创建新的数学理论

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  【摘要】安提丰(Antiphon 480-403BC)“穷竭法”已有两千多年的历史,对数学的发展与贡献,已是丰功伟绩,功成名就;受历史条件的限制,在数学高度发展的今天来看,显现出缺陷,穷竭法已完成在数学发展过程中作出的重大的贡献,但已走到了尽头.开辟新的微分“穷竭法”势在必行.
  【关键词】穷竭法;微分穷竭法;三等分角
  一、安提丰发明的“穷竭法”
  1.安提丰穷竭法,尺规等分,是分1得2,分2得4,分4得8,…,是以2的倍数穷竭.是算术等分,不会产生增量.从分2得4看出,它跳过了不能作3的等分;从分4得8看出,它跳过了不能作5、6、7的等分,……,从作图看出,对角、弧、圆只能作2或2的倍数的等分,即偶数的部分等分,产生的原因,是初等数学的穷竭法,不存在增量.
  2.从侧面看“穷竭法”,它直接的告诉我们,尺规不能作奇数等分,更不能作质数等分,世界大难题三等分角,是显著的代表.然而它自身确又隐藏着很多玄妙的数学理论,待人们去开发,学术难题正在等待着它.
  二、创建“微分穷竭法”
  (图1)微分“穷竭法”,是尺规数字化等分弧的作图.
  1.分原函数AT0B弧1等分,即作AT0B弧的切线BDn,是已知角∠ABC的角平分线,与AB的垂直平分线MN交于T,以A,T,B三点定圆得增量函数ATB弧2等分.
  2.过A点,作原函数ATB弧的切线AT2与角平分线BDn交于D,以A,D,B三点定圆得增量函数ADT1B.2等分ATB弧,得ADT1B弧3等分.
  3.作图同2,分原函数ADT1B弧3等分,得增量函数AD1T2B弧4等分.
  4.作图同2,分原函数AD1T2B弧4等分,得增量函数AD2PT3B弧5等分的.
  5.…….作图是有“增量”的几何等分.
  三、微分穷竭法与三等分角
  微分穷竭法是尺规“数字化”新功能的体现,有诗为证:
  把诗意翻过来(如图)
  【一角三分本等闲,尺规限制设难关.一角三分休等闲,尺规数字化夺关.几何顽石横千载,代数神威越九天.几何顽石被粉碎,伽罗瓦证已逆转.
  步步登攀皆是二,层层寻觅杳无三.分2得3穷竭法,4分割线截取3.黄泉碧落求真諦,加减乘除谈笑间】.君问分3是谁证,加减乘除x= 3.
  可以看出,微分穷竭法:是已知角、弧、圆的原函数与算术等分的第一步,穷竭法本能地产生增量,把原函数升级为增量函数,…….微分穷竭法:是尺规“公法”的功能,升级为数字化尺规作图,“等分圆、弧、角的数字化,与二次方程x的解已接上了轨,二次方程x的解的数字,都是等分角、弧、圆作图的有效数字.”
  所以x=3,就是三等分角作图的算术等分数.
  得:2、3、4 是三等分角的作图数组.
  作出三等分角.
  越九天.
  1.公元前400年前后,三等分角问事,作为“问题”而搁浅.
  以“穷竭法”的发明人安提丰(Antighon,约公元前480),为代表,他研究“化圆为方”,发明穷竭法,即分1得2,是尺规二等分角作图;分2得4,…,是尺规四等分角作图,尺规都能作出,他跳过了分2得3,即三等分角作图.二、四等分角都作图了,难道说安提丰不会“顺便”研究,或用尺规去作一作三等分角吗?不但如此,可以说在当时研究三等分角的人群中,安提丰花时要算最多的一个,发明穷竭法是最好的说明.安提丰和所有研究三等分角的人群,在数学发展的初级阶段,研究得的结果是:任意角能三等分吧,又作不出来,不能三等分,又无充分的根据,可以说是一无所获,所以柏拉图把三等分角列为三大“问题”之一,已有两千多年.
  2.21世纪开元,解决尺规不能三等分角的问题.
  ①发明:尺规数字化作图的功能;微分穷竭法;子母弧等分定理(升级为增量定理);角等分微分割线定理与逆定理;建立:增量割线,角等分割线;这些方法与定理,都是源于数学理论:几何等分一个几何量,会丢失一个平均数,要用增量找回丢失了的平均数,才能进行几何等分(微分);与相匹配的植树问题结合,使这一理论更加充实与完善(1).
  ②从古到今,牛顿与莱布尼茨除外,所有作三等分角的人,是主观失误,用一个角来分,死也分不出来,最终作了“尺规不能三等分角”错误的判断.尺规要三等分角,要分三个角才能分得出,已知角是明显的,有两个“角”是隐藏着的,要自己去找,找到“角”还不接待,派了两个全权代表角的“弧”来,加上已知角的弧,得三个弧(函数群)来共同作三等分,还要加上①的那些筐筐套套,尺规才能把已知角三等分,大家才恍然大悟,名副其实的大难题.从此三等分角的“问题”解出.成为清白而名正言顺的“尺规作图微分三等分角”.
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