解題中的數(shù)學(xué)史議論文
解題的真正快樂(lè)來(lái)源于我們對(duì)數(shù)學(xué)題的深入探究以及對(duì)其內(nèi)在美的體悟.許多經(jīng)典試題的背后都隱藏著一段極為精彩的數(shù)學(xué)故事.現(xiàn)在,讓我們跟隨著這些題目,走一趟奇妙的歷史與文化之旅吧,
一、穿越時(shí)空的畢達(dá)哥拉斯形數(shù)
解后語(yǔ) 通過(guò)形數(shù),畢達(dá)哥拉斯學(xué)派在世界數(shù)學(xué)史上首次建立了數(shù)和形之間的聯(lián)系,有效地印證了該學(xué)派“萬(wàn)物皆數(shù)”的觀點(diǎn).另外,畢達(dá)哥拉斯還給出了形數(shù)的有趣性質(zhì),比如:兩個(gè)相鄰三角形數(shù)之和是正方形數(shù),即N(n,3)+N(n+1,3)=N(n+1,4).
畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的學(xué)者甚至將這種數(shù)形結(jié)合的思想推廣到三維空間,從而構(gòu)造出了立體數(shù).例如,前四個(gè)三棱錐數(shù)為
時(shí)光倒流,2006年高考廣東理科卷中出現(xiàn)了一道以“三棱錐數(shù)”為背景的試題:
;f(n) =
。ù鸢赣胣表示).
由此可見(jiàn),畢達(dá)哥拉斯形數(shù)是多么神奇,充滿了無(wú)窮的魅力.
二、經(jīng)久不衰的阿波羅尼斯圓
古希臘數(shù)學(xué)家阿波羅尼斯在他的巨著《圓錐曲線論》中有一個(gè)著名的幾何問(wèn)題:“在平面上給定兩點(diǎn)A,B,設(shè)P點(diǎn)在同一平面上且滿足
,當(dāng)λ>0且λ≠1時(shí),P點(diǎn)的軌跡是一個(gè)圓.”這個(gè)圓我們就稱(chēng)之為“阿波羅尼斯網(wǎng)”.
例2 (2008年高考江蘇卷)若AB=2,AC= BC,則S△ABC的最大值是
阿波羅尼斯圓在高考中已出現(xiàn)過(guò)多次,如2006年四川理科卷的第6題,201 3年江蘇卷的第17題,等等.
關(guān)于阿波羅尼斯的生平事跡記載并不多,但他的著作對(duì)數(shù)學(xué)的發(fā)展具有十分重大的影響.他是利用數(shù)學(xué)方法研究天文學(xué)(即用幾何的模型去解釋星球理論)的重要?jiǎng)?chuàng)始人,他與歐幾里得、阿基米德合稱(chēng)為古稀臘亞歷山大前期三大數(shù)學(xué)家.
三、妙趣橫生的米勒問(wèn)題
在《100個(gè)著名初等數(shù)學(xué)問(wèn)題――歷史和解》這本書(shū)中有個(gè)著名的雷奇奧莫塔努斯( Regiomontanus)的極大值問(wèn)題:在地球表面的什么部位,一根垂直的懸桿呈現(xiàn)最長(zhǎng)?(即在什么部位,可見(jiàn)角為最大?)
這個(gè)問(wèn)題是德國(guó)數(shù)學(xué)家J.米勒于1471年向教授C.諾德?tīng)柼岢龅,這是載入古代數(shù)學(xué)史的第一個(gè)極值問(wèn)題,它最初源于米勒對(duì)與欣賞美術(shù)作品有關(guān)的數(shù)學(xué)問(wèn)題的思考.
例3 如圖5,有一壁畫(huà),最高點(diǎn)A處離地面4m,最低點(diǎn)B處離地面2m,若從離地高1.5 m的C處觀賞它,則當(dāng)視角θ最大時(shí),C處離開(kāi)墻壁
解后語(yǔ) :米勒問(wèn)題通常也稱(chēng)為最大視角問(wèn)題,除了欣賞壁畫(huà)外,在生活中它還有其他的表現(xiàn)形式,比如,
在某場(chǎng)足球比賽中,已知足球場(chǎng)寬為90m,球門(mén)寬為7. 32 m,一名隊(duì)員沿邊路帶球突破時(shí),距底線多遠(yuǎn)處射球,所對(duì)球門(mén)的張角最大?
不僅如此,在水利工程測(cè)量和水文測(cè)驗(yàn)的實(shí)際工作中,米勒問(wèn)題對(duì)提高測(cè)量精度具有重大的指導(dǎo)作用.
下面給出一般化的“米勒問(wèn)題”:
已知點(diǎn)A,B是∠MON的'邊ON上的兩個(gè)定點(diǎn),點(diǎn)C是邊OM上的動(dòng)點(diǎn),則當(dāng)C在何處時(shí),∠ACB最大?
上述問(wèn)題的結(jié)論稱(chēng)之為“米勒定理”:已知點(diǎn)A,B是∠MON的邊ON上的兩個(gè)定點(diǎn),點(diǎn)C是邊OM上的動(dòng)點(diǎn),則當(dāng)且僅當(dāng)△ABC的外接圓與邊OM相切于點(diǎn)C時(shí),∠ACB最大,此時(shí)OC=
米勒問(wèn)題在高考題中頻頻亮相,常常以解析幾何、平面幾何和實(shí)際應(yīng)用為背景進(jìn)行考查.以下一題請(qǐng)同學(xué)們動(dòng)筆練一練,從中感悟一下米勒問(wèn)題的魅力,
綜合以上例子不難看出,許多“相貌平平”的數(shù)學(xué)題尤其是高考題竟然蘊(yùn)含著如此濃厚的歷史氣息.因此,對(duì)于解題,解法的多樣性固然精彩,然而更重要的是要了解一些數(shù)學(xué)史方面的知識(shí),理清著名數(shù)學(xué)問(wèn)題的來(lái)龍去脈,使我們知其然,更知其所以然.
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