数学王子的速算法十八世纪,德国诞生了一名伟大的科学家高斯(Gauss, Carl Friedrich, 1777-1855),他是当代最杰出的天文学家和数学家 。
有「数学王子」之称的高斯是近代数学的奠基者之一,可以与 阿基米德丶牛顿丶尤拉并列 。高斯年幼时已表现出超卓的数学才华 。
当他还在念小学时,某天老师要求学生们计算以下的算式: 1 + 2 + 3 + … + 100对於小学生来说,这是一条不简单的加法运算 。然而高斯却能轻易地把正确答案5050写出 。
究竟高斯用了甚麽方法,可以如此快速地计算出结果呢?原来他发现,先把1与100相加,得到101;2与99相加,也得出101;再一直加下去,共有50个101,因此这个算式的结果是101 50 = 5050 。高斯就是这样巧妙地利用运算的规律迅速地解决了问题 。
你明白个中的奥妙之处吗?事实上,我们可用公式来计算首n个正整数的和,即1 + 2 + 3 + … + n 。同时,这个公式亦是三角形数通项的公式 。
巧量金字塔 ── 泰勒斯泰勒斯(Thales,约公元前625 - 公元前574),生於小亚细亚西南海岸米利都,是古希腊的数学家丶天文学家和哲学家 。泰勒斯是一个很精明的商人,由於他预见橄榄油果会丰收,藉着租借及出售制造橄榄油的设备,而赚了不少钱,使他有足够的金钱作科学研究及旅行之用 。
泰勒斯喜欢四处旅行,相传他在埃及游历时,法老王命令祭师们量度金字塔(法老王的坟墓)的高度,祭师们为此而大伤脑筋 。为了帮助祭师们解决困难,於是泰勒斯利用一个巧妙的方法量度金字塔的高度 。
泰勒斯在金字塔的旁边竖立一条木柱,当木柱的影子的长度和木柱的长度相等时,只要量度金字塔的影子的长度,便可得出金字塔的高 。由此可见泰勒斯的数学及科学才能 。
毕达哥拉斯和三角形数 谈到毕达哥拉斯 (Pythagoras,约公元前551-公元前479),我们最熟悉的是「毕氏定理」 。然而,毕达哥拉斯最热衷的,原来并不是几何学 。
毕达哥拉斯是古希腊数学家,他认为每个数字都具有独特的个性,有善有恶 。他更认为 10 是一个完美的数字丶神妙莫测 。
这是因为 10 是首四个正整数 1丶2丶3 和 4 之和,是一个三角形数 。在音乐上,若拉紧一条长度为 1 单位的弦可发出一个音调 do,把弦的长度改为这四个正整数的比:丶和,所发出的便分别是fa丶so和高一均的do等主要音调 。
毕达哥拉斯创立了一个学派,名为毕达哥拉斯学派 。这个学派的组织十分严密,并且带有浓厚的宗教色彩 。
他们认为数是万物的根源 。他们研究数,不是为了实际的应用,而是为了透过对数的认识,揭露宇宙的永恒真理 。
可惜的是,由於学派严守保密的原则,所以很多研究成果都已失传了 。叙拉古的数学家──阿基米德 阿基米德 (Archimedes,约公元前287 - 公元前212),生於希腊的叙拉古,父亲是位天文学家 。
阿基米德从小就受到良好的教育,年青时曾赴亚历山大学习数学 。皇冠的体积有一次,叙拉古的亥厄洛国王叫金匠制造一顶纯金的皇冠,却怀疑金匠隐匿了其中一些金子 。
金匠矢口否认,而且证实皇冠的重量与国王所给金子重量相等 。国王一时束手无策,便请阿基米德帮忙 。
阿基米德日思夜想着解决的方法 。他知道即使不同质料的重量相同,其体积是不一样的,所以可从皇冠的体积,来鉴定皇冠是否由纯金所制成,但却苦无求得皇冠体积的方法 。
一次,阿基米德在浴盆洗澡时,看到水从盘中徐徐流出,因而悟到可以用排水法来求出皇冠的体积 。若把皇冠放入盛满水的盘中,所排出的水的体积,便是皇冠的体积了 。
就这样,阿基米德为国王解决了这个疑难,证明金匠的确在皇冠中掺入了白银 。不要弄坏我的图「不要弄坏我的图」──这是阿基米德最后的一句话 。
公元 212 年,罗马人攻入叙拉古 。相传当时阿基米德正在研究数学,一名罗马兵闯进了阿基米德的家中,并踩在几何图形上 。
阿基米德并没有注意对方是谁,便喊叫说:「不要弄坏我的图」,结果被那名士兵杀死了 。测量大师──海伦海伦 (Heron of Alexandria,约1世纪) 生於埃及,是古希腊数学家丶力学家丶机械学家和测量家,曾在罗马帝国的着名学术研究城市亚历山大教授数学丶物理学等 。
海伦十分着重数学的实际应用,这可以从他的着作《测地术》丶《几何》丶《体积求法》中略知一二 。《测地术》更被古代的人们采用了数百年之久 。
除此之外,他曾替欧几里得 (Euclid,约公元前330─公元前275)的《几何原本》作注释及补充 。海伦以解决几何测量问题而闻名 。
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