作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農

『勾股定理』(一說『商高定理』或西方人說的『畢達哥拉斯定理』)與『質數定理』是幾何與數論上兩個基本且漂亮的定理。

相傳畢達哥拉斯成功地證明了勾股定理之後,感到欣喜若狂,便叫他的學生們宰了一百頭牛,舉辦了一場盛大的宴會,一連慶祝了好幾天。因此,這個定理又被暱稱為『百牛定理』。歷來勾股定理的各種證明層出不窮,直到今天為止,人們已經發現了四百多種有關勾股定理的證明。特別是在魯米司的《畢氏定理》一書就列了三百七十個之多。在這裡我們提供幾種賞心悅目、一目了然的證明:

閱讀全文:1 迷人的勾股定理與漂亮的質數定理

作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農

不等式問題常讓人有驚奇,摸不著邊,不知從何而降的感覺。大概是因為只看到漂亮的不等式,卻無從洞察製造這不等式的數學在哪兒(見樹不見林)。事實上,不等式問題經常是由幾何圖形或具有特殊性質的函數或生活中的模具所產生的。如何看穿這背後的黑手-圖形或函數或模具,是探索不等式問題的重點。

在這裡,我們提供了兩則可以多面向思維的不等式問題。當然也了提供了從各種不同的角度切入所得到的證明。這些證明讓不等式問題應驗了蘇東坡的名句

“橫看成嶺、側成峰,高低遠近、各不同”。

閱讀全文:2 千變萬化的不等式

作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農

一次因式檢驗法是指:如果整係數多項式

有一次因式(其中為互質的整數且),則整數必須滿足

事實上,另一種解釋是:如果最簡分數是多項式方程式

的一個有理根,則必有

閱讀全文:3 有理數與一次因式檢驗法

作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農

當你研究一則數學問題時,常會發生的事情是:你可以猜想到問題的答案或者是公式(不等式),但是卻沒有辦法證明它。如果你的公式(或者是不等式)是與正整數相關的式子。那麼數學歸納法將提供你一個便捷的證明方法。這裡的目的就是要提出一些利用數學歸納法解決問題的範例,以供讀者參考。

閱讀全文:4 數學歸納法
作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農
 
如果我們將一則數學問題的證明或解答中的邏輯推理及語文給剔除,所剩下的部份不是數學公式就是數學演算法。所謂數學公式是指所要求的值可以用一個公式給表達出來,例如三角形的面積公式、一元二次方程式的根的公式解、餘弦定理、正弦定理等。但並不是所有所要求的值都可以用一個公式給表示出來,例如求最大公因數就不能用一個公式來表示,而只能根據歐基里得輾轉相除法的過程來求兩數的最大公因數(或者將兩數個別作因數分解,求它們最大的共同因數)。像這樣的方法就叫做數學演算法。另兩個耳熟能詳的數學演算法就是判別一個正整數是否為質數的方法及第3 節的一次因式檢驗法。我們習慣稱前種方法為埃拉托塞尼篩法(一種篩選質數的方法)。因為演算法是比數學公式較有深度的數學方法,所以歐基里得的輾轉相除法與埃拉托塞尼篩法是歷史上很早且很有名的兩則數學演算法。本節的目的就是要介紹歐基里得的輾轉相除法。
 
閱讀全文:5 歐基里得輾轉相除法