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什麼是定理?它的功能、組成部分

2023-10-30自然科學54

我們解釋什麼是定理、它的功能以及它的組成部分。另外還有畢達哥拉斯、泰勒斯、貝葉斯等人的定理。

定理在數學或邏輯等形式語言中非常常見。

什麼是定理?

定理是一個命題,從某些假設或假說出發,可以驗證地肯定一個不言而喻的論點(因為在這種情況下它將是一個公理)。它們在數學或邏輯等形式語言中非常常見,因為它們構成了某些形式規則或「遊戲」規則的表述。

定理不僅提出了前提和結論之間的穩定關係,也提供了驗證它的基本關鍵。事實上,定理的證明是數理邏輯的關鍵部分,因為其他定理可以從一個定理推導出來,進而擴展形式系統的知識。

然而,在數學研究領域,「定理」一詞僅用於學術界特別感興趣的命題。另一方面,在一階邏輯中,任何可證明的陳述本身就構成了一個定理。

「定理」一詞來自希臘文theórema,源自動詞theorein,意思是「思考」、「判斷」或「反思」,「理論」一詞也來自於此。

對古希臘人來說,定理是仔細觀察和反思的結果,是當時許多哲學家和數學家經常使用的術語。由此也產生了術語「定理」和「問題」之間的學術區別:第一個是理論類型,第二個是實踐類型。

每個定理都由三個部分組成:

  • 假設或前提。它是可以推導出結論的邏輯內容,因此是先於結論的。

  • 論文或結論。這就是定理中所陳述的內容,並且可以從前提所提出的內容中正式證明。

  • 推論。它們是從定理中獲得的二次和附加推論或公式。

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畢達哥拉斯定理

畢達哥拉斯定理是最古老的數學定理之一。

畢達哥拉斯定理是人類已知的最古老的數學定理之一。它被認為是薩摩斯島的希臘哲學家畢達哥拉斯(Pythagoras of Samos,約公元前569 年- 約公元前475 年)提出的,儘管人們相信這個定理要古老得多,可能起源於巴比倫,而且畢達哥拉斯是第一個驗證它的人。

該定理提出,給定一個直角三角形(即至少有一個直角的三角形),該三角形與直角相對的邊(斜邊)長度的平方將始終等於總和另外兩條邊(稱為腿)長度的平方。聲明如下:

在每個直角三角形中,斜邊的平方將等於直角邊的平方和。

並用以下公式:

a2 + b2 = c2 _ _ _ 

其中a和b相當於腿的長度,c相當於斜邊的長度。由此還可以推導出三個推論,即具有實際應用和代數驗證的推導公式:

a = √ c 2 – b 2
b = √c 2 – a 2
c = √a 2 + b 2

畢達哥拉斯定理在歷史上已被多次證明:由畢達哥拉斯本人以及其他幾何學家和數學家如歐幾里德、帕普斯、巴斯卡拉、列奧納多·達·芬奇、加菲爾德等人證明。


泰勒斯定理

這個由兩部分組成的定理(或這兩個同名定理)歸因於希臘數學家米利都的泰勒斯(約公元前 624 年 - 約公元前 546 年),與三角形的幾何形狀有關,如下所示:

  • 泰勒斯第一定理提出,如果三角形的一邊用平行線進一步延續,將會得到一個更大但比例相同的三角形。這可以表達如下:

給定兩個成比例的三角形,一大一小,大三角形的兩條邊(A 和 B)的商將永遠等於小三角形(C 和 D)的同邊的商。

A/B = C/D

根據希臘歷史學家希羅多德的說法,這個定理幫助泰勒斯測量了埃及胡夫金字塔的大小,而無需使用巨大的儀器。

  • 泰勒斯第二定理提出,給定一個直徑為AC、圓心為「O」(與A和C不同)的圓,可以形成直角三角形ABC,使得<ABC = 90°。這意味著任何由圓的直徑 (AC) 形成且其點 B 位於其上的三角形必然具有直角。

 

由此得出兩個推論:

  1. 在每個直角三角形中,斜邊對應的中線長度總是斜邊的一半。

  2. 每個直角三角形的外接圓的半徑總是等於斜邊的一半,並且其外心位於斜邊的中點。


貝葉斯定理

貝葉斯定理由英國數學家托馬斯·貝葉斯(Thomas Bayes,1702-1761)提出,並於 1763 年去世後發表。該定理表達了事件“A給定B”發生的概率及其與事件概率“的聯繫” B給定A”。此定理在機率論中非常重要,其表述如下:

這意味著如果我們知道事件 (A) 滿足發生的特定條件,則可以計算該事件的機率(與總機率定理相反)。


其他已知定理

其他著名的定理有:

  • 托勒密定理。他認為在每個循環四邊形中,對邊對的乘積總和等於它們對角線的乘積。

  • 歐拉-費馬定理。他認為,如果a和n是互素整數,則n可以將a 除以ᵩ (n) -1。

  • 拉格朗日定理。它認為,如果f是閉區間 [a, b] 上的連續函數並且在開區間 (a, b) 上可微,則 (a, b) 上存在點c ,使得該點的切線與通過點( a, f (a)) 和 ( b , f (b))的割線平行。

  • 托馬斯定理。他堅持認為,如果人們將某種情況確定為真實的,那麼該情況的後果就變得真實。

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標籤: 數學

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