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不知道这些数学家,你的高中数学就算白学

 茂林之家 2016-10-12

虽然课本上有很多关于数学文化的经典内容,但是因为高考对此没有要求,所以一直以来都是大部分老师和学生所忽略的对象。在这样的情况下出现很多学生不知道毕达哥拉斯,欧拉,欧几里得,罗巴切夫斯基等等的现象,也就不足为奇了。鉴于数学文化在增强学生数学学习兴趣的重要作用以及2017年高考数学对数学文化的要求,今天我们以几个重要数学家为例进行简要说明。

给我空间、时间及对数,我就可以创造一个宇宙。

——伽利略

对数在高中数学的学习中一直是同学们头疼的对象。相信如果同学们如果对对数产生的背景及对数的强大功能有所认识的话,你一定会产生一定要搞定它的冲动。相面我们就一起来看看吧。

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16、17世纪之交,随着天文、航海、工程、贸易以及军事的发展,改进数字计算方法成了当务之急。对数发明之前,人们对三角运算中将三角函数的积化为三角函数的和或差的方法已很熟悉,而且德国数学家斯蒂弗尔(M.Stifel,约1487—1567)在《综合算术》(1544年)中阐述了一种如下所示的一种对应关系:

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该关系可被归纳为

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苏格兰贵族纳皮尔在此基础上经过对运算体系的20多年研究,在1614年出版了《奇妙的对数定律说明书》,书中借助运动学,用几何术语阐述了对数方法。对数的发明是数学史上的重大事件,天文学界更是以近乎狂喜的心情迎接这一发明。法国数学家拉普拉斯说 “ 对数的发明使天文学家的寿命延长了一倍。”

这里有一个问题:纳皮尔在讨论对数概念时,并没有使用指数与对数的互逆关系,这是为什么呢?造成这种状况的主要原因是当时还没有明确的指数概念,就连指数符号也是在20多年后的1637年才由法国数学家笛卡儿开始使用。直到18世纪,才由瑞士数学家欧拉发现了指数与对数的互逆关系。在1770年出版的一部著作中,欧拉首先使用来定义

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他指出:“对数源于指数”。对数的发明先于指数,成为数学史上的珍闻。

现在你看到下面的公式是不是倍感亲切呢?

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“数缺形时少直观,形少数时难入微。”

——华罗庚

数形结合是高中数学最重要的四大思想方法之一,在解题过程中简直是手到擒来。法国数学家笛卡尔对数形结合的运用更是出神入化,发展出了一门新的数学学科——解析几何学。

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笛卡尔的主要数学成果集中在他的“几何学”中。在笛卡尔之前,几何与代数是数学中两个不同的研究领域。因此他提出必须把几何与代数的优点结合起来,建立一种“真正的数学”。笛卡尔的思想核心是:把几何学的问题归结成代数形式的问题,用代数学的方法进行计算、证明,从而达到最终解决几何问题的目的。依照这种思想他创立了“解析几何学”。在他的著作《几何》中,笛卡尔将逻辑,几何,代数方法结合起来,通过讨论作图问题,勾勒出解析几何的新方法,从此,数和形就走到了一起,数轴是数和形的第一次接触。并向世人证明,几何问题可以归结成代数问题,也可以通过代数转换来发现、证明几何性质。

这样一来,处理圆锥曲线问题中用到的韦达定理,几何法等重要方法就成了再自然不过的事情了,你是不是觉得圆锥曲线变得简单了起来?

“一尺之锤,日取其半,万世不竭”

——庄子

极限的思想在高中数学的学习中也占有相当重要的地位,解题过程中所用到的特殊值,特殊位置体现。早在先秦时代庄子就提出“一尺之锤,日取其半,万世不竭”,其中就包含了朴素的极限思想。

不知道这些数学家,你的高中数学就算白学刘徽是我国魏晋时期伟大的数学家,中国古典数学理论的奠基人之一。他是我国最早明确主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人。他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是中国最宝贵的数学遗产。刘徽在割圆术中提出的"割之弥细,所失弥少,割之又割以至于不可割,则与圆合体而无所失矣",这可视为中国古代极限观念的佳作。在割圆术中,刘徽已经认识到了现代数学中的极限概念。他所创立的割圆术,是探求圆周率数值的过程中的重大突破。后人为纪念刘徽的这一功绩,把他求得的圆周率数值称为“徽率”或称“徽术”。这是我国古代关于圆周率的研究的一个光辉成就。

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