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直观奇妙的“形数”(2)
http://www.100md.com 2020年5月15日 《百科知识》 202010
     形数操作:按每层的折线划分,每个区域是连续的偶数2、4、6、8、10,刚好组成一个长方形数(如图5),由此不难得出:2+4+6+8+10=5×6= 5×(5+1)。

    推而广之,如果长方形数有n层,第n层就有2n个点,则有:2+4+6+…+2n=n(n+1)。

    形数的奇妙性质

    在三角形数和正方形数基础上,如果把三角形数1、3、6、10、15、21、28、36、45、55、66……“一层一层叠加”,就形成了“四面体数”(所谓四面体,是指底面是三角形的锥体):

    1、4、10、20、35、56、84、120……④

    同样,如果把正方形数1、4、9、16、25、36、49、64、81、100……“一层一层叠加”,就形成了“金字塔数”(所谓金字塔,是指底面是正方形的锥体):

    1、5、1 4、3 0、5 5、9 1、1 4 0、204……⑤

    有人突发奇想开始在⑤中探寻恰好是正方形数又是金字塔数的数,结果竟然只有一个,那就是4900。这令人颇感意外。不过,有关自然数、三角形数、正方形数、四面体数、金字塔数之间的奇妙性质,更让人啧啧称奇。

    1.从1开始的连续自然数的立方和,等于相应的三角形数的平方。

    3.任意两个相邻的四面体数的和,都是金字塔数。

    譬如,四面体数④中,1+4=5,4+10=14,10+20=30,20+35=55,35+56=91,56+84=140,84+120=204;而5、14、30、55、91、140、204都是金字塔數。

    或许,正是由于这些具有几何特征的数字的奇妙特性,毕达哥拉斯和他所创立的学派崇尚“万物皆数”,认为“数是万物之源”。即用1表示点,用2表示线,用3表示面,用4表示体(如图9),世间万物皆由点、线、面、体所组成。而1+2+3+4=10,因此,10就可以表示宇宙。

    用现代技术和知识进行评判显然不够客观与科学,不过,毕达哥拉斯发明的“形数”确实让人们认识到自然数的鬼斧神工和奇特绝妙,以上种种便是佐证。

    形数的影响

    “形数”之所以历久不衰,引发关注,除了其巧妙利用数形结合和合情推理的特点之外,能够充分反映出数学内在的奥秘和魅力似乎更具说服力。

    需要说明的是,在公元前6世纪,纸张还没有出现,所以,这种用小石子来研究数的性质的方法,不仅是认识数的一种简洁而直观的方法,更是古希腊人的一种伟大创造。正因为此,英文中的“计算”(calculation)一词来源于拉丁字calculus,而calculus正是小石子的意思。这充分说明了西方人对毕氏“形数”的重视和尊重。就此而言,毕达哥拉斯非同凡响的思维和创新能力理应获得我们的敬仰和钦佩。, http://www.100md.com(林革)
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