数学神童——希帕蒂亚

希帕蒂亚(公元约 370~约 415),西罗马帝国时期著名的女数学家、天文学家和哲学家。她全力协助父亲注释了欧几里得的《几何原本》。后来《几何原本》成为世界各国中学几何学的教材,先后出了 1000 多种以上的版本。  
希帕蒂亚由于为欧氏几何的普及做出卓越的贡献,在数学发展史上成为第一位最杰出的女数学家而永载史册。
 
希帕蒂亚生在古埃及的亚历山大城,她的父亲是托勒密王朝开始设立的文化研究院的院长,是大数学家和知识渊博的学者。他对女儿天资聪颖又爱动脑子非常喜欢,想方设法帮助她一步一步踏入知识的王国,希望她长大以后也能成为一位受人尊敬的学者。
 
  1. 岁的希帕蒂亚已经显露出超人的才华。她用心攻读数学,对欧几里德的《几何原本》已经有了初步的了解,尤其对各种各样的数学应用题最感兴趣。有天清晨,父女俩照例进行体育锻炼,在林间草地上呼吸清新的空气。这时一轮红日刚刚从地平线上升起。小希帕蒂亚全身早已热汗淋漓了,可她还是不肯停止运动。
 
父亲说:“别练了孩子,你该休息休息了。”女儿说:“好。咱们在草坪上散步吧。”
 
太阳光照射在绿茵上,花树草叶上的露珠开始消散了,湿润空气中隐含一种淡淡的馨香。父女俩兴致勃勃地交谈着。
 
父亲说:“你看,草地上咱们的影子是什么?”
 
女儿说:“一长一短,一大一小,一胖一瘦。我看爸爸的影子象一只大黑熊,我的影子象一只小猴子。”
 
两个人都乐得哈哈笑个不止。
 
父亲说:“小东西,也亏你想象得出来。”
 
女儿说:“本来就象么。再说它总是影子么。”
 
父亲说:“好吧。我问你,这地上的影子又是怎样形成的呢?”女儿说:“那还不简单?物体把太阳光挡住了,不就成了影子?”
 
父亲说:“说得对。过几天我带你去参观有名的古埃及法老齐阿普斯的金字塔。到时候咱们要测量一下金字塔的高度。我要你先想一个最方便的测量方法。行吗?”
 
女儿高兴得跳起来,说:“太好了。我一定要想出测量的最好办法,又简单又方便。”
 
父亲上班去了。小希帕蒂亚把自己关在书房里学功课。花园里鸟儿的鸣叫再也惊动不了她,要是在平时,她早就跑出去玩了。但是父亲要她先想好测量金字塔的方法,而她到现在还没想好,说什么也不能出去玩。她知道父亲的脾气,要是完不成预先指定的任务,游金字塔就会落空。
 
希帕蒂亚在桌子上画了许多张金字塔的图形,聚精会神地思考着计算塔高的方法。父亲告诉过她:金字塔的底部是一个正方形,那么底部的边长就是能够用尺子测量出来的了。根据勾股弦定理,很容易算出金字塔底面(正方形)对角线的长度,如果再根据勾股弦定理演算,只要知道金字塔一条棱的长度,便很容易算出金字塔的高度了。
 
小希帕蒂亚高兴极了。她从书桌边一跃而起,推开房门跑进了花园。她已经找到测量金字塔高度的好办法,完全可以让父亲满意了。兴奋不已的希帕蒂亚找来一段很长很长的测量绳(这是父亲经常用的东西),打算到游金字塔的那一天,让父亲拉住测量绳的一头,站在金字塔塔底,自己拉住测量绳的另一头,顺着塔楼一直爬到塔顶。一旦量出棱长,再用勾股弦公式计算,金字塔的高度不用费劲便知道了。  
希帕蒂亚把测量绳放进自己的书桌里,忽然听到窗扇咣当咣当直响。原来起风了。风势一阵猛似一阵,把窗框都震响了。希帕蒂亚嘴里嘟噜着:“真讨厌,这该死的风。”说着便去关那些敞开着的一扇扇窗子。这时,一股劲风直扑进来,把她书桌上画金字塔的图纸全吹落到地上。等窗子都关好了,她费了好大功夫才把图纸一张张收起来,重新整理了一遍。突然一种莫名的烦恼攫住了希帕蒂亚。她望着金字塔图又发起呆来。她这是怎么了?
 
她想:金字塔自己也不止一次地去过,对它们并不陌生,这些古代埃及的伟大建筑曾吸引着全世界无数的观光者,至今魅力不减当年。不过那里距离大海很近,一年四季差不多都有强劲的海风吹着。自己有一次爬金字塔玩,刚到一半高度,头上戴着的美丽的小花帽便被吹掉了。一刮便刮得老远老远,再也找不到了。为此她还痛惜地哭了一场。这一次去测量齐阿普斯金字塔,自己得手拉测量绳一直爬到高高的塔顶。那里海风劲头更大更猛,弄不好自己会被刮进大海里去呢  想着想着,小希帕蒂亚害怕起来了。说不定刚才她想的这种测量金字塔的办法,父亲是根本不会同意的。
 
希帕蒂亚的猜测并没有错。父亲从研究院回来,看见女儿坐在那里不高兴,便问明缘由。他真的不同意极为危险的爬金字塔测量高度的方法。他安慰女儿说:“更简单更方便的方法还有的,那要看你会不会动脑筋思考了。”这一天,父亲给希帕蒂亚讲相似三角形相对边成比例的定理后,留下了
 
  1. 道应用题,希帕蒂亚一气做完,天色已经不早了。父亲正在花园修剪花树枝叶,见女儿走出书房,便丢下手里树剪跟她一起散步。这时西下的夕阳把父女二人的身影拉得长长的。
 
父亲突然说:“女儿,你快看咱俩的影子呀。”
 
希帕蒂亚看到地上两人的影子很快地由一长一短变得重合在一起了。她惊叫起来:“看,西边的太阳正好和咱们两个人的头顶位于一条直线上。”父亲说:“你说的对极了。这时咱们两人的影子长度和两人的身高还成
 
正比例呢。”
 
希帕蒂亚不由得心里一动,猛地想起刚才做的几何应用题便说:“你站着别动,我这就来测量。”她刚想跑回书房,便被父亲的大手拉住了。
 
父亲说:“等你拿测量绳回来,咱们的影子还能在一条直线上吗?”希帕蒂亚一下明白过来了。她想了想说:“假如我的影子长一米,你的
 
影子长二米,那么知道了我的身高,便可以算出你的身高了。”父亲高兴地说:“对极了,正好成正比例!”
 
希帕蒂亚突然陷入了沉思。片刻之后她兴奋地叫了起来:“爸爸,我用同样的方法可以计算出齐阿普斯金字塔的高度,再也不用爬到塔顶了。”父亲假装不明白地说:“女儿,别忙着高兴。我还不明白你有什么办法
 
呢。”
 
希帕蒂亚说:“等咱们去游齐阿普斯金字塔时,就在那里一直等到太阳西斜。也就是今天这个时候,金字塔的塔影和我的影子正好重叠时开始测量,只要量出我的影子长度和金字塔影子长度,便行了。”
 
父亲说:“你再说清楚一点儿,好不好?”
 
希帕蒂亚说:“金字塔影长度我能测量出来。它等于我影子头部到金字塔底的距离加上金字塔底边长度的一半。我的影长也很好测量。如果已知我的身高,那么通过正比例便可以算出金字塔的高度了。你看这个办法行不行?”  
父亲高兴地说:“我看行,完全可以。我的聪明孩子,你终于想出来一种最方便的测量方法了。”
 
希帕蒂亚说:“您同意带我去齐阿普斯金字塔了?”她一边说着,一边伸出了右手。
 
父亲的大手紧紧握住女儿的小手说:“一言为定。”
 

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