾”。2002年北京国际数学家大会依据“赵爽弦图”制作了会标。他用形数结合得到方法,给出了勾股定理的详细证明,后世称这个图形为“赵爽弦图”。
“赵爽弦图”蕴含了丰富的数学知识,不仅在勾股定理的证明中大方光彩,因其蕴含丰富的几何特征,对学生的思维训练也是成效突出、效果不凡。弦图是由直角三形和正方形两类基本图形构成,位置有平行的线段,数量上有相等或互余的角;相等的线段、垂直的线段、勾股定理:形上有四组全等的直角三角形,倘若再一进步模型化,可以提炼出一线三直角(K型图)。
弦图蕴含的割补思想,数形结合思想、图形变换思想更是课堂教学中数学思想渗透的绝佳载体。一个弦图集合了初中平面几何线与形,位置与数量,方法与思想,小身板,大能量,它就是数学教育里的不老神话。广受数学教师和数学爱好者研究,近年来也成为了各地中考的热点问题。