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1701002569 有了这个雏形,问题就好办了。让我们把这个变形的等边三角形变成一个真正的等边三角形:只要用直尺画两条直线,把两圆相交的点和底边线段的两个端点分别连接起来,我们就得到了一个真正的等边三角形。
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1701002574 在直觉的指引下,我们成功地走到了这一步,下面是逻辑大显身手的时候了。让我们用逻辑的方法来证明我们得到的确实是一个等边三角形。为了说明问题,我们将整个图形重新画出,并且将三角形的三个顶点命名为A、B和C。如下图所示。
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1701002579 很明显,这个证明基本就是重复一遍等边三角形的定义而已。我们以线段AB的长度画了两个圆,C点同时在这两个圆的圆周上。所以,线段AC和线段BC的长度是一样的,都等于圆的半径,也就是说,AC和BC的长度都等于底边AB的长度。既然AC=BC=AB,那么该三角形的三边长度两两相等,所以根据等边三角形的定义,我们构造出的三角形ABC是一个等边三角形。证毕。
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1701002581 上述证明已经流传于世长达数千年了。这个证明是欧几里得最先证实的,是《几何原本》一书中第一册的第一个命题。但是,在给出这个证明的时候,教科书往往直接抛出最后一张图——两个巧妙的圆、完美的字母标注。我个人认为,这种教学方法恰恰剥夺了学生们寻找答案的乐趣,这是一个教学事故!实际上,前面几幅图才是最重要的,那几幅图是在灵感和直觉的指引下发现和探索的过程。我相信,只要有正确的引导,每一个学生都能凭自己的努力完成上述证明过程。
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1701002583 显然,上述证明的关键是,要有画出两个圆的灵感。运用类似的方法,我们还可以证明一个几何学中更加有名的结果:三角形内角和等于180度。
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1701002585 证明三角形内角和为180度的方法不止一个,我认为最好的证法并不是欧几里得的证明方法,而是在欧几里得之前由毕达哥拉斯给出的一个证明方法。具体的证明方法如下:假设一个任意三角形的三个内角分别为a、b和c。
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1701002590 画一条经过三角形顶点的直线,这条直线平行于三角形的底边。
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1701002595 现在,我们要复习一下平行线的性质。如果两条平行线被第三条直线所截,如下图所示。
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1701002600 那么,上图中标为a的两个角相等。(如果你还记得术语的话,这两个角叫作内错角。如果两条平行线被第三条直线所截,则内错角相等,这是平行线的一个基本性质。)
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1701002602 现在,让我们来把平行线的这条性质运用到上图的三角形中去。我们已经画了一条和底边平行的辅助线,如下图所示。
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1701002607 根据内错角相等的性质,我们可以发现,左上的角a应该等于三角形的内角a。同理,右上的角b也等于三角形的内角b。在三角形的上顶点处,a、b、c这3个角拼成了一条直线,因为直线的角度是180度,因此我们证得三角形内角和确实等于180度。
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1701002609 毕达哥拉斯的这一证明是数学史上最基础、最重要的证明之一。这种用平行线做辅助线的方法,给了我们无穷的灵感,照亮了我们前进的道路。只要画出这条神奇的平行线作为辅助线,下面的证明方法便呼之欲出,几乎不用思索,就像弗兰肯斯坦博士造出的怪物一样,不用推动自己就会走。
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1701002611 让我再假设一下。我觉得,如果有一天我们的数学教育能够换一种方法教几何学,强调几何学有趣、直觉和灵感的一面,告诉孩子们灵感的火花有时能给出漂亮又简洁的证明。那么,我想下一代的年轻人会对几何学产生更好的印象,他们在谈到几何学的时候也许会说:几何学不仅教会我逻辑,也教会我如何发挥创造性。
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