那歐拉線定理到底是怎么被發(fā)現(xiàn)的呢?感謝網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá),筆者終于找到了答案?!睹绹鴶?shù)學(xué)月刊》刊登過EdSandifer先生一系列關(guān)于歐拉解決問題的文章:How Euler Did It?其中就有一篇關(guān)于歐拉線(Euler line)的。而在歐拉的一本傳記《Euler The Master of UsAll》中,也同樣記錄了歐拉線被發(fā)現(xiàn)的過程。
在歐拉(1707-1783)之前,三角形五心很早就被發(fā)現(xiàn),它們各自的性質(zhì)已經(jīng)被研究的很透徹了。那五心之間有何聯(lián)系呢?還很少有人研究,更確切的說,應(yīng)該是很少有人想到去研究。
那為什么歐拉會想到去研究這些“心”之間的聯(lián)系呢?說來也是機(jī)緣巧合。歐拉對海倫公式很有興趣,給出了好幾種巧妙證明。在研究海倫公式之后,他想:三條邊能夠唯一確定三角形,那么三角形的相關(guān)性質(zhì)也應(yīng)該可以由三邊來表示,譬如面積就可以由海倫公式來確定。能否利用三角形三邊來研究三角形的一些特殊點(diǎn)呢。三角形中最特殊的點(diǎn)莫過于三角形的重心、垂心、外心、內(nèi)心了。(注:文獻(xiàn)中沒有表明歐拉在此處研究過旁心,可能是因?yàn)榕孕脑谌切瓮獠?,且有三個。)
于是,歐拉運(yùn)用剛剛研究海倫公式的結(jié)論,結(jié)合當(dāng)時還沒被廣泛使用的坐標(biāo)思想(當(dāng)時數(shù)學(xué)界還是認(rèn)為歐式幾何比解析幾何更美妙),開始了以下的探索。

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以上就是歐拉發(fā)現(xiàn)、證明歐拉線的過程。這一過程,在今天看來,確實(shí)有點(diǎn)繁瑣。要強(qiáng)調(diào)的是,上文還省略了歐拉走過的彎路,就是歐拉也曾用類似的方法計算過三角形的內(nèi)心,卻沒有發(fā)現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)一條數(shù)學(xué)性質(zhì)是不容易的。有時發(fā)現(xiàn)了某性質(zhì),卻長時間得不到證明,這種事情在數(shù)學(xué)史上也是常有的。而歐拉線的發(fā)現(xiàn)與證明,兩者是合二為一的。
盡管歐拉線的發(fā)現(xiàn)并不像阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力定律那樣具有傳奇色彩,給出的證明,我們現(xiàn)代人也會嫌其繁瑣不再使用了,但這一史實(shí)是給我們很多啟發(fā)。
一:數(shù)學(xué)性質(zhì)的發(fā)現(xiàn),并不是單純地依靠邏輯推理。很多時候是源于一個簡單的想法,然后嘗試著去探索。
二:探索過程中,難免會走彎路,甚至?xí)杏X前面沒有路了。要堅持,不能輕言放棄。即使是數(shù)學(xué)大師的探索,在后人眼里,可能都是笨拙的。
三:練好數(shù)學(xué)基本功。即使是在計算機(jī)高度發(fā)達(dá)的今天,扎實(shí)的計算能力和適當(dāng)?shù)牡仁阶冃?,是學(xué)習(xí)和研究數(shù)學(xué)的基本功。
四:要掌握數(shù)學(xué)軟件。因?yàn)槲覀兘裉烀鎸Φ臄?shù)學(xué)問題比歐拉時代更復(fù)雜,而我們又有幾人能達(dá)到歐拉那樣超凡的計算能力?具體到三角形特殊點(diǎn)的研究,動態(tài)幾何軟件就是很好的探索工具。筆者曾讓一些不知道歐拉線的中學(xué)生用超級畫板去探究三角形的內(nèi)心、外心、垂心、重心之間的關(guān)系,有一大半中學(xué)生能夠獨(dú)立發(fā)現(xiàn)歐拉線定理。而依靠計算機(jī)的高速運(yùn)算力能,人們已經(jīng)在三角形中,找到幾千個具有特殊性質(zhì)的點(diǎn)。這樣的批量大生產(chǎn)是過去手工小作坊操作難以想象的。
五:有些數(shù)學(xué)工作者對初等數(shù)學(xué)中的問題不屑一顧,認(rèn)為自己應(yīng)該是干大事的。想想歐拉,一代數(shù)學(xué)大師,不拒絕初等數(shù)學(xué)中的小問題,而且是持續(xù)研究,不斷改進(jìn),并不是做過就丟。歐拉線的最初發(fā)現(xiàn)是1747年,而《100個著名初等數(shù)學(xué)問題——?dú)v史和解》中的巧妙證明則是歐拉1765年給出。正如中國那句古語:泰山不讓土壤,故能成其大;河海不擇細(xì)流,故能就其深。
最后,我們要感謝歐拉。今天還能看到歐拉這樣的大數(shù)學(xué)家在處理小問題時的原始思路,是很不容易的。若是換作高斯,許多定理的發(fā)現(xiàn)過程將會成為謎團(tuán)。
最近工作較忙,且趕一本書《動感體驗(yàn)中考壓軸題》,可能更新少一點(diǎn),請大家諒解。我會整理些以前的舊作發(fā)上來的。
全文見:http://ishare.iask.sina.com.cn/f/16207788.html
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