MMACADEMY 数学思维陪伴营 WEEK 30 助教:37

从三角形到圆的认知跳跃

从多边形逼近圆的认知跃迁

数形统一

大家好!我是 37。

在《周髀算经》中,除了有我们熟知的"勾三股四弦五",还有这样的一句话:"数之法出于圆方,圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。"其大意是:数学的方法和原理来源于对基本几何形状(圆形和方形)的研究;方形由直角构造,而直角源于算术(乘法表),数形统一。

这一思路,后来被数学家们真正付诸计算。

割圆术:以有限逼近无限

从三角形到圆的认知跳跃源文插图

刘徽

魏晋时期,《九章算术注》提出"割圆术",从圆内接正六边形开始不断倍增边数。

祖冲之

南北朝时期,将正多边形割到正 24576 边形,把 π 精确到小数点后七位,纪录保持近千年。

阿基米德

古希腊,以内接与外切正多边形从两侧夹逼圆周,将 π 精确到小数点后两位。

三位数学家,同一条思路:用有限逼近无限,用多边形逼近圆。正如刘徽所写:"割之又割,以至于不可割,则与圆合体而无所失矣。"

认知的跳跃

这也是吴老师想传递给我们的核心思想:三角形是进入几何殿堂的第一块台阶石,四边形就是三角形,而圆的切入视角依然是三角形。

第一次接触这个观点时,我觉得既不可思议又特别有趣!尤其是在见到这张 PPT 之后。

多边形逼近圆的 PPT 插图

它让我从具体、直观、有限(三个顶点、三个角、三条边)的三角形,一步步跳跃到抽象、连续、无限(无理数 π)的圆。静态的三角形仿佛滚动了起来,逐渐演变成了一个完美的圆。

这一生动的演变过程,让我对吴老师在《问题解决的艺术》中讲到"圆"这一主题时提出的两个支撑点,有了更清晰的理解:

  1. 从三角形到圆是人类认知的一个跳跃。
  2. 真正理想的圆是不存在的。

从静态到动态,从有限到无限,这种演变太神奇了!你们是不是也觉得很有趣呢?