锱铢必较
2018-02-03赵希瑄
数学即是数字之学,但它也是“小气”的学科,,所以才会用题目的这个成语加以形容,何以见得?像物理,动不动就是“忽略空气阻力”,再像化學,题目中常出现“理想气体状态”等字眼,但数学不同,与其说“小气”不如说成是严谨更好。数学之美也正在于此:由逻辑生发出思考,再由思考派生出策略。费曼说:“你能认出真理,因为它既简单又美丽。”这是个前人留下的奇妙的世界,而且还在一代代人的努力下更加繁盛。数学是用来干什么的,用德文里一个很精确的说法叫作“machtsichtbar"意思是"你看不见的东西被看见",今天希望从一个中学生的角度出发,谈谈自己对一个问题的看法:多边形的面积问题.
最完美的多边形当然是正多边形,将其面积用边长表示出来可以得到下列等式(a表示边长)
但既然说了数学很"小气",一定要在这种问题,特别是计算问题上"锱铢必较",而这种"系数"只能用于生活中的简单估算,当然不能如意。不过受原理的启发,正七边形面积中如果有了
的精确值一切不就解决了?
硬算没有任何办法,那只有累积,比如我知道了sin1°的值,那么任何有理角度便均可以累出来,目标再度转换,我要求sin1°是多少,而是是带根号的。
下面先证明sin1°是无理数,证明:
引理:有理数四则运算还是有理数.
证明引理。由有理数的定义
证明原理。反证法,假设sin1°是有理数,则由三倍角公式
则sin3°为有理数
由此类推sin9°、sin27°为有理数
由和角公式
所以sin36°为有理数,又
矛盾,所以 sin1°为无理数.
那么又该如何凑出sin1°?我的思路如下:
已知了sin36°,sin15°半角公式sin18°差角公式sin3°三倍角公式解三次方程sin1°,
思路有了,便开始了计算,计算量是庞大的,网上也找不到相关资料,但让我很高兴,我所做的可能会是前人没做过的事!这种念头一直驱使我在将要放弃时重新振作,终于几个下午过后出结果了.
当然这全是由重根号形式变来的,
如
,但是困住我的是最后一步---解三次方程,对于三次方程
原方程为
。但是sin3°数据过于兀长,只能先用盛金的重根判别式
。计算结果很令我惊讶Δ=B2-4AC>0,也就是有一个实根和一个共轭虚根,为什么会这样,这个疑问或许会在我以后的学习中,随着知识的积累,内容的加深,数学知识的广猎,一点点得到解决,这是我学习数学的开始,是怀着对数学的深爱而学习下去动力。我希望并且相信,在我一如既往的钻研下,多年后一定会有属于我的数学定理。
作者简介:赵希瑄(2001.09.04)男,籍贯:四川省西昌市,学校:成都树德中学。endprint