你知道勾股定理是怎么來的嗎？

在中國最早的一部數(shù)學著作——《周髀算經(jīng)》的開頭，記載著一段周公與商高的對話：

周公問：“我聽說您對數(shù)學非常精通，我想請教一下，天沒有梯子可以上去，地也沒法用尺子去丈量，那么怎樣才能得到關(guān)于天地的數(shù)據(jù)呢？”

商高回答說：“數(shù)產(chǎn)生于對方和圓這些形體的認識。其中有一條原理：當直角三角形‘矩得到的一條直角邊‘勾等于3，另一條直角邊‘股等于4的時候，那么它的斜邊‘弦就必定是5。這個原理是大禹在治水的時候就總結(jié)出來的?！?/p>

從上面所引的這段對話中，我們可以清楚地看到，我國古代的人民早在幾千年以前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并應用勾股定理這一重要的數(shù)學原理了。稍懂平面幾何的都知道，所謂勾股定理，就是指在直角三角形中，兩條直角邊的平方和等于斜邊的平方。

如圖所示，我們用勾（a）和股（b）分別表示直角三角形的兩條直角邊，用弦（c）來表示斜邊，則有：勾²+股²=弦²，即：a²+b²=c²。

勾股定理在西方被稱為畢達哥拉斯定理，相傳是古希臘數(shù)學家兼哲學家畢達哥拉斯于公元前550年首先發(fā)現(xiàn)的。其實，我國古代人民對這一數(shù)學定理的發(fā)現(xiàn)和應用，遠比畢達哥拉斯早得多。如果說大禹治水因年代久遠而無法確切考證的話，那么周公與商高的對話則可以確定在公元前1100年左右的西周時期，比畢達哥拉斯要早500多年。其中所說的“勾3股4弦5”，正是勾股定理的一個應用特例（3²+4²=5²）。所以現(xiàn)在數(shù)學界把它稱為勾股定理，是非常恰當?shù)摹?/p>

在《九章算術(shù)》一書中，勾股定理得到了更加規(guī)范的一般性表達。書中的《勾股章》說：“把勾和股分別自乘，然后把它們的積加起來，再進行開方，便可以得到弦?！?/p>

把這段話列成算式，即為弦=（勾²+股²）^1/2。

中國古代的數(shù)學家們不僅很早就發(fā)現(xiàn)并應用勾股定理，而且很早就嘗試對勾股定理作理論的證明。最早對勾股定理進行證明的是三國時期吳國的數(shù)學家趙爽。趙爽創(chuàng)制了一幅“勾股圓方圖”，用形數(shù)結(jié)合的方法，給出了勾股定理的詳細證明過程。在這幅“勾股圓方圖”中，以弦為邊長的正方形ABDE是由4個相等的直角三角形再加上中間的那個小正方形組成的。每個直角三角形的面積為ab/2；中間的小正方形邊長為b-a，則面積為（b-a）2。于是便可得到式子：4×（ab/2）+（b-a）²=c²，化簡后便可得：a²+b²=c²。

趙爽的這個證明可謂獨具匠心，極富創(chuàng)新意識。他用幾何圖形的截、割、拼、補來證明代數(shù)式之間的恒等關(guān)系，既具嚴密性，又具直觀性，為中國古代以形證數(shù)、形數(shù)統(tǒng)一、代數(shù)和幾何緊密結(jié)合、互不可分的獨特風格樹立了一個典范。以后的數(shù)學家大多繼承了這一風格并且有所發(fā)展。例如稍后一點的劉徽在證明勾股定理時也是用的以形證數(shù)的方法，只是具體圖形的分合移補略有不同而已。

中國古代的數(shù)學家們對勾股定理的發(fā)現(xiàn)和證明，在世界數(shù)學史上具有獨特的貢獻和地位。尤其是其中體現(xiàn)出來的“形數(shù)統(tǒng)一”的思想方法，對科學創(chuàng)新具有重大意義。事實上，“形數(shù)統(tǒng)一”的思想方法正是數(shù)學發(fā)展的一個極其重要的條件。正如當代中國數(shù)學家吳文俊所說：“在中國的傳統(tǒng)數(shù)學中，數(shù)量關(guān)系與空間形式往往是形影不離地并肩發(fā)展著的……17世紀笛卡爾解析幾何的發(fā)明，正是中國這種傳統(tǒng)思想與方法在幾百年停頓后的重現(xiàn)與繼續(xù)?！?/p>