中国人应知的古代科技常识
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13 弦图是做什么用的?

弦图是一种平面几何模型,是中国古代的数学家为了证明勾股定理和相关命题而创造出来的。在中国古代,直角三角形被称为勾股形,两个直角边中较小者为勾,较长者为股,斜边为弦。弦图是通过将直角三角形移补拼合之后形成特殊正方形。它的边长等于弦长。

弦图最早出现在《周髀算经》中,但原图并未流传下来。根据《周髀算经》中商高对勾股定理的论证,今天我们可以对这幅图进行准确地复原。汉末三国时的数学家赵爽为《周髀算经》作注,又绘制了更为复杂的弦图。他将图的背景分成七七四十九个小方格,将弦图倾斜绘制在上面,弦图本身又分成了五五二十五个小方格。为了区别,还在各区域涂上了不同的颜色。

周髀弦图

赵爽弦图

受古代印刷技术的限制,赵爽的这幅弦图在不断翻刻的过程中出现了很多错误,今天的人们同样对这幅图进行了复原。从这幅弦图中可以看出,通过运用小方格,图中显示的数量关系就一目了然了。这个方法成为了一种传统,在古代流传下来的其他数学著作中,遇到关于勾股求积问题的附图,一般也都分成若干小方格。