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001:失之交臂的复数

001:失之交臂的复数

作者: 长门春草 | 来源:发表于2020-06-06 08:04 被阅读0次

    公元一世纪末,希腊数学家亚历山大的希伦(Heron)错过了探索全新数学领域的机会。他对平截头体(后面简称类金字塔)感兴趣-可能形状类似金字塔吧,如图所示,它是底部和顶部都是正方形,并由4个倾斜侧面连接。在他的《立体测量》一书中他问了一个问题:如果底面正方形边长为a,顶部正方形的边长为b,侧面斜边长度为c,怎么求类金字塔的高度h?

    用值a = 10,b = 2,c = 9和h = 7绘制示意图。

    他想出了一个简洁的公式来计算类金字塔的高度

    h=\sqrt{c^{2}-\frac{(a-b)^{2}}{2}}\\

    他首先以截头圆锥体为例演示了他的公式,该截头圆锥体的底边的长度为a = 10,顶边的长度为 b = 2 ,倾斜边的长度为c = 9。他可以使用公式轻松地计算出这种形状的高度 h 为7:h =\sqrt {c^2-\frac {(a-b)^2} {2}} = \sqrt {81-\frac {64} {2}} = \sqrt{49} = 7\\

    然后,希伦在另一示例中尝试了这种方法,其边长为 a = 28 ,边长为 b = 4 ,边坡为 c = 15 。这次,他的公式给出的高度为: h = \sqrt {c ^ 2-\frac {(a-b)^ 2} {2}} = \sqrt {225-288} = \sqrt {-63}\\

    希伦设法提出了一个不可思议的例子:这个结果在测量上没有意义。但是他还画出了我们所记录的第一个示例图,该示例涉及负数的平方根运算。答案记录在他的书中,但是为 \sqrt {63} 。我们不知道他是故意忽略了奇怪的结果还是只是犯了一个错误(笔误)而没有注意到。但是他肯定错过了发现复数的机会。

    注:本文为翻译练习,原文出自https://nrich.maths.org/13402

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