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1 # 黔中初數
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2 # 多元短課
問沙田一段,有三斜,其小斜一十三里,中斜一十四里,大斜一十五里,裡法三百步,欲知為田幾何? 以小斜冪,並大斜冪,減中斜冪,餘半之,自乘於上;以小斜冪乘大斜冪,減上,餘四約之,為實;一為從隅,開平方得積。
這是《數書九章》中的一個題目,講的是三斜求積術(也就是海倫公式)。透過計算,可以得到面積是84(平方里)。大家發現,題中三角形的三個邊為連續的正整數,求出的面積也是整數。像這樣的三角形還有很多,比如大家最最熟悉的勾3股4弦5.
海倫三角形:三角形的三邊長為三個連續的整數,其面積也是整數。
我們可以透過海倫公式來求出海倫三角形的通解。
設所求海倫三角形的三邊長為分別為x-1,x,x+1,x為正整數。
首先,什麼是海倫公式?
據現行高中教材必修5的“閱讀與思考”中介紹:古希臘的數學發展到亞歷山大里亞時期,數學的應用得到了很大的發展,其最突出的一點就是三角術的發展。當時,在解決三角形的問題中,一個比較困難的問題是如何由三角形的三邊a、b、c直接求三角形的面積。據說這個問題最早是由古希臘數學家阿基米德解決的,他得到了公式:
但現在人們常常以古希臘數學家海倫命名這個公式,稱為海倫公式。是因為這個公式最早是出現在海倫的著作《測地術》中,並在海倫的著作《測量儀器》和《度量術》中給出了證明。公式的特點是形式很美,容易記憶。
其次,什麼是海倫三角形?
很明顯,海倫公式帶有根號,因此,對於許多三角形即使三邊是整數,其面積卻是無理數。(當時,人們還未認識無理數)。而海倫在其著作中舉出一個特殊的例子:a=13,b=14,c=15,S=84.
後來,人們就把邊長和麵積都是整數的三角形叫做海倫三角形。組成海倫三角形的三個整數就叫做“海倫三陣列”。
最後,如何構造海倫三角形?
海倫三角形肯定是存在的。
(1)由勾股陣列成的直角三角形一定是海倫三角形。
(2)海倫三角形可由兩個邊長為有理數的直角三角形拼成。