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學科中心第50期電子報


http://mathcenter.ck.tp.edu.tw/Resources/ePaper/Default.aspx


裡面有篇張海潮教授寫的"畢氏定理不能自外面積公式和平行公理"一文,實在想說些話。


這個問題的標題很奇怪,說實在的,很想問問 張大 教授,為什麼會寫出這樣的題目。不過我看到標題的時候,馬上想到之前在昌爸工作坊的討論區,跟別人討論過的一個問題:畢氏定理需不需要經過三角形全等性質證明?


www.mathland.idv.tw/talk-over/memo.asp?srcid=30463&bname=ASP


對方認為不必要,我則持相反看法。然後對方提出的說法也是 張 教授所謂中國流證明,他說取四個一樣的直角三角形,這是做得到的;但是我認為會提出這種說法的人根本就不懂證明!!沒有經過證明,怎麼知道這四個三角形全等?更別說接下來要說明中間那是正方形,還要用到的性質了。


 


再回到 張大 教授的問題,我想應該也是有人會覺得證明畢氏定理,不需要平行公理和面積公式。這恐怕是現在的人,在學習幾何的時候,常常會覺得,某些命題,可以用別的方式得到證明,為什麼書上卻寫很麻煩的方法呢?


 


關於這點,我還是想提以前教國中的時候,看到測驗卷上面的一個問題:


A 三角形內角和定理(指內角和180°)
B
三角形外角和定理(指外角和360°
)
C
三角形外角定理(指外角等於兩個不相鄰的內角和
)
D
五角星形五個內角和為180°

以上四個定理出現的先後順序為何?


我看到這題真的笑到很誇張,同事還不知道我為什麼笑,唉!


 


這題的答案是BACD,我想現在的學生看到這題,應該會答ABCDACBD才是,為何答案卻是BACD?因為啊,當時課本的編排是先說明B,再導出A,然後CD。可是真的是這樣嗎?


 


這些問題,如果要找解答,是不是該去找這方面的權威?幾何的權威是啥?我想,絕大部分的人會同意是<<幾何原本>>;所以我們應該看看幾何原本吧!原本裡面關於上面的問題,是先證明平行線的同位角相等、內錯角相等以及同側內角互補(I.29),然後證明C,同時得到A(I.32),原本裡面沒有提到BD(至少我沒看到),所以這兩點都可以當成是A的推論。


 


但是原本裡面的順序就是出現的先後順序嗎?這點牽涉到一個非常大的問題,那就是我們到底是「發現」還是「發明」了定理?這是個見仁見智牽扯不清的問題,我們不要扯那麼遠,我的想法是,這些定理,應該是等價的,意思就是同時出現的,沒有先後之分,所以當成考題,就會出現版本的問題了。


 


至於畢氏定理的問題,那是原本的(I.47),命題的內容論述,一開始就提到要作正方形(I.46);而作正方形就會用到平行線同側內角互補這個性質,自然就是用到了平行公理。再來是用到全等性質,所以畢氏定理不能獨立於全等性質之外。然後用到面積性質(I.41),也就說明了要用面積算法。所以若要解釋 張大 教授所提的問題,只要把原本裡面的畢氏定理證明拿出來,基本上就解決了;還要說明的是另外那將近四百種的證法,也需要用到這三者(面積公式、平行公理和全等性質)。只是 張 教授只提了一種,也沒再作進一步的說明,以及最後一段,根本表明了沒有去看過幾何原本,讀來真是讓人失望!!


 


看看幾何原本吧!!


http://aleph0.clarku.edu/~djoyce/java/elements/elements.html

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