数学文化期末提纲1(2)

2019-04-21 12:57

珀里加尔(Perigal)在1873年给出的证明,它是一种相加全等证法。

如上图所示,边长为b的正方形的面积加上边长为a的正方形的面积,等于边长为c的正方形面积。即:a2+b2=c2。 4. 写出数学上最美的五个定理。

5. 证明:正多面体只有五种。

1. 多面体的每个顶点至少在三个面上。

2. 这些相交的面处的角(也就是顶点发出的角)的和必须小于 360°。 3. 正多面体的顶点发出的角是相等的,所以这个角必须小于 360°/3 = 120°。 4. 正六边形及边更多的正多边形的角大于等于 120°,所以正多面体上的面只

能是正三角形,正方形或正五边形。于是:

6

?

正三角形:每个角是 60°,所以正多面体每个顶点发出的角数目小于 360°/60° = 6,也就是每个顶点只能在三、四、五个面上,这分别对应于正四面体、正八面体、正二十面体;

?

正方形:每个角是 90°,所以正多面体每个顶点发出的角数目小于 360°/90° = 4,也就是每个顶点只能在三个面上,这对应于正方体; 正五边形:每个角是 108°,所以正多面体每个顶点发出的角数目小于 360°/108° = 10/3,也就是每个顶点只能在三个面上,这对应于正十二面体。

?

6. 证明:素数有无穷多个。 用反证法:

假设有最大的质数q

存在Q使得:2*3*5*7*11*13*......*q=Q (Q+1)一定与Q互质

所以Q+1不能被小于等于q的质数整除 因此Q+1为质数,且Q+1>q q不是最大的质数,与假设矛盾 所以质数有无穷多个.

7. 用直尺和圆规作出已知线段的黄金分割点,并作一个黄金矩形。

8. 用尺规作一个正五边形。 做法:

7

9. 证明斐波纳契命题:若a、b、c、d为正整数,且a:b ? c:d,a:b ? d:c,则

?a

2?b2??c2?d2??u2?v2?p2?q2

其中u、v、p、q均为正整数,且p?u,q?v。

10. 解决伽莫夫(G. Gamow, 1904~1968)问题:有一张破旧发黄的羊皮纸,上面指出某一无人荒岛上海盗宝藏的位置,同时指示:岛上仅有一棵橡树和一颗松树,还有一座断头台。从断头台开始直线走向橡树并记下步数,到达后向右转90°继续直走相同的步数,然后在停止处钉下一根钉子。再回到断头台直线走向松树,到达后左转90°继续直走相同的步数,同样在停止处钉下一根钉子。这时只要在两钉连线的中点处挖掘,就可以找到宝物。

8

yDC (a+bi)断头台FxA(-1)OB (1)橡树松树E

一个年轻的探险家在得到这张羊皮纸后来到荒岛,他找到了两棵树,但断头台却荡然无存了!你能帮他找到宝藏位置吗? 答案书上有例题。

11. 文艺复兴时期,艺术家将透视学用于绘画,试介绍所涉及的三个定理。 近大远小,近实远虚,平行线消失于一点定理

12. 一家旅馆有无穷多个房间,住满旅客。如何安排新来的10位旅客住宿?如何安排新来的可数无穷位旅客住宿?谈谈无限集和有限集的本质区别。

新来10位旅客:把1号房间的旅客移到11号房间,2号房间的旅客移到12号房间,3号房间的旅客移到13号房间等等,这样继续移下去。这样一来,新客就被安排住进了已被腾空的1号-10号房间。

新来可数无穷位旅客:把1号房间的旅客移到2号房间,2号房间的旅客移到4号房间,3号房间的旅客移到6号房间,如此等等,这样继续下去。现在,所有的单号房间都腾出来了,新来的无穷多位客人可以住进去。

无限集和有限集的本质区别:无限集必可对等于它的某个真子集,有限集则无此性质。

13. 文艺复兴时期德国著名艺术家丢勒(A. Dürer, 1471-1528)在其作品《忧郁》中构造了如下四阶幻方:

9

II16594310615211714I138121IVIII试尽可能多地列举出该幻方所具有的性质。

答案: 幻方的两条对角线上数字之和等于34,中间四个数字、四个角上的数字等于34,四个象限中每个象限中的四个数字之和也都等于34。另外,《犹豫》作于1514年,最后一排中间两个数字组成了该创作年份。

14. 试证明拿破仑三角形为正三角形。

15. 《爱丽丝漫游奇境记》的作者卡洛尔曾提出一个著名的几何谬论,即“64=65”:如图,将边长为8的正方形分割为四块,重新拼合成边长为5和13的矩形。由此得到64=65!

10


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