中容

时间:2023-06-08 04:55:35编辑:优化君
出处

中国古代没有古希腊欧几里得几何学的平行线概念,采用容方、容横、容直概念,收到异曲同工的效用。

《九章算术》第九卷《勾股》章第十五题;“今有勾五步,股十二步,问勾中容方几何?答曰三步十七分步之九。术曰:并勾股为法,勾股相乘为实,实如法而一,得方一步。”如图直角三角形ABC中内接正方形DEFB。直角三角形高(股),底长(勾),正方形边长为X。答案:以勾5步、股12步之和为分母(并勾股为法);以勾5步股、12步之积为分子(勾股相乘为实)得勾中容方边长

刘徽为勾股容方的关系式,提供了两个证明,一个是利用出入相补原理,即利用几何图形在移动、转动时面积守恒,将几何图形重新排列,以求结果的方法。先将三角形ABC复制,倒置,和原三角形合并成为一个高为H、宽为L的长方形,如图。将两个正方形标以黄色,两个大直角三角形标红色,两个小直角三角形标青色[1]。再将左图的两个黄色长方形、两个红色大直角三角形、两个青色小直角三角形,从新排列如右图。从出入相补,面积守恒原理,左图的面积和右图面积相等。左图面积,右图面积[2]

由此得出勾股容方的关系式;

长度。

刘徽的第二个证明,利用相似三角形比率不变原理。刘徽注曰:“幂图方在勾中,则方之两廉各自成小勾股,其相与之势,不失本率也”。即内接正方形DEFB的两边DE,EF与直角三角形的三边,各自形成小的直角三角形,而这两个小直角三角形三边的比例,和原来大直角三角形的三边比率相同。刘徽从勾中容方中归纳出“不失本率”原理,即三个相似三角形比率相同。

令股高为H,勾长为L, 勾股容方的边长为 X, 根据不失本率原理,

得勾股容方关系式

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