小学数学故事:日神提出的难题

2020年10月9日 | 编辑 shuxueting | 栏目: 数学故事.

小学数学张老师

小学数学故事:日神提出的难题

  传说在公元前4世纪,古希腊的雅典流行一种病疫,为了消除灾难,雅典人向日神求助。日神说:“如果要使病疫不流行,除非把我殿前的立方体香案的体积扩大一倍。”这个条件使雅典人很高兴,他们认为这是容易做到的,于是把旧香案的各棱放大一倍,做了一个新的立方体香案。然而疫势反而更加猖獗。当雅典人再去祈祷日神时,他们才知道新香案的体积并不是旧香案的两倍。这就难住了当时的人们,连最有名的学者柏拉图也感到无能为力。

  这就是几何作图中著名的倍立方体问题。用数学语言来表达,就是:“已知一方立体,求作另一方体,使它的体积等于已知立方体的两倍。”这一问题与三等分角问题、化圆为方问题,构成了初等几何作图中的三大作图不能问题。

  倍立方体问题之所以不能解决,是因为作图时只能使用圆规和无刻度的直尺。这是古希腊人对作图的要求。欧几里德还在他的《几何原本》中,明文提出几何作图的规定:在作图时只能用直尺和圆规,这种直尺是没有刻度的,只能用来“过两点作直线或延长线段”。圆规只能作圆或画弧。而且任何作图题中只能有限次地使用直尺和圆规,这一规定一直延续至今,利用直尺、圆规可以作三种基本图形:画线、作圆、求交点。凡是能由这三种基本技术经过有限次复合而成的图形才算是用直尺和圆规作图,否则就是作图不能问题。倍立方体问题就是如此,假设已知立方体的棱长是1个单位,那么这个立方体的体积便是1的3次方等于1。根据需求,要求作的立方体的体积是原立方体的两倍,即1×2=2,所以求作的立方体的棱长为2的立方根这一个无理数,通过有限次画线、作圆、求交点是无法作出长为2的3次根的线段的,所以倍立方体问题是不可能用直尺和圆规来解决的。

书凯课堂小学数学

标签: ,

发表评论