歐小平
1634年,法國有一個叫帕斯卡的12歲男孩,他的父親是一位受人尊敬的數(shù)學家。但他父親錯誤地認為,學習數(shù)學對帕斯卡的身心健康有害,所以,他把家里所有的數(shù)學書都藏起來,不讓帕斯卡看,甚至不允許他的朋友在帕斯卡面前談論數(shù)學。父親只讓帕斯卡讀很多古典文學書籍,希望帕斯卡能學好文學。
可“有意栽花花不開,無心插柳柳成蔭”,帕斯卡父親的這些做法,反而激發(fā)了帕斯卡對數(shù)學強烈的好奇感和探究的興趣。他開始偷偷地學習數(shù)學。
有一天,他問父親:“幾何學是什么?”他父親只是簡單地回答說:“幾何學是教人們畫出正確而又美麗的圖畫的學科?!庇谑桥了箍弥酃P,在地上畫了各種幾何形狀。畫著畫著,12歲的帕斯卡突然發(fā)現(xiàn),不論是大的三角形,還是小的三角形,抑或是不同形狀的三角形,它們的內(nèi)角和總是180°。為了證明“任意三角形的內(nèi)角之和為180°”這一規(guī)律,年僅12歲的帕斯卡用更嚴謹?shù)乃季S證明了:一個任何形狀的銳角三角形都可以沿著它的高分為兩個直角三角形,而兩個直角三角形內(nèi)角的角度之和為180°+180°=360°,但由于其中的兩個直角正好組合成了一條直線,因此任意三角形的三個內(nèi)角之和為360°-90°-90°=180°。用同樣的方法可以證明出鈍角三角形的三個內(nèi)角之和也是180°。
當帕斯卡把這個發(fā)現(xiàn)告訴父親時,父親非常興奮,主動把所有的數(shù)學藏書都拿出來給帕斯卡看。在父親的精心教育下,帕斯卡很早就掌握了歐幾里得幾何學。他甚至獨立地發(fā)現(xiàn)了歐幾里得幾何學中的前32個定理,并且順序是正確的。后來,帕斯卡通過不斷地學習和探索,終于成為一名世界聞名的數(shù)學家、物理學家和哲學家。
數(shù)學家帕斯卡讓我們?yōu)橹痼@,他年紀輕輕就能夠發(fā)現(xiàn)如此重要的規(guī)律。美籍華裔數(shù)學家陳省身也讓我們驕傲和引以為豪。他是當代著名的數(shù)學家,非常關心祖國數(shù)學科學的發(fā)展,被譽為“中國年輕數(shù)學學子的總教練”。
1980年,陳省身教授在北京大學的一次演講中語驚四座:“人們常說三角形內(nèi)角之和等于180°,但那是不對的!”大家都感到非常愕然。究竟怎么回事?任意三角形三個內(nèi)角之和等于180°,這不是連小學生都已經(jīng)知道了的數(shù)學常識嗎?陳省身教授面對大家的疑問,給了我們一個非常精辟的解答:“說三角形的內(nèi)角和是180°是錯誤的,不是說這個事實是錯誤的,而是說這種看待問題的方式是錯誤的。我們應該說三角形的外角和是360°?!?/p>
如果我們把目光僅僅盯住內(nèi)角,那就只能看到三角形三個內(nèi)角之和是180°,四邊形的四個內(nèi)角之和是360°,五邊形的五個內(nèi)角之和是540°……n條邊的多邊形內(nèi)角之和是(n-2)×180°。
但是,如果我們來研究一下多邊形的外角和,情況又會怎么樣呢?通過研究,你就會發(fā)現(xiàn)三角形的外角之和是360°,四邊形的外角之和是360°,五邊形的外角之和也是360°……任意n條邊的多邊形的外角之和都是360°。這是一個非常簡單的結(jié)論,它概述了各種情況。用一個與n無關的常數(shù)代替與n有關的計算公式,得到了一個更一般的規(guī)律。
想象一只螞蟻圍繞多邊形的邊界繞圈子爬行,每次經(jīng)過一個頂點時,它的方向都會改變一次,而且改變的角度正好是頂點地方的外角。當螞蟻爬完一圈又回到原點,方向和出發(fā)時是一樣的,而角度變化的總和正好是360°。
這樣看問題,不僅可以直觀地解釋多邊形外角之和等于360°的一般規(guī)律,而且可以立即將我們的目光引向更廣闊的世界。
一條凸的閉曲線——卵形線,它沒有內(nèi)角也沒有外角。但當一只螞蟻在卯形線上爬行時,爬行方向會不時地改變,爬完一圈,角度變化之和是360°。
“外角和為360°”,此規(guī)則適用于閉合曲線!只是在表述的時候要用“方向改變量之和”來代替多邊形中的“外角和”的說法罷了。
數(shù)學家波萊爾說:“數(shù)學家的目的往往是尋求一般的解,他喜歡用幾個一般的公式來解決許多特殊的問題。”即從共同的、眾所周知的事實出發(fā),逐步深化和普及,挖掘出廣泛適用的深刻規(guī)律。從這里,我們不難看出數(shù)學家透徹敏銳的眼光,以及數(shù)學家對真理窮追不舍、孜孜以求的執(zhí)著精神。