拆衣服的数学家

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  数学百
  开普勒和圆的面积公式
  开普勒不仅是一位出色的天文学家,他还是一个卓越的数学家。
  他对求圆的面积非常感兴趣。古代的数学家用分割的办法求圆的面积,不管分多少次,得到的都是近似值。为了让结果精确一些,就只有增加分割的次数。如果把圆分成无穷多等份,会是什么样子呢?
  开普勒有自己的想法。他模仿切西瓜的办法,把圆分成许多小的扇形。不同的是,以前的人总是把圆分成相似的六边形,而开普勒一开始就把圆分成无穷多个扇形。经过计算,开普勒得到结果:S=π×r2,这就是我们十分熟悉的圆的面积公式。
  看到这个结果,开普勒高兴极了。他就用这种分割的办法,求出了许多图形的面积。经过验证,结果都是正确的。后来,他把自己的这些成果写成了一本书,并取名为《葡萄酒桶的立体几何》。
  
  卡瓦利里原理
  开普勒用不断分割的办法,求出了圆的面积。这个结论,却让一个小伙子开始思考起了别的问题。
  这个年轻人就是卡瓦利里,他是伽利略的学生。他看了开普勒的《葡萄酒桶的立体几何》以后,就想:开普勒把圆分成无穷多个小扇形,这每个小扇形还是图形,它总是可以再分下去呀!开普勒为什么不接着分下去了呢?如果可以继续分下去,图形分到哪里才是个尽头呢?这些问题使卡瓦利里陷入了沉思。
  有一天,当卡瓦利里的目光落在自己的衣服上时,他忽然灵机一动:“对了!布不是可以看成面积吗?布是由棉线纺织成的,如果把布拆开的话,拆到棉线就打止了。我们如果将面积也像布一样拆开,那么会拆到哪里为止呢?应该是拆到直线为止啊!因为几何学规定,直线没有宽度,把面积分到直线就不能再分了。”
  卡瓦利里还联想到体积的问题。他想,把长方体看成一本书,组成书的每一页纸,应该是不可分量。这样,平面就是长方体的不可分量。所以,假如有两本书,即使形状不一样,只要页数相等,薄厚一样,每一页的面积也一样,那么,这两本书的体积就应该一样。
  他把这个道理推广到所有的立体上,从而提出了著名的“卡瓦利里原理”。
  其实,很多西方人都不知道,最早发现这个原理的,是我们中国古代的数学家祖暅。他是祖冲之的儿子,出生的年代比卡瓦利里要早一千多年呢!在中国,我们把这个原理称为“祖暅原理”。
  
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