發現勾股定理和指數維度的相關性,《周髀算經》中隱藏的數理奧祕

很多人小學的時候就學習過勾股定理,最早出自《周髀算經》這本古老的算術書籍。

《周髀算經》原名《周髀》,是算經的十書之一。中國最古老的天文學和數學著作,約成書於公元前1世紀,主要闡明當時的蓋天說和四分曆法。唐初規定它為國子監明算科的教材之一,故改名《周髀算經》。

《周髀算經》在數學上的主要成就是介紹了勾股定理。(據說原書沒有對勾股定理進行證明,其證明是三國時東吳人趙爽在《周髀注》一書的《勾股圓方圖注》中給出的)及其在測量上的應用以及怎樣引用到天文計算。)《周髀算經》的採用最簡便可行的方法確定天文曆法,揭示日月星辰的運行規律,囊括四季更替,氣候變化,包涵南北有極,晝夜相推的道理。給後來者生活作息提供有力的保障,自此以後歷代數學家無不以《周髀算經》為參考,在此基礎上不斷創新和發展。

發現勾股定理和指數維度的相關性,《周髀算經》中隱藏的數理奧秘

我們現在的問題是:勾股定理有什麼神奇的之處,值得我們深究的。

當然有!!!

首先我們先看一個圖,把幾個數量關係弄清楚先,看下圖:

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G集是什麼?

我們把從1到9這九個數,組成的數集,稱之為:九宮數集G,如下:

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在河圖洛書上,這就有數字很重要,尤其是洛書,如下圖:

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勾股定理,勾股弦大家肯定都知道了吧。

左邊的n是指數,畫了這個圖,想告訴大家一個什麼事情呢?

就是關於指數和G集裡面的數的特徵,尤其隨著指數n的增大,式子:X^n+Y^n≠Z^n會在圖像上呈現什麼樣的遞變規律。

當n=1時,

共7組:1+2=3,1+3=4,1+4=5,1+5=6,1+6=7,1+7=8,1+8=9;

共5組:2+3=5,2+4=6,2+5=7,2+6=8,2+7=9;

共3組:3+4=7,3+5=8,3+6=9;

共1組:4+5=9;

我們就抽取2,3,5這組,考察當n從1到n的時候,他們相應的幾何關係,很顯然是一個遞增的過程,就是看差值如何變化了。

2+3=5,(n=1),

2^2+3^2=13<25,(n=2),

2^3+3^3=35<125,

隨著n值越來越大,5^n與(2^n+3^n)的差值越來越大,如下圖表示:

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畫這個圖的時候,其實為了告訴大家,他們是一組透視圖,如下:

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他們的透視焦點結構在n=1的時候。這種現象很有趣。

我們在看看自古聞名的勾股弦的情況,會有怎麼樣的透視特徵呢?

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很顯然,在n=2的時候,數組:3,4,5,形成一個聚焦結構,然後隨著n值的變大,不斷的發散,當n=1的時候,過度聚焦,交匯結構在n=2的時候。

這就是勾股弦定理的魅力之處。

在九宮數集裡面,n=2,代表2個維度的時候,3,4,5,形成一個聚焦結構。2代表著陰陽,偶數的意思。

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對九宮G集裡的各數組關係,隨著n值的變大,他們之間X^n+Y^n與Z^n的差值越來越大,

所以,當n>3,時候,X^n+Y^n≠Z^n,n屬於自然數集(這就是費馬大定理的內容)。

其實,費馬大定理最好的結果就是勾股弦,換句話說,勾三股四弦五就是整個二維體系在九宮G集裡面的透視,根據申子源證明費馬大定理的結論,所有數關於X^n+Y^n與Z^n,都可以通過mod運算,最後就是一個G集內的運算。參考文章:《一種採用mod值構造G集合來證明費馬大定理的方法》。

這就意味著,在mod運算下勾三股四弦五是唯一的結果。

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由指數運算特徵知道,勾三股四弦五(3^2+4^2=5^2),就有勾六股八弦十(6^2+8^2=10^2)。

勾六股八弦十,在二維體系裡面,他們的縱橫相乘得到一個直角三角形,是完整的系統,這裡面和八進制,十進制有沒有聯繫呢?

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如果有,六數是一個什麼角色呢?

這裡有這樣一種理解,就是八卦系統和十天干體系(十進制)之間,存在一個六元系統來補充,才會完整。

六元系統對應六經,六氣,衍生十二地支(十二進制),其中的關係若隱若現。最後指向一個二維體系的透視結構圖,這很有意思,值得深思。

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最後,我們回到《周髀算經》原文:“”商高曰:數之法出於圓方,圓出於方,方出於矩,矩出於九九八十一。故折矩以為句廣三、股修四、徑隅五。既方其外,半之一矩,環而共盤,得成三四五。兩矩共長二十有五,是謂積矩。故禹之所以治天下者,此數之所生也。”


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