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书名 | 从√2谈起(典藏版院士数学讲座专辑)/中国科普名家名作 |
分类 | 少儿童书-启蒙益智-科普百科 |
作者 | 张景中 |
出版社 | 中国少年儿童出版社 |
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简介 | 内容推荐 《从√2谈起(典藏版院士数学讲座专辑)》是“中国科普名家名作”系列之一。是我国著名数学家、计算机专家张景中院士创作的科普读物,包括庞大的无理数家族;用有理数逼近无理数;天衣无缝的数直线;无穷小之谜等十章内容。 作者简介 张景中,数学家,中国科学院院士。 多年从事几何算法和定理机器证明研究,其成果曾获国家发明二等奖,中国科学院自然科学一等奖,国家自然科学二等奖。 热心数学教育,提出教育数学的思想,并从事中学教学改革和微积分教学改革的研究。 热爱科普事业,其所著《教育数学丛书》曾获中国图书奖,《数学家的眼光》等科普作品曾获国家科学技术进步二等奖、第六届国家图书奖、“五个一”工程奖、全国科普创作一等奖。所主编的《好玩的数学》丛书获国家科学技术进步二等奖。 目录 第一章 从√2谈起 第二章 庞大的无理数家族 第三章 用有理数逼近无理数 第四章 最好的分数 第五章 奇妙的黄金数 第六章 近似的数学 第七章 天衣无缝的数直线 第八章 无穷小之谜 第九章 π和e 第十章 数系巡礼 习题解答或提示 附录 关于连分数的几个基本命题的证明 序言 这本书的名字叫《从√2谈起》,我想,读者更 想知道的是,在“谈起”之后,往哪里谈,谈到什 么地方为止。 √2是人们最早认识的无理数之一,也是中学生 最早知道的最简单的无理数。从√2谈起,自然会谈 到其他的无理数。比如:除了√2,还有哪些常见的 无理数?怎样证明一个数是无理数?无理数都可以 用根式表示吗?是无理数多还是有理数多? 我们知道,√2=1.414…是无限不循环小数。怎 样把它算得更精确一些呢?会算√2,会不会算2√2 ,2√2?√2是方程式x2-2=0的根,那么,更高次代 数方程式的根怎么计算?能不能利用初中代数里学 过的知识,计算高次方程式的根呢?等等。这些, 都是我们“谈起”的内容。 此外,我们还将简单谈谈你所熟悉的π和不大 熟悉的e,以及和“黄金分割”有关的“无理数三兄 弟”。关于它们,有着耐人寻味的故事和游戏。 怎么样,想了解这些知识吗?那么,就请你翻 到第一章吧!书中用到的知识,大部分是初中学过 的。当然,你也可以不从头看起,直接看中间的几 章。 导语 张景中院士是我国著名数学家、计算机专家,曾任中国科普作家协会理事长。他的不讲数学理论只讲数学思想,用日常生活中的浅显事例,向青少年普及数学的创作手法,是我国数学科普创作的一大飞跃。他的数学科普作品,不同于一般的科普读物,它不是简单的材料收集和整理,而是一个站在科学前沿的学者的真知灼见。 《从√2谈起(典藏版院士数学讲座专辑)》是由张景中先生撰写的数学科普读物,全书共分为10章内容。 精彩页 第七章 天衣无缝的数直线 数学史上最让人惊奇的事情之一,是实数系的逻辑基础竟迟至19世纪后叶才建立起来。 正整数是容易理解的,简单的计数就要用到它。3岁的孩子,也会数他手中的水果糖。 分数也是容易理解的。因为它可以归结为整数之比。 但是,无理数的本质是什么?直到18世纪,无理数对数学家们来说仍然是一个谜,但人们又不能不和无理数打交道。 随着农业生产的发展,人们为了掌握季节变化的规律,需要天文知识,要测算日月星辰的位置。这样三角学发展起来了。√2被发现400多年后,人们已会计算许多角度的三角函数值,这些值绝大多数是无理数。 到了1500年前后,人们不但会解二次方程式,而且开始会解一些特殊的三次方程式了。这些方程式的根,很多是无理数。 又过了不到100年,纳皮尔(1550年-1617年)发现了对数。我们知道,有理数的对数差不多都是无理数。 无理数的广泛使用,促使越来越多的数学家开始探讨无理数的实质。 对无理数,有的数学家坚持不承认主义。他们认为,尽管为了研究几何问题不能不用到无理数,但我们想把它数出来的时候(用小数表示出来),它们就无止境地往远跑,使我们无法准确地掌握它!既然缺乏准确性,又怎么能叫做数?所以,无理数不是数,它是隐藏在无穷迷雾后面的某种东西。 也有不少数学家认为,无理数是地地道道的数,因为无理数可以表示实实在在的几何量,可以用有理数来逼近;但他们也没有提出无理数的系统理论。 还有很多数学家,像中国、印度等东方国家的数学家,他们大胆地应用无理数,并不关心无理数的本身是什么。他们不觉得这里面有多大逻辑上的缺陷。 顺便提一下,当时,由于解二次以上的代数方程式,负数和虚数也开始在运算中使用。16世纪的欧洲数学家们,被负数、无理数、虚数弄得晕头转向,就像刚上中学的中学生,觉得这是一些难以理解的“怪物”。 随着科学的发展,负数被大家理解了,虚数也得到了合情合理的说明;但无理数之谜的谜底,直到19世纪中叶,才被真正揭开! 这是因为,由于19世纪的工业技术革命,机器被大量使用,人们在生产实践中提出了许多新问题,促使微积分迅速发展。微积分要研究变量,变量被人们理解为“连续变化”的量。什么叫连续变化呢?比如,x连续地从0变到1,这是什么意思?你可以回答说,x要取到0和1之间的一切实数。这“一切实数”又是哪些?除了有理数,算不算无理数?如果要算,无理数是什么? 这是迫切需要回答的问题。不回答这个问题,微积分的很多基本定理就证不出来。比方说:圆到底有没有面积?圆内一点和圆外一点,用一条连续曲线连起来,这曲线和圆为什么一定会相交?这些一看就对的事,偏偏证不出来!这说明关于实数的理论太不完整? 让人惊奇的是,这个2000多年没有解开的无理数之谜,只要采用一个新的观点,便迎刃而解! 这个新观点,其实并不新,它是从欧几里得以来人们就有了的一种看法,只是大家都没把它说清楚罢了。 什么看法呢? 这就是直线的连续性。在直线上取定一个原点,一个单位长,一个正方向,直线就变成了数轴。直线是连续的,直线上面每个点可以表示一个实数,所以实数也是可连续变化的。 但是,究竟什么叫做“连续”,又不容易说清楚了。 形象地说,连续,就是没有缝隙,就是天衣无缝。如果再问什么叫天衣无缝,那该怎么回答呢? 让我们动脑又动手吧。给你一把最最锋利的刀,你甩尽全身力气,在这根天衣无缝的数直线上砍一刀,把它斩成两截,会发生什么呢? 因为直线是天衣无缝的,这一刀一定砍在某个点上,或者说,砍中了一个实数。否则,岂不是有缝隙了? 如图7—1,假定从点A的位置把直线砍断,这个点A到什么地方了呢?在左半截上,还是右半截上? 不在左边,就在右边!反正不会两边都有,也不会两边都没有;因为点不可分割,也不会消失掉! 这是想象,从想象中悟出一个道理来。所谓直线的连续性,就是这么一回事:不管把直线从什么地方砍断成两段,总有一段是带有端点的,也只有一段是带有端点的! P94-98 |
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