沈括的《梦溪笔谈》,那可是中国古代科技史上响当当的著作,里头藏着不少有趣又厉害的发现,高阶等差级数便是其中一桩奇妙事儿。
话说北宋年间,日子虽有几分安稳,可人们在生活生产里也有不少要琢磨计算的难题。沈括这人,心思细腻又爱钻研,对啥都充满好奇,就喜欢在日常琐碎中找那些藏着的学问。
有一回,他许是瞧见了酒店里堆积得整整齐齐的酒坛,又或是看到了叠起来的棋子。这些东西堆在一起,看着普普通通,可沈括的眼睛却亮了起来。他琢磨着,这堆东西看似寻常,里头的数量计算怕是有讲究。
当时已有的数学知识,在处理这种有空隙的堆积体时,似乎有点不够用了。就拿那堆酒坛来说,最上层纵横各有几个坛子,往下一层一层,数量有规律地增加,可这整体形状和常见的几何形体不太一样,边缘不是平的,中间还有空隙,以往的体积公式根本套不上去。
沈括可没被这点难题吓住,他就像个执着的寻宝人,一头扎进这堆坛坛罐罐的数学世界里。白天,他对着实物比划、思考;晚上,就在灯下写写画画,算个不停。也不知熬过了多少个日夜,经过反复地观察、推算、验证,沈括终于找到了门道,创立了隙积术。这隙积术,就像是一把神奇的钥匙,打开了高阶等差级数求和的大门,解决了这类看似复杂的计算问题。
这还不算完,沈括又从计算田亩出发,盯上了圆弓形中弧、弦和矢之间的关系。他在田埂间徘徊,在纸上画满了各种图形,不断地测量、计算、思考。经过一番艰苦的探索,他提出了会圆术,给出了由弦和矢的长度求弧长的比较简单实用的近似公式。这一方法,不仅在平面几何学里发挥了大作用,在天文计算中也派上了用场,为我国球面三角学的发展添了一把力。
沈括发现高阶等差级数,可不是只在书斋里算算数字。在北宋,不管是盖房子、看星星,还是种地,这些数学知识都派得上大用场。像盖房子的时候,靠它就能算出要用多少材料;观测天文的时候,能更准地算出天体的位置。
沈括把这些发现写进《梦溪笔谈》,没用那些让人听不懂的高深词汇,而是用特别平实、好懂的话,把复杂的数学知识讲得清清楚楚。就好像他在跟邻居们聊天,把自己的发现和想法,一点一点地说给大家听。
沈括的这些成就,放到现在看依旧让人赞叹不已。他那敏锐的观察力,还有对知识不懈探索的精神,真不是一般人能比的。在北宋那个时候,科技可没现在这么发达,他却能从生活里那些不起眼的小细节里,琢磨出这么重要的数学知识,这得花多少心思啊,太了不起了!
《梦溪笔谈》里记录的高阶等差级数,就像是从古代穿越而来的宝藏。这发现,满满都是古人的智慧,也让我们看到沈括对知识的热爱,那股子追求真理的劲儿,就像星星一样,在历史的长河里一直闪闪发光,怎么都不会被岁月给埋没。
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