Разные способы доказательства теоремы Пифагора: примеры, описание и отзывы. Пифагоровы штаны Теорема пифагора штаны

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

МБОУ Бондарская СОШ Ученический проект на тему: «Пифагор и его теорема» Подготовил: Эктов Константин, ученик 7 А класса Руководитель: Долотова Надежда Ивановна, учитель математики 2015 г.

2 слайд

Описание слайда:

3 слайд

Описание слайда:

Аннотация. Геометрия – очень интересная наука. Она содержит множество не похожих друг на друга теорем, но порой так необходимых. Я очень заинтересовался теоремой Пифагора. К сожалению, одно из самых главных утверждений мы проходим лишь в восьмом классе. Я решил приоткрыть завесу тайны и исследовать теорему Пифагора.

4 слайд

Описание слайда:

5 слайд

Описание слайда:

6 слайд

Описание слайда:

Задачи Изучить биографию Пифагора. Исследовать историю возникновения и доказательства теоремы. Выяснить, как теорема используется в искусстве. Найти исторические задачи, в решении которых применяется теорема Пифагора. Познакомиться с отношением детей разных времен к данной теореме. Создать проект.

7 слайд

Описание слайда:

Ход исследования Биография Пифагора. Заповеди и афоризмы Пифагора. Теорема Пифагора. История теоремы. Почему «пифагоровы штаны во все стороны равны»? Различные доказательства теоремы Пифагора другими учеными. Применение теоремы Пифагора. Опрос. Вывод.

8 слайд

Описание слайда:

Пифагор – кто же он такой? Пифагор Самосский (580 - 500 до н. э.) древнегреческий математик и философ-идеалист. Родился на острове Самос. Получил хорошее образование. По преданию Пифагор, чтобы ознакомиться с мудростью восточных ученых, выехал в Египет и прожил там 22 года. Хорошо овладев всеми науками египтян, в том числе и математикой, он переехал в Вавилон, где прожил 12 лет и ознакомился с научными знаниями вавилонских жрецов. Предания приписывают Пифагору посещение и Индии. Это очень вероятно, так как Иония и Индия тогда имели торговые связи. Возвратившись на родину (ок. 530 г. до н. э.), Пифагор попытался организовать свою философскую школу. Однако по неизвестным причинам он вскоре оставляет Самос и селится в Кротоне (греческой колонии на севере Италии). Здесь Пифагору удалось организовать свою школу, которая действовала почти тридцать лет. Школа Пифагора, или, как ее еще называют, пифагорейский союз, была одновременно и философской школой, и политической партией, и религиозным братством. Статус пифагорейского союза был очень суровым. По своим философским взглядам Пифагор был идеалистом, защитником интересов рабовладельческой аристократии. Возможно, в этом и заключалась причина его отъезда из Самоса, так как в Ионии очень большое влияние имели сторонники демократических взглядов. В общественных вопросах под "порядком" пифагорейцы понимали господство аристократов. Древнегреческую демократию они осуждали. Пифагорейская философия была примитивной попыткой обосновать господство рабовладельческой аристократии. В конце V в. до н. э. в Греции и ее колониях прокатилась волна демократического движения. Победила демократия в Кротоне. Пифагор вместе с учениками оставляет Кротон и уезжает в Тарент, а затем в Метапонт. Прибытие пифагорейцев в Метапонт совпало со вспышкой там народного восстания. В одной из ночных стычек погиб почти девяностолетний Пифагор. Его школа прекратила свое существование. Ученики Пифагора, спасаясь от преследований, расселились по всей Греции и ее колониям. Добывая себе средства к существованию, они организовывали школы, в которых преподавали главным образом арифметику и геометрию. Сведения об их достижениях содержатся в сочинениях позднейших учёных - Платона, Аристотеля и др.

9 слайд

Описание слайда:

Заповеди и афоризмы Пифагора Мысль - превыше всего между людьми на земле. Не садись на хлебную меру (т. е. не живи праздно). Уходя, не оглядывайся (т. е. перед смертью не цепляйся за жизнь). По торной дороге не ходи (т. е. следуй не мнениям толпы, а мнениям немногих понимающих). Ласточек в доме не держи (т. е. не принимай гостей болтливых и не сдержанных на язык). Будь с тем, кто ношу взваливает, не будь с тем, кто ношу сваливает (т. е. поощряй людей не к праздности, а к добродетели, к труду). На поле жизни, подобно сеятелю, ходи ровным и постоянным шагом. Истинное отечество там, где есть благие нравы. Не будь членом учёного общества: самые мудрые, составляя общество, делаются простолюдинами. Почитай священными числа, вес и меру, как чад изящного равенства. Измеряй свои желания, взвешивай свои мысли, исчисляй свои слова. Ничему не удивляйся: удивление произвело богов.

10 слайд

Описание слайда:

Формулировка теоремы. В прямоугольном треугольнике квадрат длины гипотенузы равен сумме квадратов длин катетов.

11 слайд

Описание слайда:

Доказательства теоремы. На данный момент в научной литературе зафиксировано 367 доказательств данной теоремы. Вероятно, теорема Пифагора является единственной теоремой со столь внушительным числом доказательств. Разумеется, все их можно разбить на малое число классов. Самые известные из них: доказательства методом площадей, аксиоматические и экзотические доказательства.

12 слайд

Описание слайда:

Теорема Пифагора Доказательство Дан прямоугольный треугольник с катетами a, b и гипотенузой c. Докажем, что c² = a² + b² Достроим треугольник до квадрата со стороной a + b. Площадь S этого квадрата равна (a + b)². С другой стороны, квадрат составлен из четырех равных прямоугольных треугольников, S каждого из которых равна ½ a b, и квадрата со стороной c. S = 4 · ½ a b + c² = 2 a b + c² Таким образом, (a + b)² = 2 a b + c², откуда c² = a² + b² c c c c с а b

13 слайд

Описание слайда:

История теоремы Пифагора Интересна история теоремы Пифагора. Хотя эта теорема и связывается с именем Пифагора, она была известна задолго до него. В вавилонских текстах эта теорема встречается за 1200 лет до Пифагора. Возможно, что тогда еще не знали ее доказательства, а само соотношение между гипотенузой и катетами было установлено опытным путем на основе измерений. Пифагор, по-видимому, нашел доказательство этого соотношения. Сохранилось древнее предание, что в честь своего открытия Пифагор принес в жертву богам быка, а по другим свидетельствам – даже сто быков. На протяжении последующих веков были найдены различные другие доказательства теоремы Пифагора. В настоящее время их насчитывается более ста, но наиболее популярна теорема с построением квадрата с помощью данного прямоугольного треугольника.

14 слайд

Описание слайда:

Теорема в Древнем Китае "Если прямой угол разложить на составные части, то линия, соединяющая концы его сторон, будет 5, когда основание есть 3, а высота 4".

15 слайд

Описание слайда:

Теорема в Древнем Египте Кантор (крупнейший немецкий историк математики) считает, что равенство 3 ² + 4 ² = 5² было известно уже египтянам еще около 2300 г. до н. э., во времена царя Аменемхета(согласно папирусу 6619 Берлинского музея). По мнению Кантора гарпедонапты, или "натягиватели веревок", строили прямые углы при помощи прямоугольных треугольников со сторонами 3, 4 и 5.

16 слайд

Описание слайда:

О теореме в Вавилонии «Заслугой первых греческих математиков, таких как Фалес, Пифагор и пифагорейцы, является не открытие математики, но ее систематизация и обоснование. В их руках вычислительные рецепты, основанные на смутных представлениях, превратились в точную науку."

17 слайд

Описание слайда:

Почему «пифагоровы штаны во все стороны равны»? В течение двух тысячелетий наиболее распространенным доказательством теоремы Пифагора было придуманное Евклидом. Оно помещено в его знаменитой книге «Начала». Евклид опускал высоту СН из вершины прямого угла на гипотенузу и доказывал, что её продолжение делит достроенный на гипотенузе квадрат на два прямоугольника, площади которых равны площадям соответствующих квадратов, построенных на катетах. Чертёж, применяемый при доказательстве этой теоремы, в шутку называют «пифагоровы штаны». В течение долгого времени он считался одним из символов математической науки.

18 слайд

Описание слайда:

Отношение детей древности к Доказательство теоремы Пифагора учащиеся средних веков считали очень трудным. Слабые ученики, заучившие теоремы наизусть, без понимания, и прозванные поэтому «ослами», были не в состоянии преодолеть теорему Пифагора, служившую для них вроде непреодолимого моста. Из-за чертежей, сопровождающих теорему Пифагора, учащиеся называли ее также «ветряной мельницей», составляли стихи, вроде «Пифагоровы штаны на все стороны равны», рисовали карикатуры.

19 слайд

Описание слайда:

Доказательства теоремы Простейшее доказательство теоремы получается в случае равнобедренного прямоугольного треугольника. В самом деле, достаточно просто посмотреть на мозаику равнобедренных прямоугольных треугольников, чтобы убедиться в справедливости теоремы. Например, для треугольника ABC: квадрат, построенный на гипотенузе АС, содержит 4 исходных треугольника, а квадраты, построенные на катетах,- по два.

20 слайд

Описание слайда:

« Стул невесты » На рисунке квадраты, построенные на катетах, размещены ступенями один рядом с другим. Эту фигуру, которая встречается в доказательствах, датируемых не позднее, чем 9 столетием н. э., индусы называли "стулом невесты".

21 слайд

Описание слайда:

Применение теоремы Пифагора В настоящее время всеобщее признание получило то, что успех развития многих областей науки и техники зависит от развития различных направлений математики. Важным условием повышения эффективности производства является широкое внедрение математических методов в технику и народное хозяйство, что предполагает создание новых, эффективных методов качественного и количественного исследования, которые позволяют решать задачи, выдвигаемые практикой.

22 слайд

Описание слайда:

Применение теоремы в строительстве В зданиях готического и романского стиля верхние части окон расчленяются каменными ребрами, которые не только играют роль орнамента, но и способствуют прочности окон.

23 слайд

Описание слайда:

24 слайд

Описание слайда:

Исторические задачи Для крепления мачты нужно установить 4 троса. Один конец каждого троса должен крепиться на высоте 12 м, другой на земле на расстоянии 5 м от мачты. Хватит ли 50 м троса для крепления мачты?

«Пифагоровы штаны – на все стороны равны.
Чтобы это доказать, надо снять и показать».

Этот стишок известен всем со средней школы, с тех самых пор, когда на уроке геометрии мы изучали знаменитую теорему Пифагора: квадрат длины гипотенузы прямоугольного треугольника равен сумме квадратов катетов. Хотя сам Пифагор никогда не носил штанов – в те времена греки их не носили. Кто же такой Пифагор?
Пифагор Самосский от лат. Pythagoras, пифийский вещатель (570-490 гг.до н.э.) – древнегреческий философ, математик и мистик, создатель религиозно-философской школы пифагорейцев.
Среди противоречивых учений своих учителей Пифагор искал живой связи, синтеза единого великого целого. Он поставил себе цель - найти путь ведущий к свету истины, то есть познать жизнь в единстве. С этой целью Пифагор посетил весь древний мир. Он считал, что должен расширить и без того уже широкой кругозор, изучая все религии, доктрины и культы. Он жил среди раввинов и много узнал о тайных традициях Моисея, законодателя Израиля. Затем посетил Египет, где был посвящен в Мистерии Адониса, и, сумев пересечь долину Евфрата, он находился долго у халдеев, чтобы перенять их секретную мудрость. Пифагор посетил Азию и Африку, в том числе Индостан и Вавилон. В Вавилоне он изучил знания магов.
Заслугой пифагорейцев было выдвижение мысли о количественных закономерностях развития мира, что содействовало развитию математических, физических, астрономических и географических знаний. В основе вещей лежит Число, учил Пифагор, познать мир – значит познать управляющие им числа. Изучая числа, пифагорейцы разработали числовые отношения и нашли их во всех областях человеческой деятельности. Пифагор учил тайно и не оставил после себя письменных трудов. Пифагор придавал большое значение числу. Его философские взгляды в значительной мере обусловлены математическими представлениями. Он говорил: «Всё есть число», «все вещи суть числа», выделяя, таким образом, одну сторону в понимании мира, а именно, его измеряемость числовым выражением. Пифагор считал, что число владеет всеми вещами, в том числе и нравственными, и духовными качествами. Он учил (согласно Аристотелю): «Справедливость… есть число, помноженное само на себя». Он полагал, что в каждом предмете, помимо его изменчивых состояний, существует неизменное бытие, некая неизменная субстанция. Это и есть число. Отсюда основная идея пифагореизма: число – основа всего сущего. Пифагорейцы видели в числе и в математических отношениях объяснение скрытого смысла явлений, законов природы. По мнению Пифагора, объекты мысли более реальны, чем объекты чувственного познания, так как числа имеют вневременную природу, т.е. вечны. Они – некая реальность, стоящая выше реальности вещей. Пифагор говорит, что все свойства предмета могут быть уничтожены, или могут измениться, кроме одного лишь числового свойства. Это свойство – Единица. Единица – это бытие вещей, неуничтожимая и неразложимая, неизменное. Раздробите любой предмет на мельчайшие частицы – каждая частица будет одна. Утверждая, что числовое бытие есть единственно неизменное бытие, Пифагор пришел к выводу, что все предметы есть суть копии чисел.
Единица есть абсолютное число Единица обладает вечностью. Единице не надо находиться ни в каком отношении к чему-либо иному. Она существует сама по себе. Два есть только отношение одного к одному. Все числа есть лишь
числовые отношения Единицы, её модификации. А все формы бытия есть лишь определённые стороны бесконечности, а значит и Единицы. Первоначальное Один заключает в себе все числа, следовательно, заключает в себе элементы всего мира. Предметы – это реальные проявления абстрактного бытия. Пифагор был первым, кто обозначил космос со всеми находящимися в нем вещами, как порядок, который устанавливается числом. Этот порядок доступен разуму, осознаётся им, что позволяет совершенно по-новому видеть мир.
Процесс познания мира, по Пифагору, есть процесс познания управляющих им чисел. Космос после Пифагора стал рассматриваться как упорядоченное числом мироздания.
Пифагор учил, что душа человека бессмертна. Ему принадлежит идея о переселении душ. Он считал, что всё происходящее в мире снова и снова повторяется через определённые периоды времени, а души умерших через какое-то время вселяются в других. Душа, как число представляет собой Единицу, т.е. душа совершенна по существу. Но всякое совершенство, поскольку оно приходит в движение, обращается в несовершенство, хотя и стремится обрести вновь свое прежнее совершенное состояние. Несовершенством Пифагор называл отклонение от Единицы; поэтому Два считалось проклятом числом. Душа в человеке пребывает в состоянии сравнительного несовершенства. Она состоит из трёх элементов: разум, ум, страсть. Но если умом и страстями обладают и животные, то разумом (рассудком) наделён только человек. Какая-либо из этих трёх сторон в человеке может возобладать, и тогда человек становится по преимуществу или разумным, или здравомыслящим, или же чувственным. Соответственно он оказывается или философом, или обыкновенным человеком, или животным.
Однако вернёмся к числам. Да действительно числа являются абстрактным проявлением основного философского закона Вселенной – Единства Противоположностей.
Примечание. Абстракция служит базой для процессов обобщения и образования понятий. Она – необходимое условие категоризации. Ею формируются обобщённые образы реальности, позволяющие выделить значимые для определённой деятельности связи и отношения объектов.
Единство Противоположностей Вселенной состоят из Формы и Содержания, Форма является количественной категорией, а Содержание качественной категорией. Естественно, что числа выражают в абстракции количественную и качественную категории. Отсюда сложение (вычитание) чисел это количественная составляющая абстракции Форм, а умножение (деление) – это качественная составляющая абстракции Содержания. Числа абстракции Форм и Содержания находятся в неразрывной связи Единства Противоположностей.
Попробуем произвести математические операции, над числами установив неразрывную связь Формы и Содержания.

Так рассмотрим числовой ряд.
1,2,3,4,5,6,7,8,9 . 1+2= 3 (3) 4+5=9 (9)… (6) 7+8=15 -1+5=6 (9). Далее 10 – (1+0) + 11 (1+1) = (1+2= 3) - 12 –(1+2=3) (3) 13-(1+3= 4) + 14 –(1+4=5) = (4+5= 9) (9) …15 –(1+5=6) (6) … 16- (1+6=7) + 17 – (1+7 =8) (7+8=15) – (1+5= 6) … (18) – (1+8=9) (9). 19 – (1+9= 10) (1) -20 – (2+0=2) (1+2=3) 21 –(2+1=3) (3) – 22- (2+2= 4) 23-(2+3=5) (4+5=9) (9) 24- (2+4=6) 25 – (2+5=7) 26 – (2+6= 8) – 7+ 8= 15 (1+5=6) (6) И т.д.
Отсюда мы наблюдаем циклическое преобразование Форм, которому соответствует цикл Содержания –1-й –цикл - 3-9-6 - 6-9-3 2-й цикл – 3-9- 6 -6-9-3 и т.д.
6
9 9
3

Циклы отображают выворот тора Вселенной, где Противоположностями чисел абстакции Форм и Содержания являются 3 и 6, где 3 определяет Сжатие, а 6 - Растяжение. Компромиссом для их взаимодействия является число 9.
Далее 1,2,3,4,5,6,7,8,9 . 1х2=2 (3) 4х5=20 (2+0=2) (6) 7х8=56 (5+6=11 1+1= 2) (9) и т.д.
Цикл выглядит так 2-(3)-2-(6)- 2- (9)… где 2 является составляющим элементом цикла 3-6-9.
Далее таблица умножения:
2х1=2
2х2=4
(2+4=6)
2х3=6
2х4=8
2х5=10
(8+1+0 = 9)
2х6=12
(1+2=3)
2х7=14
2х8=16
(1+4+1+6=12;1+2=3)
2х9=18
(1+8=9)
Цикл -6,6- 9- 3,3 – 9.
3х1=3
3х2=6
3х3=9
3х4=12 (1+2=3)
3х5=15 (1+5=6)
3х6=18 (1+8=9)
3х7=21 (2+1=3)
3х8=24 (2+4=6)
3х9=27 (2+7=9)
Цикл 3-6-9; 3-6-9; 3-6-9.
4х1=4
4х2=8 (4+8=12 1+2=3)
4х3=12 (1+2=3)
4х4=16
4х5=20 (1+6+2+0= 9)
4х6=24 (2+4=6)
4х7=28
4х8= 32 (2+8+3+2= 15 1+5=6)
4х9=36 (3+6=9)
Цикл 3,3 – 9 - 6,6 - 9.
5х1=5
5х2=10 (5+1+0=6)
5х3=15 (1+5=6)
5х4=20
5х5=25 (2+0+2+5=9)
5х6=30 (3+0=3)
5х7=35
5х8=40 (3+5+4+0= 12 1+2=3)
5х9=45 (4+5=9)
Цикл -6,6 – 9 - 3,3- 9.
6х1= 6
6х2=12 (1+2=3)
6х3=18 (1+8=9)
6х4=24 (2+4=6)
6х5=30 (3+0=3)
6х6=36 (3+6=9)
6х7=42 (4+2=6)
6х8=48 (4+8=12 1+2=3)
6х9=54 (5+4=9)
Цикл – 3-9-6; 3-9-6; 3-9.
7х1=7
7х2=14 (7+1+4= 12 1+2=3)
7х3=21 (2+1=3)
7х4=28
7х5=35 (2+8+3+5=18 1+8=9)
7х6=42 (4+2=6)
7х7=49
7х8=56 (4+9+5+6=24 2+4=6)
7х9=63 (6+3=9)
Цикл – 3,3 – 9 – 6,6 – 9.
8х1= 8
8х2=16 (8+1+6= 15 1+5=6.
8х3=24 (2+4=6)
8х4=32
8х5=40 (3+2+4+0 =9)
8х6=48 (4+8=12 1+2=3)
8х7=56
8х8=64 (5+6+6+4= 21 2+1=3)
8х9=72 (7+2=9)
Цикл -6,6 – 9 – 3,3 – 9.
9х1=9
9х2= 18 (1+8=9)
9х3= 27 (2+7=9)
9х4=36 (3+6=9)
9х5=45 (4+5= 9)
9х6=54 (5+4=9)
9х7=63 (6+3=9)
9х8=72 (7+2=9)
9х9=81 (8+1=9).
Цикл – 9-9-9-9-9-9-9-9-9.

Числа качественной категории Содержания – 3-6-9, указывают на ядро атома с разным количеством нейтронов, а количественной категории указывают на количество электронов атома. Химические элемент – это ядра, массы которых кратные 9, а кратные – 3 и 6 являются изотопами.
Примечание. Изотоп (от греч. «равный», «одинаковый» и «место») – разновидности атомов и ядер одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковыми зарядами ядра. Изотопы-разновидности атомов химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разным массовым числом.

Все действительные предметы состоят из атомов, а атомы определяются числами.
Поэтому естественно, что Пифагор был убеждён, что числа есть действительные предметы, а не простые символы. Число – это определённое состояние материальных предметов, сущность вещи. И в этом Пифагор был прав.

Пифагоровы штаны - на все стороны равны.
Чтобы это доказать, нужно снять и показать.

Для доказательства своей теоремы Пифагор нарисовал на песке фигуру из квадратов на сторонах треугольника. Cумма квадратов катетов в прямоугольном треугольнике равна квадрату гипотенузы А квадрат плюс В квадрат равно С квадрат. Был это 500 год до нашей эры. Сегодня теорему Пифагора проходят в средней школе. В книге рекордов Гиннесса теорема Пифагора - теорема с максимальным числом доказательств. Действительно, в 1940 году была опубликована книга, содержащая триста семьдесят доказательств теоремы Пифагора. Одно из них было предложено президентом США Джеймсом Абрамом Гарфилдом. Лишь одно доказательство теоремы до сих пор никому из нас не известно: доказательство самого Пифагора. Долгое время считалось, что доказательство Евклида - это и есть доказательство Пифагора, но теперь математики думают, что это доказательство принадлежит самому Евклиду.

Классическое доказательство Евклида направлено на установление равенства площадей между прямоугольниками, образованными из рассечения квадрата над гипотенузой высотой из прямого угла с квадратами над катетами.

Конструкция, используемая для доказательства, следующая: для прямоугольного треугольника ABC с прямым углом С, квадратов над катетами ACED и BCFG и квадрата над гипотенузой ABIK строится высота CH и продолжающий её луч s, разбивающий квадрат над гипотенузой на два прямоугольника АHJK и BHJI. Доказательство нацелено на установление равенства площадей прямоугольника АHJK с квадратом над катетом АC; равенство площадей второго прямоугольника, составляющего квадрат над гипотенузой, и прямоугольника над другим катетом устанавливается аналогичным образом.

Равенство площадей прямоугольника АHJK и АCED устанавливается через конгруэнтность треугольников ACK и ABD, площадь каждого из которых равна половине площади прямоугольников AHJK и АCED соответственно в связи со следующим свойством: площадь треугольника равна половине площади прямоугольника, если у фигур есть общая сторона, а высота треугольника к общей стороне является другой стороной прямоугольника. Конгруэнтность треугольников следует из равенства двух сторон (стороны квадратов) и углу между ними (составленного из прямого угла и угла при A.

Таким образом, доказательством устанавливается, что площадь квадрата над гипотенузой, составленного из прямоугольников АHJK и BHJI, равна сумме площадей квадратов над катетами.

Немецкий математик Карл Гаусс предложил в сибирской тайге вырубить из деревьев гигантские пифагоровы штаны. Глядя на эти штаны из космоса, инопланетяне должны убедиться, что на нашей планете обитают разумные существа.

Забавно, что сам Пифагор никогда не носил штаны - в те времена греки о таком предмете гардероба просто не знали.

Источники:

sandbox.fizmat.vspu.ru
ru.wikipedia.org
kuchmastar.fandom.com

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Римский архитектор Витрувий особо выделял теорему Пифагора «из многочисленных открытий, оказавших услуги развитию человеческой жизни», и призывал относиться к ней с величайшим почтением. Было это ещё в I веке до н. э. На рубеже XVI-XVII веков знаменитый немецкий астроном Иоганн Кеплер назвал её одним из сокровищ геометрии, сравнимым с мерой золота. Вряд ли во всей математике найдётся более весомое и значимое утверждение, ведь по числу научных и практических приложений теореме Пифагора нет равных.

Теорема Пифагора для случая равнобедренного прямоугольного треугольника.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Иллюстрация к теореме Пифагора из «Трактата об измерительном шесте» (Китай, III век до н. э.) и реконструированное на его основе доказательство.

Наука и жизнь // Иллюстрации

С. Перкинс. Пифагор.

Чертёж к возможному доказательству Пифагора.

«Мозаика Пифагора» и разбиение ан-Найризи трёх квадратов в доказательстве теоремы Пифагора.

П. де Хох. Хозяйка и служанка во внутреннем дворике. Около 1660 года.

Я. Охтервелт. Бродячие музыканты в дверях богатого дома. 1665 год.

Пифагоровы штаны

Теорема Пифагора едва ли не самая узнаваемая и, несомненно, самая знаменитая в истории математики. В геометрии она применяется буквально на каждом шагу. Несмотря на простоту формулировки, эта теорема отнюдь не очевидна: глядя на прямоугольный треугольник со сторонами a < b < c, усмотреть соотношение a 2 + b 2 = c 2 невозможно. Однажды известный американский логик и популяризатор науки Рэймонд Смаллиан, желая подвести учеников к открытию теоремы Пифагора, начертил на доске прямоугольный треугольник и по квадрату на каждой его стороне и сказал: «Представьте, что эти квадраты сделаны из кованого золота и вам предлагают взять себе либо один большой квадрат, либо два маленьких. Что вы выберете?» Мнения разделились пополам, возникла оживлённая дискуссия. Каково же было удивление учеников, когда учитель объяснил им, что никакой разницы нет! Но стоит только потребовать, чтобы катеты были равны, - и утверждение теоремы станет явным (рис. 1). И кто после этого усомнится, что «пифагоровы штаны» во все стороны равны? А вот те же самые «штаны», только в «сложенном» виде (рис. 2). Такой чертёж использовал герой одного из диалогов Платона под названием «Менон», знаменитый философ Сократ, разбирая с мальчиком-рабом задачу на построение квадрата, площадь которого в два раза больше площади данного квадрата. Его рассуждения, по сути, сводились к доказательству теоремы Пифагора, пусть и для конкретного треугольника.

Фигуры, изображённые на рис. 1 и 2, напоминают простейший орнамент из квадратов и их равных частей - геометрический рисунок, известный с незапамятных времён. Им можно сплошь покрыть плоскость. Математик назвал бы такое покрытие плоскости многоугольниками паркетом, или замощением . При чём тут Пифагор? Оказывается, он первым решил задачу о правильных паркетах, с которой началось изучение замощений различных поверхностей. Так вот, Пифагор показал, что плоскость вокруг точки могут покрыть без пробелов равные правильные многоугольники только трёх видов: шесть треугольников, четыре квадрата и три шестиугольника.

4000 лет спустя

История теоремы Пифагора уходит в глубокую древность. Упоминания о ней содержатся ещё в вавилонских клинописных текстах времён царя Хаммурапи (XVIII век до н. э.), то есть за 1200 лет до рождения Пифагора. Теорема применялась как готовое правило во многих задачах, самая простая из которых - нахождение диагонали квадрата по его стороне. Не исключено, что соотношение a 2 + b 2 = c 2 для произвольного прямоугольного треугольника вавилоняне получили, попросту «обобщив» равенство a 2 + a 2 = c 2 . Но им это простительно - для практической геометрии древних, сводившейся к измерениям и вычислениям, строгих обоснований не требовалось.

Теперь, почти 4000 лет спустя, мы имеем дело с теоремой-рекордсменом по количеству всевозможных доказательств. Между прочим, их коллекционирование - давняя традиция. Пик интереса к теореме Пифагора пришёлся на вторую половину XIX - начало XX столетия. И если первые коллекции содержали не более двух-трёх десятков доказательств, то к концу XIX века их число приблизилось к 100, а ещё через полвека превысило 360, и это только тех, что удалось собрать по разным источникам. Кто только не брался за решение этой нестареющей задачи - от именитых учёных и популяризаторов науки до конгрессменов и школьников. И что примечательно, в оригинальности и простоте решения иные любители не уступали профессионалам!

Самым древним из дошедших до нас доказательствам теоремы Пифагора около 2300 лет. Одно из них - строгое аксиоматическое - принадлежит древнегреческому математику Евклиду, жившему в IV-III веках до н. э. В I книге «Начал» теорема Пифагора значится как «Предложение 47». Самые наглядные и красивые доказательства построены на перекраивании «пифагоровых штанов». Они выглядят как хитроумная головоломка на разрезание квадратов. Но заставьте фигуры правильно двигаться - и они откроют вам секрет знаменитой теоремы.

Вот какое изящное доказательство получается на основе чертежа из одного древнекитайского трактата (рис. 3), и сразу проясняется его связь с задачей об удвоении площади квадрата.

Именно такое доказательство пытался объяснить своему младшему другу семилетний Гвидо, не по годам смышлёный герой новеллы английского писателя Олдоса Хаксли «Маленький Архимед». Любопытно, что рассказчик, наблюдавший эту картину, отметил простоту и убедительность доказательства, поэтому приписал его... самому Пифагору. А вот главный герой фантастической повести Евгения Велтистова «Электроник - мальчик из чемодана» знал 25 доказательств теоремы Пифагора, в том числе данное Евклидом; правда, ошибочно назвал его простейшим, хотя на самом деле в современном издании «Начал» оно занимает полторы страницы!

Первый математик

Пифагора Самосского (570-495 годы до н. э.), чьё имя давно и неразрывно связано с замечательной теоремой, в известном смысле можно назвать первым математиком. Именно с него математика начинается как точная наука, где всякое новое знание - результат не наглядных представлений и вынесенных из опыта правил, а итог логических рассуждений и выводов. Лишь так можно раз и навсегда установить истинность любого математического предложения. До Пифагора дедуктивный метод применял только древнегреческий философ и учёный Фалес Милетский, живший на рубеже VII-VI веков до н. э. Он высказал саму идею доказательства, но применял его не систематически, избирательно, как правило, к очевидным геометрическим утверждениям типа «диаметр делит круг пополам». Пифагор продвинулся гораздо дальше. Считается, что он ввёл первые определения, аксиомы и методы доказательства, а также создал первый курс геометрии, известный древним грекам под названием «Предание Пифагора». А ещё он стоял у истоков теории чисел и стереометрии.

Другая важная заслуга Пифагора - основание славной школы математиков, которая более столетия определяла развитие этой науки в Древней Греции. С его именем связывают и сам термин «математика» (от греческого слова μαθημa - учение, наука), объединивший четыре родственные дисциплины созданной Пифагором и его приверженцами - пифагорейцами - системы знаний: геометрию, арифметику, астрономию и гармонику.

Отделить достижения Пифагора от достижений его учеников невозможно: следуя обычаю, они приписывали собственные идеи и открытия своему Учителю. Никаких сочинений ранние пифагорейцы не оставили, все сведения они передавали друг другу устно. Так что 2500 лет спустя историкам не остаётся ничего иного, кроме как реконструировать утраченные знания по переложениям других, более поздних авторов. Отдадим должное грекам: они хоть и окружали имя Пифагора множеством легенд, однако не приписывали ему ничего такого, чего он не мог бы открыть или развить в теорию. И носящая его имя теорема не исключение.

Такое простое доказательство

Неизвестно, Пифагор сам обнаружил соотношение между длинами сторон в прямоугольном треугольнике или позаимствовал это знание. Античные авторы утверждали, что сам, и любили пересказывать легенду о том, как в честь своего открытия Пифагор принёс в жертву быка. Современные историки склонны считать, что он узнал о теореме, познакомившись с математикой вавилонян. Не знаем мы и о том, в каком виде Пифагор формулировал теорему: арифметически, как принято сегодня, - квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов, или геометрически, в духе древних, - квадрат, построенный на гипотенузе прямоугольного треугольника, равновелик сумме квадратов, построенных на его катетах.

Считается, что именно Пифагор дал первое доказательство теоремы, носящей его имя. Оно, конечно, не сохранилось. По одной из версий, Пифагор мог воспользоваться разработанным в его школе учением о пропорциях. На нём основывалась, в частности, теория подобия, на которую опираются рассуждения. Проведём в прямоугольном треугольнике с катетами a и b высоту к гипотенузе c. Получим три подобных треугольника, включая исходный. Их соответствующие стороны пропорциональны, a: с = m: a и b: c = n: b, откуда a 2 = c · m и b 2 = c · n. Тогда a 2 + b 2 = = c · (m + n) = c 2 (рис. 4).

Это всего лишь реконструкция, предложенная одним из историков науки, но доказательство, согласитесь, совсем простое: занимает всего-то несколько строк, не нужно ничего достраивать, перекраивать, вычислять... Неудивительно, что его не раз переоткрывали. Оно содержится, например, в «Практике геометрии» Леонардо Пизанского (1220), и его до сих пор приводят в учебниках.

Такое доказательство не противоречило представлениям пифагорейцев о соизмеримости: изначально они считали, что отношение длин любых двух отрезков, а значит, и площадей прямолинейных фигур, можно выразить с помощью натуральных чисел. Никакие другие числа они не рассматривали, не допускали даже дробей, заменив их отношениями 1: 2, 2: 3 и т. д. Однако, по иронии судьбы, именно теорема Пифагора привела пифагорейцев к открытию несоизмеримости диагонали квадрата и его стороны. Все попытки численно представить длину этой диагонали - у единичного квадрата она равна √2 - ни к чему не привели. Проще оказалось доказать, что задача неразрешима. На такой случай у математиков есть проверенный метод - доказательство от противного. Кстати, и его приписывают Пифагору.

Существование отношения, не выражаемого натуральными числами, положило конец многим представлениям пифагорейцев. Стало ясно, что известных им чисел недостаточно для решения даже несложных задач, что уж говорить обо всей геометрии! Это открытие стало поворотным моментом в развитии греческой математики, её центральной проблемой. Сначала оно привело к разработке учения о несоизмеримых величинах - иррациональностях, а затем - и к расширению понятия числа. Иными словами, с него началась многовековая история исследования множества действительных чисел.

Мозаика Пифагора

Если покрыть плоскость квадратами двух разных размеров, окружив каждый малый квадрат четырьмя большими, получится паркет «мозаика Пифагора». Такой рисунок издавна украшает каменные полы, напоминая о древних доказательствах теоремы Пифагора (отсюда его название). По-разному накладывая на паркет квадратную сетку, можно получить разбиения квадратов, построенных на сторонах прямоугольного треугольника, которые предлагались разными математиками. Например, если расположить сетку так, чтобы все её узлы совпали с правыми верхними вершинами малых квадратов, проявятся фрагменты чертежа к доказательству средневекового персидского математика ан-Найризи, которое он поместил в комментариях к «Началам» Евклида. Легко видеть, что сумма площадей большого и малого квадратов, исходных элементов паркета, равна площади одного квадрата наложенной на него сетки. А это означает, что указанное разбиение действительно пригодно для укладки паркета: соединяя в квадраты полученные многоугольники, как показано на рисунке, можно заполнить ими без пробелов и перекрытий всю плоскость.

Шутливое доказательство теоремы Пифагора; также в шутку о мешковатых брюках приятеля.

- тройки целых положительных чисел х, у,z, удовлетворяющих уравнению x2+у 2=z2...
Математическая энциклопедия
- тройки таких натуральных чисел, что треугольник, длины сторон к-рого пропорциональны этим числам, является прямоугольным, напр. тройка чисел: 3, 4, 5...
Естествознание. Энциклопедический словарь
- см. Ракета спасательная...
Морской словарь
- тройки натуральных чисел таких, что треугольник, длины сторон которого пропорциональны этим числам, является прямоугольным...
Большая Советская энциклопедия
- mil. Неизм. Выражение, используемое при перечислении или противопоставлении двух фактов, явлений, обстоятельств...
Учебный фразеологический словарь
- Из романа-антиутопии «Скотный двор» английского писателя Джорджа Оруэлла...
- Впервые встречается в сатире «Дневник либерала в Петербурге» Михаила Евграфовича Салтыкова-Щедрина, который так образно описал двойственную, трусливую позицию российских либералов - своих...
Словарь крылатых слов и выражений
- Говорится в случае, когда собеседник долго и невнятно пытался что-то сообщить, загромождая основную мысль второстепенными деталями...
Словарь народной фразеологии
- Число пуговиц известно. Почему же хую тесно? - о штанах и мужском половом органе. . Чтобы это доказать, надо снять и показать 1) о теореме Пифагора; 2) о широких штанах...
Живая речь. Словарь разговорных выражений
- Ср. Нет бессмертия души, так нет и добродетели, "значит, все позволено"... Соблазнительная теория подлецам... Хвастунишка, а суть-то вся: с одной стороны, нельзя не признаться, а с другой - нельзя не сознаться...
Толково-фразеологический словарь Михельсона
- Пиѳагоровы штаны иноск. о человѣкѣ даровитомъ. Ср. Это несомнѣнности мудрецъ. Въ древности онъ навѣрное выдумалъ бы пиѳагоровы штаны... Салтыковъ. Пестрыя письма...
- Съ одной стороны - съ другой стороны. Ср. Нѣтъ безсмертія души, такъ нѣтъ и добродѣтели, «значитъ, все позволено»... Соблазнительная теорія подлецамъ.....
Толково-фразеологический словарь Михельсона (ориг. орф.)
- Шуточное название теоремы Пифагора, возникшее в силу того, что построенные на сторонах прямоугольника и расходящиеся в разные стороны квадраты напоминают покрой штанов...
- С ОДНОЙ СТОРОНЫ… С ДРУГОЙ СТОРОНЫ. Книжн...
Фразеологический словарь русского литературного языка
- См. ЗВАНИЯ -...
В.И. Даль. Пословицы русского народа
- Жарг. шк. Шутл. Пифагор. ...
Большой словарь русских поговорок

"Пифагоровы штаны во все стороны равны" в книгах

11. Пифагоровы штаны

Из книги Фридл автора Макарова Елена Григорьевна

11. Пифагоровы штаны Моя хорошая девочка!Прежде всего – самая горячая благодарность за Дворжака; он очень интересен, не так уж легко читается, но я ему очень рада. Я тебе напишу подробнее, когда прочту несколько глав.Ты не представляешь, какую радость доставляет мне твой

III «Не все ли места равны?»

Из книги Батюшков автора Сергеева-Клятис Анна Юрьевна

III «Не все ли места равны?» В конце поста, не дождавшись Пасхи, которая в 1815 году приходилась на 18 апреля, Батюшков на Страстной седмице выехал из Петербурга в имение отца Даниловское. Однако до этого произошло еще одно событие, о котором нет упоминаний в письмах Батюшкова,

Пифагоровы штаны

Из книги От добермана до хулигана. Из имен собственных в нарицательные автора Блау Марк Григорьевич

Пифагоровы штаны О том, что «пифагоровы штаны во все стороны равны», знали еще дореволюционные гимназисты, они-то и сочинили эту стихотворную шпаргалку. Да что там гимназисты! Наверное, уже великому Ломоносову, изучавшему геометрию в своей Славяно-греко-латинской

1.16. Обеспечительные меры как со стороны налоговых органов, так и со стороны налогоплательщиков

Из книги Налоговые проверки. Как с достоинством выдержать визит инспекторов автора Семенихин Виталий Викторович

1.16. Обеспечительные меры как со стороны налоговых органов, так и со стороны налогоплательщиков Налогоплательщики редко соглашаются с выводами налоговых органов, сделанными по результатам налоговых проверок. И при этом большинство споров в судах разрешается в пользу

Перед кредитом все равны

Из книги Деньги. Кредит. Банки: конспект лекций автора Шевчук Денис Александрович

Перед кредитом все равны Официальная история неотложного кредитования в Америке ведет отсчет с 1968 года, когда там был принят Закон о потребительском кредите. В частности, он устанавливает справедливые правила предоставления ссуды, верхние пределы ставок, правила

SWOT-анализ (сильные стороны, слабые стороны, возможности, угрозы)

Из книги Треннинг. Настольная книга тренера автора Торн Кей

SWOT-анализ (сильные стороны, слабые стороны, возможности, угрозы) Этот способ - дополнение структуры «мозговому штурму». Разделите лист флип-чарта на четыре части и озаглавьте их: сильные стороны, слабые стороны, возможности, угрозы.Группа может анализировать бизнес,

Не все покупатели равны

Из книги Как работать по четыре часа в неделю автора Феррис Тимоти

Не все покупатели равны Как только вы достигнете третьего этапа и приток средств станет более-менее установившимся, пора оценить состав ваших покупателей и прополоть эту грядку. Все на свете делится на хорошее и плохое: хорошими и плохими бывают еда, фильмы, секс. Вот и

Глава VII «Пифагоровы штаны» - открытие ассиро-вавилонских математиков

Из книги Когда заговорила клинопись автора Матвеев Константин Петрович

Глава VII «Пифагоровы штаны» - открытие ассиро-вавилонских математиков Математика у ассирийцев и вавилонян, так же как и астрономия, была необходима прежде всего в практической жизни - при строительстве домов, дворцов, дорог, составлении календарей, проведении каналов,

«Под маской все чины равны»

Из книги Петербургские арабески автора Аспидов Альберт Павлович

«Под маской все чины равны» Среди новогодних покупок - елочных игрушек и прочего - может оказаться и маска. Надев ее, мы сразу же становимся другими - как в волшебной сказке. А кто не хочет хоть раз в году прикоснуться к волшебству - к его радостным и безобидным сторонам,

Пифагоровы числа

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ПИ) автора БСЭ

Все равны, но некоторые равны более других

Из книги Энциклопедический словарь крылатых слов и выражений автора Серов Вадим Васильевич

Все равны, но некоторые равны более других Из романа-антиутопии «Скотный двор» (1945) английского писателя Джорджа Оруэлла (псевдоним Эрика Блэра, 1903-1950). Животные некой фермы однажды свергли своего жестокого хозяина и установили республику, провозгласив принцип: «Все

Участие в переговорах в качестве стороны или ассистента стороны

Из книги Хрестоматия альтернативного разрешения споров автора Коллектив авторов

Участие в переговорах в качестве стороны или ассистента стороны Еще одной из форм переговоров, вышедших из медиации, является участие медиатора совместно со стороной (или без нее) в переговорах в качестве представителя стороны.Такой метод принципиально отличается от

Силы были равны

Из книги Великая война не окончена. Итоги Первой Мировой автора Млечин Леонид Михайлович

Силы были равны Никто не предполагал, что война затянется. Но тщательно разработанные Генштабами планы рухнули в первые же месяцы. Силы противостоящих блоков оказались примерно равными. Расцвет новой боевой техники множил число жертв, но не позволял сокрушить врага и

Все животные равны, но некоторые более равны, чем другие

Из книги Фашизофрения автора Сысоев Геннадий Борисович

Все животные равны, но некоторые более равны, чем другие И наконец, хотелось бы вспомнить людей, которые думают, будто Косово может стать каким-то там прецедентом. Мол, если населению Косова «мировое сообщество» (т.е. США и ЕС) предоставит право самому решить свою судьбу на

Почти равны

Из книги Литературная Газета 6282 (№ 27 2010) автора Литературная Газета

Почти равны Клуб 12 стульев Почти равны ИРОНИЧЕСКАЯ ПРОЗА Смерть зашла к одному бедняку. А тот глуховатый был. Так нормальный, но чуть-чуть глуховатый… И видел плохо. Почти ничего не видел. – Ой, к нам гости! Проходите, пожалуйста. Смерть говорит: – Погоди радоваться,