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拜见了几何学之父欧几里得,皓天和鹏飞正准备穿越回现代,却见欧几里得从托勒密王宫里气愤地走了出来,嘴里还嘟囔着:在几何学世界里,你一个国王算什么?难道缪斯之神会专门为你留一条理解几何学的地下通道?
“欧几里得被气跑了,我们去瞧瞧!”
欧几里得并没有回家,他们尾随着欧几里得,来到一处院子,里面有几个十几岁的少年围在沙盘前争论着什么。
其中一个少年得意地笑着:“这样我就把角三等分了!”
其他几个少年七嘴八舌道:“你这也叫三等分角?这不能算数的!不信问问老师。”
那少年急了:“怎么不能算?你们分分看。”
“就是不算数!不信问问老师。”
欧几里得笑道:“说来我听听!”
少年将沙盘抹平,边画边讲(图1)。
皓天一望便知,他画的正是阿基米德的三等分角的方法,难道这少年就是阿基米德?
欧几里得严肃地说:“这倒也不失为一种权宜之法,但我的老师柏拉图不允许用直尺和圆规以外的辅助工具,你这作上标记的尺就不是直尺而是刻度尺了。这不算数!”
其他几个少年得意地哄笑起来,手拿刻度尺的少年也自嘲地笑着,嘴里却在辩解:“我觉得这也有点太死脑筋了!”
欧几里得思索着向他的办公室走去,走了几步,忽然停了下来,头也没回喊了一声:“阿基米德!”少年放下尺,立刻跑过去,两人一前一后进了办公室,欧几里得转身将门关上了。
“啊!他真是阿基米德!”皓天感到格外惊喜,“他是不是要被关起来处罚了呀?毕竟他违反了古老的作图戒律。”
鹏飞:“我估摸着是欧几里得看他脑子灵活,要特意栽培他而面授机宜。”
皓天和鹏飞在古希腊的大地上散着步,感叹着这里祥和而又安宁,且随处都能遇见大师。
“刚才我们已经见识了少年阿基米德的才智,他的一生可谓是成就辉煌,他与牛顿、欧拉、高斯并称‘数坛四杰’,而阿基米德又被称为‘数学之神’。”
皓天有些不解:“‘数学之神’?我了解的阿基米德是个狂放不羁的物理学家。他洗澡时发现了浮力定律从而兴奋地跑到街上裸奔;他发现了杠杆原理而狂傲地夸口‘给我一个支点,我将能撬动地球’;他让许多人手持平面镜组成大凹面镜,烧毁了敌人的舰船;他发明了投石机、机械手等守城器械,阻退了敌人一次又一次的进攻;还发明了水车、水碾等生产生活工具。这已经足够神奇和伟大了,怎么他还是‘数学之神’?在数学上他又‘神’在什么地方?”
“你知道圆的面积是多少?”
“πr2!”
“为什么?”
皓天被这一问难住了:“老师告诉的呗!”
“老师又是怎么知道的呢?”
“老师的老师教的呗!”皓天笑道。
“可见,阿基米德是祖师爷。他说‘圆面积是圆周长与半径之积的一半’。”
“那阿基米德又是怎么证明的呢?”
“阿基米德的方法很高明。”鹏飞像古希腊人一样在路边找了块沙地,用小树枝画了起来。
鹏飞刚画出图,皓天便急不可待地夺过树枝边画边说:“等等,我知道了。如果将圆像切西瓜一样分成无数个小扇形,然后把它们摆成一排,像把梳子。因为扇形的弧长很小,可以看成直的,所以这些小扇形也可看成尖三角形。如果保持这些小三角形的高不变,把顶角拉到最左边,它们就构成了一个以圆周长为底,以圆半径为高的直角三角形(图2)。”
阿基米德讲道:我们可以借助一杆秤,像卖青菜的小贩一样“称量”出球的体积来。
在水平面上竖直放一个底半径为r,高为2r的圆柱,圆柱的内切球半径为r,再设有一个底半径和高都为2r,顶点在圆柱上底中心的圆锥。
现在,我们沿水平方向将这三个立体切成薄片,厚度为h(图3)。再拿一杆秤,杆长为4r,支点在中间。任取距离锥顶h的切片,把球和锥上的切片都挂在秤的左边P点,而把柱上的那片挂在支点右侧h处作秤砣(图4)。
(江苏省无锡市东湖塘中学 姜小冬)