張景中 彭翕成
初中同學中的“數(shù)學迷”們,誰不喜歡幾何哩.
幾何證題,變化萬千.看起來似乎難以下手的一道題,只要在圖上添上適當?shù)妮o助線,往往就云開霧散,妙趣橫生.
正因為幾何證題變化萬千,所以也就不好做.難就難在看不出一般的規(guī)律.
例如,在△ABC中,已知AB = AC,∠ABC、∠ACB的平分線為BD、CE.求證BD = CE.如圖1,這只要證明△DBC≌△ECB(ASA),問題便可迎刃而解.可是,把已知和求證交換一下,這一換,問題就難多了.
100多年前,德國數(shù)學家雷米歐司公開提出了這個問題.他說,幾何題在沒有證明出來之前,很難說它是難還是易.等腰三角形兩底角的角平分線相等,初中學生都會證.可是反過來,已知三角形的兩條角平分線相等,要證它是等腰三角形,可就不好證了.
后來,德國著名數(shù)學家史坦納解決了這個問題,使它成為一個定理,叫做史坦納-雷米歐司定理.
經(jīng)過名人一做,這個問題也就出了名.有一個數(shù)學期刊還曾經(jīng)公開征求這條定理的證明,收到了形形色色的證法.他們經(jīng)過挑選和整理,得到了60多種證法,編印成了一本書.
到了20世紀60年代,有人用添圓弧的辦法得到了一個十分簡單的證法.從雷米歐司提出問題到找到這個簡單的證法,竟過了100年之久.而且,人們找到了60多種證法,偏偏沒有發(fā)現(xiàn)這個簡單的證法.可見,幾何證題的變化實在是太多了.
幾何證題既然這么千變?nèi)f化,人們自然會想:能不能找到一個固定的方法,不管什么幾何題到手,都可以用這個方法一步一步地做下去,最后,或者證明它,或者否定它呢?
19至20世紀的大數(shù)學家希爾伯特證明:有一類幾何題,可以用一種統(tǒng)一的方法,一步一步地得到最后解答.后來,數(shù)學家塔斯基證明:所有的初等幾何命題,都可以用機械方法找到解答.可是,他的方法太復雜了,即便是使用高速電子計算機,也只能證明一些很平常的定理.
我國著名數(shù)學家吳文俊,提出了用機器證明幾何定理的方法.他用到了我國古代的數(shù)學思想和方法.用這個方法,可以在計算機上證明許多相當復雜的定理,還能證明高等數(shù)學中許多微分幾何的定理.
用機器證明幾何定理,主要的思路是用坐標方法,把幾何問題轉(zhuǎn)化成代數(shù)問題來解決.要是你有志將來研究這方面的問題,從現(xiàn)在起就應(yīng)該好好學習幾何、代數(shù)和解析幾何的基礎(chǔ)知識了!