數學小知識手抄報
數學是一種智慧,這種智慧中蘊含著數與形的美妙、具體和抽象的思辨、傳承並超越的精神。數學是一種文化。數學知識與技能、數學思想與方法、數學觀念與意識、數學品質與精神都是現代文明的重要組成部分。數學學習追求一種智慧,數學教育體現一種文化。大家瞭解是真的懂數學嗎?那麼有沒有尋找課外的數學知識呢?跟課堂上有沒有不一樣,多看偉大數學家的故事。下面分享的是關於數學手抄報的內容以及相關圖片,給大家思考以及學習,希望能夠在裡面有所收穫:
:“數學之神”──阿基米德
美國的E.T.貝爾在《數學人物》上這樣評價阿基米德的:任何一張開列有史以來三個最偉大的數學家的名單之中,必定會包括阿基米德,而另外兩們通常是牛頓和高斯。不過以他們的巨集偉業績和所處的時代背景來比較,或拿他們影響當代和後世的深邃久遠來比較,還應首推阿基米德。古希臘偉大的數學家、力學家阿基米德***Archimedes
約公元前287~前212***出生在義大利南端西西里島的敘拉古,卒於同地。阿基米德的父親是位數學家兼天文學家。從小有良好的家庭教養,他11歲就被送到當時希臘文化中心的亞歷山大城去學習。在這座號稱“智慧之都”的名城裡,阿基米德博覽群書,汲取了許多的知識,並且做了歐幾里得學生埃拉託塞和卡農的門生,鑽研《幾何原本》,他與亞歷山大的學者保持緊密的聯絡,因此他是亞歷山大學派的成員。
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:阿基米德的學術著作與主要的科學貢獻
阿基米德的生平並沒有詳細記載,但有關他的故事卻廣為流傳。據說他確立了力學的槓桿定律之後 ,曾發出豪言壯語:“給我一個立足點,我就可以移動整個地球!”後來阿基米德成為兼數學家與力學家的偉大學者,並且享有"力學之父"的美稱。其原因在於他通過大量實驗發現了槓桿原理,又用幾何演澤方法推出許多槓桿命題,給出嚴格的證明。其中就有著名的"阿基米德原理",他在數學上也有著極為光輝燦爛的成就。儘管阿基米德流傳至今的著作共只有十來部,但多數是幾何著作,這對於推動數學的發展,起著決定性的作用。
《砂粒計算》是專講計算方法和計算理論的一本著作。阿基米德要計算充滿宇宙大球體內的砂粒數量,他運用了很奇特的想象,建立了新的量級計數法,確定了新單位,提出了表示任何大數量的模式,這與對數運算是密切相關的。
《圓的度量》利用圓的外切與內接96邊形,求得圓周率π為:22/7<π<223/71 ,這是數學史上最早的,明確指出誤差限度的π值。他還證明了圓面積等於以圓周長為底、半徑為高的正三角形的面積;使用的是窮舉法。
《球與圓柱》熟練地運用窮竭法證明了球的表面積等於球大圓面積的四倍;球的體積是一個圓錐體積的四倍,這個圓錐的底等於球的大圓,高等於球的半徑。阿基米德還指出,如果等邊圓柱中有一個內切球,則圓柱的全面積和它的體積,分別為球表面積和體積的 。在這部著作中,他還提出了著名的"阿基米德公理"。
《拋物線求積法》研究了曲線圖形求積的問題,並用窮竭法建立了這樣的結論:"任何由直線和直角圓錐體的截面所包圍的弓形***即拋物線***,其面積都是其同底同高的三角形面積的三分之四。"他還用力學權重方法再次驗證這個結論,使數學與力學成功地結合起來。
《論螺線》是阿基米德對數學的出色貢獻。他明確了螺線的定義,以及對螺線的面積的計算方法。在同一著作中,阿基米德還匯出幾何級數和算術級數求和的幾何方法。
《平面的平衡》是關於力學的最早的科學論著,講的是確定平面圖形和立體圖形的重心問題。
《浮體》是流體靜力學的第一部專著,阿基米德把數學推理成功地運用於分析浮體的平衡上,並用數學公式表示浮體平衡的規律。
《論錐型體與球型體》講的是確定由拋物線和雙曲線其軸旋轉而成的錐型體體積,以及橢圓繞其長軸和短軸旋轉而成的球型體體積。
除上述這些阿基米德的著作之外,據現在所知,他失傳的著作有《天球儀的製造》、《論槓桿》、《支援》、《原理》和《反射光學》等。在他死後差不多兩千年,在公元1670年,英國牛津出版了《阿基米德遺著全集》。經歷了這麼多世紀而保留下來的阿基米德的著作,就全部收在這部全集裡。
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1.系統總結並嚴格證明了槓桿定律,為靜力學奠定了基礎。在總結前人經驗的基礎上,阿基米德系統地研究了物體的重心和槓桿原理,提出了精確地確定物體重心的方法,指出在物體的重心處支起來,就能使物體保持平衡。在《論平面圖形的平衡》一書中,進一步確定了各種平面圖形的重心,並對槓桿平衡條件做了嚴格的數學證明。得出重物的重量比和它們離支點的距離成反比的槓桿定律。運用這一定律,阿基米德設計過槓桿滑輪系統,創造了用小力把大船拉到水裡等奇蹟。
2.在著名的《論浮體》一書中,他總結出了著名的阿基米德原理;放在液體中的物體受到向上的浮力,其大小等於物體所排開的液體重力。從此使人們對物體的沉浮有了科學的認識,從而奠定了流體靜力學的基礎。
3.確定各種幾何圖形的面積和物體的表面積、體積的計算方法,創立“窮竭法”。他精通幾何學,先後發現了幾十條定理。在《圓的度量》等著作中,提出了計算圓的周長、面積及扇形面積的準確公式;他用圓內接多邊形與外切多邊形邊數增多、面積逐漸接近的方法精確求出。
在這些計算中,他創立的“窮竭法”,實質上與現代數學積分計算的基本思想相同。在《論拋物線形的求積法》、《論球和圓柱》等著作中,阿基米德在計算拋物線弓形面積和球、橢球、旋轉拋物體等的表面積與體積時,進一步發展了“窮竭法”,可以說是現代微積分法的先導。
和他的前輩及同時代的一些學者相比,阿基米德的學術活動有一個顯著的特點,就是他既極為重視科學的嚴密性、準確性,要求對每一個問題都進行精確的、合乎邏輯的證明;又非常注意科學知識的實際應用,親自設計製造過多種機械裝置和建築物,開創理論研究和實際應用密切結合的學風。
丹麥數學史家海伯格,於1906年發現了阿基米德給厄拉託塞的信及阿基米德其它一些著作的傳抄本。通過研究發現,這些信件和傳抄本中,蘊含著微積分的思想,他所缺的是沒有極限概念,但其思想實質卻伸展到17世紀趨於成熟的無窮小分析領域裡去,預告了微積分的誕生。
流傳下來的阿基米德的著作,主要有下列幾種。《論球與圓柱》是他的得意之作,包括許多重大的成就。他從幾個定義和公理出發,推出關於球與圓柱面積體積等50多個命題。 用幾何方法解決相當於三次方程對的問題,《圓的度量》,計算園內接與外切96邊形的周長,求得圓周率。《劈錐曲面與旋轉橢圓體》,研究幾種圓錐曲線的旋轉體,以及這些立體被平面擷取部分的體積。在引理中給出公式 。《論螺線》利用一組內接和一組外接的扇形,確定“阿基米德螺線”***現用極座標方程來表示***第一圈與始線所包圍的面積等於。《拋物線圖形求積法》,確定拋物線與任一弦所圍弓形的面積。
《平面圖形的平衡或其重心》,從幾個基本假設出發,用嚴格的幾何方法論證力學的原理,求出若干平面圖形的重心。《數沙者》,設計一種可以表示任何大數目的方法,糾正有的人認為沙子是不可數的,即使可數也無法用算術符號表示的錯誤看法。《論浮體》,討論物體的浮力,研究了旋轉拋物體在流體中的穩定性。阿基米德還提出過一個“群牛問題”,含有八個未知數。最後歸結為一個二次不定方程 。其解的數字大得驚人,共有二十多萬位!
阿基米德當時是否已解出來頗值得懷疑。除此以外,還有一篇非常重要的著作,是一封給埃拉託斯特尼的信,內容是探討解決力學問題的方法。這是1906年丹麥語言學家J.L.海貝格在土耳其伊斯坦布林發現的一卷羊皮紙手稿,原先寫有希臘文,後來被擦去,重新寫上宗教的文字。幸好原先的字跡沒有擦乾淨,經過仔細辨認,證實是阿基米德的著作。其中有在別處看到的內容,也包括過去一直認為是遺失了的內容。
後來以《阿基米德方法》為名刊行於世。它主要講根據力學原理去發現問題的方法。他把一塊麵積或體積看成是有重量的東西,分成許多非常小的長條或薄片,然後用已知面積或體積去平衡這些“元素”,找到了重心和支點,所求的面積或體積就可以用槓桿定律計算出來。他把這種方法看作是嚴格證明前的一種試探性工作,得到結果以後,還要用歸謬法去證明它。他用這種方法取得了大量輝煌的成果。
阿基米德的方法已經具有近代積分論的思想。然而他沒有說明這種“元素”是有限多還是無限多,也沒有擺脫對幾何的依賴,更沒有使用極限方法。儘管如此,他的思想是具有劃時代意義的,無愧為近代積分學的先驅。他還有許多其他的發明,沒有一個古代的科學家,象阿基米德那樣將熟練的計算技巧和嚴格證明融為一體,將抽象的理論和工程技術的具體應用緊密結合起來。