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中國的幾何之父小學生數學故事

故事 時間:2021-08-31 手機版

  中國古代出現過許多偉大的數學家,劉微就是其中比較著名的一位。他是三國時代的魏國人,從小就學習當時最有名的數學著作《九章算術》,成年后更是下了很大功夫。不過,劉微也非常能獨立思考,并不完全迷信書本上的東西。隨著他研究的深入,他發現,《九章算術》也有一些不足,它只著重介紹解題的方法,而對數學原理的理論論證卻不夠。而劉微認為,數學就像樹干上分出許多枝條一樣,是有共通的基本原理的。于是劉微便寫了《九章算術注》,對《九章算術》里的公式和定理提出了比原來更好和更合理的證明。他還對其中的一些重要概念也給出了更加嚴格的定義,為中國古代的數學研究建立了完備的理論。

  劉微不但不迷信書本,迷信前人,敢于提出自己的見解,他對自身的要求也是同樣嚴格,勇于承認自己的無知。比如,關于球體體積計算公式的研究。在《九章算術》里,這個公式很不精確,后來也有人進行了改進的努力,誰知誤差卻更大。劉微提出了前人的錯誤之處,自己試圖提出了一種計算方法,然而卻同樣沒有成功。他就把自己解決問題的思路和沒能解決的問題都寫到了那本《九章算術注》里,并說:留待后人去解決。過了兩百多年,這個問題終于被大數學家祖沖之父子解決了。

  劉微在《九章算術注》里,有很多的數學發現。比如,他正確地說明了正負數的定義,還在世界上最早創造了十進位小數記法。

  然而,劉微最著名的數學成就,是他用割圓術求圓周率的方法。

  劉微先在圓內做一個內接正六邊形。圓內接正六邊形,有一個特點,就是每一條邊長都和圓的半徑相等。這樣一來,圓內接正六邊形的六條邊加起來就等于三倍的直徑長。也就是說,圓內接正六邊形的周長和圓的直徑的比例是3。如果再把圓周分割成12等份,作出圓內接12邊形,那么它的面積和周長就比圓內接正六邊形更接近于圓的面積和周長了。如果再進行細分,作出圓內接正24邊形,正48邊形就會求出更精確的圓周率近似值,運用切圓術,劉微一直割到圓內接正3072邊形,得出圓周率的近似值由分數表示是3927/1250,等于3.1416,這是當時世界上圓周率的最佳近似值。


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