挑戰思維極限:勾股定理的365種證明 (電子書)

挑戰思維極限:勾股定理的365種證明 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

李邁新
圖書標籤:
  • 勾股定理
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具體描述

勾股定理到底有多少種不同的證明方法?


Ø 分塊法──
分塊法的主要思想是為瞭證明兩個圖形的麵積相等,先將兩個圖形分割成一些數目相同的圖塊,然後證明每組對應的圖塊麵積相等,即可證明兩個圖形的總麵積相等。
Ø 割補法──
在求不規則幾何圖形麵積的時候,常用的方法是把圖形切下一部分,把切下來的那部分移動到其他位置,拼成一個規則的圖形。這個方法一般稱為割補法。
Ø 反證法──
反證法(又稱背理法)是一種論證方式,它首先假設某命題不成立(即在原命題的題設下,結論不成立),然後推理齣明顯矛盾的結果,從而下結論說原假設不成立,原命題得證。
Ø 解析法──
解析法也叫座標法,其特點是建立座標係,將幾何命題的證明轉換成代數等式的證明。它體現瞭數形結閤的思想,已經成為平麵幾何證明的重要工具。
Ø 長度法──
長度法是用不同的方法計算同一條線段的長度,從而得到不同的代數錶達式,再用等號將它們連接起來,最後對得到的等式進行整理和化簡,便可得到欲證結論。
Ø 方程法──
方程法的主要特點是將得到的代數等式看作方程,即是將等式中的一些量看作已知量,將另一些量看作未知量。然後解這個方程,將未知量變成含有已知量的錶達式,再將得到的錶達式代入欲證等式兩邊進行代數計算,即可得到欲證結論。
不論您是幾何初學者還是數學大傢,在這365種證法中,總有一「款」適閤您!
本書主要介紹瞭勾股定理的365種證明方法,並按證法的類型進行歸納、整理和總結,讓讀者有一個全麵而係統的瞭解。
書中大多數證法用到的知識不超過國中幾何的教學範圍,許多證法思路巧妙,別具一格,對提高讀者的幾何素養大有裨益。本書可以作為廣大中學師生和數學愛好者的參考讀物。

挑戰思維極限:勾股定理的365種證明 (電子書) 書籍簡介 這本名為《挑戰思維極限:勾股定理的365種證明》的電子書,並非一本關於單一數學定理的基礎教材,而是一場深入探討幾何學、代數思維與證明邏輯的深度旅程。本書的核心目標,在於透過對勾股定理(或稱畢氏定理,$a^2 + b^2 = c^2$)的極緻探討,引領讀者超越傳統課本的範疇,領略數學證明之美與多樣性。 本書的結構圍繞著「三百六十五」這個數字展開,暗示著每一天都可以從一個新的角度去審視這個看似簡單的幾何關係。然而,本書的內容遠遠超齣瞭單純的數量堆砌,它更著重於展示不同時代、不同文化背景下的數學傢是如何運用他們獨有的工具和思維模式來構建這些證明的。 第一部分:基礎的再認識與歷史脈絡 在進入複雜的證明之前,本書首先對勾股定理的歷史背景進行瞭細緻的描繪。這部分內容將讀者帶迴古代巴比倫、埃及以及中國的數學文明,探討他們在實踐中如何發現和應用這一關係,而非僅僅停留在形式化的證明階段。 隨後,本書將現代數學的視角引入,清晰闡述瞭勾股定理在歐氏幾何體係中的核心地位。它不僅僅是一個關於直角三角形邊長的等式,更是決定空間測量和三角函數基礎的關鍵。此部分會深入分析勾股定理的逆定理,並探討如何利用反證法來確立其普遍性。 第二部分:幾何證明的藝術——視覺化的力量 本書的重點章節之一,便是對「幾何證明」的全麵梳理。幾何證明依賴於直觀的圖形操作和麵積的等價替換,是勾股定理證明中最具視覺衝擊力的部分。 內容涵蓋瞭: 1. 割補法與重組: 詳細分析瞭中國古代的「弦圖」(或稱「周髀圖」的變體)證明,演示如何通過移動和重新排列構成直角三角形的四個全等三角形以及中間的小正方形,來推導齣大正方形麵積的關係。 2. 相似三角形的應用: 這是歐幾裏得《幾何原本》中採用的經典路徑。本書將分解如何從直角三角形的高線將其分割成兩個與原三角形相似的小三角形,並利用比例關係建立起等式。對於初學者而言,這部分可能會有些抽象,因此書中輔以詳細的步驟圖解,解釋相似比的精確應用。 3. 代數幾何的先聲: 介紹瞭利用圓的性質,特別是切割定理(Power of a Point Theorem)的幾何隱喻來證明此定理的思路,展示瞭將幾何證明與代數概念巧妙結閤的可能性。 第三部分:代數的嚴謹性——從數論到抽象代數 相較於幾何證明的直觀性,代數證明則更側重於符號運算和邏輯推導的嚴密性。本書在這一部分著重於展示數學語言的普適性。 三角函數的內建證明: 探討如何利用正弦和餘弦的定義,並結閤和差化積公式,在三角函數的基礎上反推勾股定理。這揭示瞭定理在平麵三角學中的內生性。 嚮量空間與內積: 對於更高階的讀者,本書介紹瞭在抽象嚮量空間中,勾股定理如何轉化為兩個正交嚮量長度的平方和等於它們嚮量和的平方,這需要對內積空間的概念有初步理解。 數論的視角: 深入探討畢氏三元數(Pythagorean Triples)的生成公式,如 $m^2 - n^2$, $2mn$, $m^2 + n^2$。雖然這並不直接證明定理本身,但它展示瞭該定理在整數係統中的豐富結構和可解性。 第四部分:非歐幾裏得幾何與推廣 勾股定理的威力不僅在於它在平麵上的成立,更在於它在其他幾何體係中的「失效」或「變形」。本書用來挑戰讀者思維的關鍵部分,便是探討在非歐幾何學中的錶現: 1. 球麵幾何: 在球麵上,大圓(Great Circle)代替瞭直線。本書解釋瞭在球麵三角學中,直角三角形邊長關係將如何演變成更複雜的餘弦定律形式,以及何種條件下它會退化為平麵情況。 2. 雙麯幾何: 在負麯率空間中,勾股關係被完全顛覆。本書會展示雙麯幾何中的對應公式,說明麯率如何影響基本的空間度量。 通過比較不同幾何結構下的錶達形式,讀者將能深刻理解勾股定理實際上是「平坦空間」這一特定假設下的產物。 第五部分:跨學科的啟示與哲學思考 最後一部分,本書將目光從純數學的證明轉嚮更廣泛的應用與哲學思考。 物理學中的體現: 闡述勾股定理如何延伸到狹義相對論中的閔可夫斯基時空(Minkowski Spacetime)度量(儘管符號有所不同),以及在光學和電磁學中的實際應用。 證明的美學與效率: 探討不同的證明方法在「優雅性」、「簡潔性」和「普適性」上的差異。哪種證明最能啟發直覺?哪種證明在形式上最無懈可擊?這部分鼓勵讀者建立屬於自己的「最佳」證明視角。 總而言之,《挑戰思維極限:勾股定理的365種證明》不僅僅是數學愛好者的工具書,它更像是一本引導性的思想實驗集。它要求讀者不僅要理解「如何證明」,更要思考「為何如此證明」,從而真正體會到數學真理的層次感和無限的可能性。本書適閤所有對數學證明有濃厚興趣,並渴望突破傳統思維定式的學習者。

著者信息

李邁新,大學雙學位(土木、電腦)畢業,目前從事編程和數學方麵的輔導工作,對平麵幾何有濃厚興趣,喜歡研究一題多解和一題多證。本書耗時四年而成,以饗同好。

圖書目錄

前言
本書約定
第1章 分塊法
 1.1 分塊對應法
 1.2 鑲嵌法
 1.3 十字分塊法
第2章 割補法
第3章 搭橋法
第4章 「化積為方」法
第5章 等積變換法
第6章 拼擺法
第7章 增積法
第8章 消去法
 8.1 倍積法
 8.2 麵積比例法
第9章 同積法
第10章 射影法
 10.1 作斜邊垂線的證法
  10.1.1 利用射影定理證明勾股定理
  10.1.2 投影點過角分線時的證法
  10.1.3 在其他位置作斜邊垂線的證法
 10.2 作直角邊垂線的證法
第11章 長度法
第12章 方程法
第13章 平方差法
第14章 輔助圓法
第15章 相似轉化法
第16章 間接證法
 16.1 反證法
 16.2 同一法
第17章 解析法
 17.1 座標法
 17.2 參數法
 17.3 三角函數法
第18章 特例法
第19章 泛化法
附錄A 證法齣處彙總
附錄B 勾股定理的365種證明有用嗎?
參考文獻
後記

圖書序言

  • EISBN:9789865486280
  • 規格:普通級
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:16.7MB

圖書試讀

  勾股定理是初等幾何的著名定理之一。它的內容為「直角三角形兩直角邊上正方形麵積之和等於斜邊上正方形的麵積」。即「如果直角三角形兩直角邊長度分別為a和b,斜邊長度為c,那麼a2+b2=c2」。
  這個定理的內容簡潔優美,證明方法也是五花八門,各式各樣。從古到今,無數數學傢和數學愛好者都研究過這個定理的證明,得到瞭很多有趣的證法。於是就有瞭一個問題:勾股定理到底有多少種不同的證明方法?這個問題的答案在作者看來是無窮多種,比如從本書中介紹的十字分塊法就可以得到任意數目的分塊方案,每個分塊方案都可以產生一個證法。所以這個問題可以轉化成:勾股定理到底有多少種不同的有代錶性的證明方法?
  本書在前人工作的基礎上,對已有的勾股定理的證法進行整理和改編,去粗取精,並加入瞭56種作者自己發現的證法。最終本書給齣瞭365種不同證法。
  考慮到不同層次讀者的知識程度,本書的內容編排盡量遵循從易到難、從特殊到一般的原則。以分塊法開頭,目的是從一些簡單易懂的例子齣發,讓小學生都能動手進行圖形的裁剪和拼接,加深對這個定理的直覺印象,由此再演變齣割補法和麵積法。對國中生而言,麵積法和相似法都是可以接受的內容,所以一個國中學生經過努力和思考,應該可以看懂書中2/3的內容。最後以泛化法結尾,把勾股定理的結論一般化,符閤一般讀者的認知規律。讀者在閱讀和思考的過程中可以不斷地提升自己的數學修養,體會數學的抽象之美。總之一句話,不論您是幾何初學者還是數學大傢,在這365種證法中,總有一「款」適閤您!
  需要指齣的是,雖然本書的內容為勾股定理的各種證明,但本書的主要目的是挑戰思維極限,這個極限並不是說去刻意追求證法的數量,而是要挑戰讀者的思考極限,能夠將平麵幾何中的常見證明思路結閤起來,學以緻用,理解不同定理間的橫嚮聯繫,達到融會貫通的目的。如果讀者在讀完本書之後,開拓瞭自己的視野,體會到瞭思考的樂趣,甚至能在本書的啟發之下得到新的證法,這將對讀者和作者都是一件很有成就感的事。這纔是挑戰自己思維極限的真正體現。
  本書定稿之前,由李有貴老師和黃小娟同學進行瞭仔細閱讀和校對,修正瞭很多細節性錯誤,使本書得到瞭進一步完善,在這裡嚮他們錶示感謝。由於筆者程度和精力有限,書中的疏漏、錯誤之處難免,敬請廣大中學師生和數學愛好者提齣寶貴意見。
  另外由於篇幅所限,有些證法隻提供瞭證明的思路,省略瞭部分輔助線的作法及詳細證明過程,給廣大讀者留下瞭無限的思考空間。歡迎感興趣的讀者就閱讀過程中的疑惑、想法、建議及書中的一些不完善之處與作者聯繫探討。

用戶評價

评分

從一個數位內容消費者的角度來看,電子書的優勢在於可攜帶性和搜尋功能。但若內容本身不夠紮實,這些優勢也無濟於事。針對《挑戰思維極限:勾股定理的365種證明》這類的專門性書籍,我非常看重其穩定性和易用性。我希望這本書的電子格式能完美支援不同載具的閱讀體驗,尤其是在圖形複雜的數學證明中,縮放和平移功能必須流暢自然,不至於讓讀者在關鍵的幾何作圖上感到睏擾。此外,如果作者能提供一個清晰的索引或分類係統,讓我能快速跳轉到「代數證明」、「幾何重組證明」或是「動態證明」等不同類別,那將大大提升學習效率。這本書的價值,絕不是看過一遍就能完全掌握的,它勢必需要反覆研讀和對照。因此,電子書的穩定性,其實間接影響瞭我們對知識的吸收程度。我更期望,作者能在介紹每種證明時,能盡量使用業界標準的數學符號錶示法,這樣在未來我們若要將書中的概念應用到其他領域時,也能無縫接軌,展現齣高度的專業性。

评分

這本電子書,光看書名《挑戰思維極限:勾股定理的365種證明》,就讓人忍不住嘴角上揚,心頭一緊,感覺是遇上瞭硬仗。坦白說,我對數學的熱情,或許不如某些「數學宅」那樣狂熱,但對事物背後蘊含的邏輯與美感,卻是相當敏銳的。這本書擺明瞭就是要來挑戰我們對這個古老定理的固有認知。我猜想,它絕不會隻是羅列那些教科書上幾種常見的證明方法,然後敷衍瞭事。書名裡的「365種」,這數字本身就帶著一種儀式感,彷彿在暗示,它涵蓋瞭一整年的探索,每天都有新的視角、新的啟發。我期待它能像一把鑰匙,打開我對幾何學沉睡已久的想像力。我想像裡頭可能會有許許多多運用瞭微積分、拓撲學甚至抽象代數思維去重新詮釋畢氏定理的章節,那種跨學科的碰撞,纔是最引人入勝的地方。如果作者能成功地將這些複雜的概念,用深入淺齣、颱灣讀者熟悉的語言重新包裝,讓我在通勤的捷運上也能「恍然大悟」,那這本書的價值可就遠遠超過瞭一般的科普讀物,它會成為我書架上那本隨時可以翻閱,隨時都能激發靈感的「工具書」。我尤其好奇,麵對如此龐大的證明數量,作者是如何維持內容的新鮮感和獨特性的,這纔是真正考驗功力的所在啊。

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說實在話,現在的電子書市場充斥著大量「換湯不換藥」的作品,為瞭追求點閱率和銷量,內容深度往往被犧牲瞭。因此,當我看到這本《挑戰思維極限:勾股定理的365種證明》時,第一反應是懷疑,畢竟要蒐集或創造三百多種不同的證明,工程之浩大,幾乎令人難以置信。然而,正是這種極緻的「偏執」,纔可能孕育齣真正有價值的深度作品。我會特別留意作者在結構安排上的巧思。好的數學書籍不隻是知識的堆疊,更是一種引導讀者心智成長的路徑圖。我希望這本書能將那些看似冷硬的公式,賦予生命和故事性。例如,每一種證明背後可能代錶瞭不同文化、不同時代的數學傢如何思考問題的角度,這纔是「思維極限」的真正含義——打破時間和地域的框架。如果書中能附帶一些歷史註解,或是針對特定證明流派的介紹,那就更棒瞭。光是想像翻閱這本電子書時,指尖滑過螢幕,每滑一下就是一個全新的幾何奧秘,那種滿載而歸的成就感,大概就是所有數學愛好者最渴望的體驗吧。這種追求極緻的精神,纔是吸引我點擊購買的主要誘因。

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我嚮來認為,真正的學習不在於記住多少公式,而在於理解公式的「必然性」。勾股定理,這個我們從小學到大的定理,如果隻停留在「a平方加b平方等於c平方」的層次,那未免太可惜瞭。這本書,從書名推測,顯然是想徹底解構這個「必然性」。對於我這種已經脫離校園體製許久的上班族來說,一本好的數學書,必須能有效地「喚醒」那些塵封已久的記憶,並且用更成熟、更成熟的視角去重新審視。我猜測,這電子書的排版風格想必是極為簡潔有力的,避免過多花俏的圖文乾擾瞭核心的邏輯推演。更重要的是,我期待它能提供足夠的「留白」空間,讓讀者在閱讀完一種證明後,能夠自行嘗試推導變體,而不是被作者牽著鼻子走。如果作者在每組證明之後,能巧妙地設置一些「哲學性的提問」,引導讀者思考這個定理在更高維空間中是否仍然成立,或者在非歐幾裏得幾何中的錶現,那麼這本書的境界就完全不一樣瞭。它不再隻是數學書,而是一本關於「邏輯探索精神」的指南。

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這本電子書的書名實在太有野心瞭,我甚至可以說,它散發著一種古典學者的氣味,那種對知識邊界進行無窮探索的浪漫情懷。我預期這不是一本讓人輕鬆閱讀的閒書,它更像是一場智力的馬拉鬆。真正吸引我的,或許是它隱含的「反建構」意味——它告訴讀者,即使是最基礎、最牢固的知識,也依然有可以被拆解和重組的空間。這種觀點,對於長期在固定框架下思考的職場人士來說,無疑是一種強心劑。我希望作者在收錄這365種證明時,能展現齣如同策展人般的高標準,而非單純的數量堆砌。每一種證明都應該有其獨特的「美感發言權」。如果能在某些極富創意的證明旁,加入作者本人的感性評論,分享當初發現或驗證該證明時的心路歷程,那就太棒瞭。這能將冰冷的數學線條,轉化為一段段引人入勝的個人史詩。最終,我期待的不是記住三百多個證明,而是被這種永不滿足、不斷追求更優解的學術精神所感染,進而將這種思維模式,應用到我日常生活中麵對的各種「難題」上。

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