成功發(fā)現(xiàn)
細(xì)心的埃拉托色尼發(fā)現(xiàn):離亞歷山大城約800公里的塞恩城(今埃及阿斯旺附近),夏日正午的陽光可以一直照到井底,因而這時(shí)候所有地面上的直立物都應(yīng)該沒有影子。但是,亞歷山大城地面上的直立物卻有一段很短的影子。他認(rèn)為:直立物的影子是由亞歷山大城的陽光與直立物形成的夾角所造成。從地球是圓球和陽光直線傳播這兩個(gè)前提出發(fā),從假想的地心向塞恩城和亞歷山大城引兩條直線,其中的夾角應(yīng)等于亞歷山大城的陽光與直立物形成的夾角。按照相似三角形的比例關(guān)系,已知兩地之間的距離,便能測(cè)出地球的圓周長(zhǎng)。埃拉托色尼測(cè)出夾角約為7度,是地球圓周角(360度)的五十分之一,由此推算地球的周長(zhǎng)大約為4萬公里,這與實(shí)際地球周長(zhǎng)(40076公里)相差無幾。他還算出太陽與地球間距離為1.47億公里,和實(shí)際距離1.49億公里也驚人地相近。這充分反映了埃拉托色尼的學(xué)說和智慧。
埃拉托色尼是首先使用“地理學(xué)”名稱的人,從此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“地方志”,寫成了三卷專著。書中描述了地球的形狀、大小和海陸分布。埃拉托色尼還用經(jīng)緯網(wǎng)繪制地圖,最早把物理學(xué)的原理與數(shù)學(xué)方法相結(jié)合,創(chuàng)立了數(shù)理地理學(xué)。
篩法
埃拉托塞尼還創(chuàng)造了一種篩法,稱為“埃拉托塞尼篩法”:
篩法與公式的關(guān)系:
素?cái)?shù)普遍公式:公元前250年同樣是古希臘的數(shù)學(xué)家埃拉托塞尼提出一種篩法:
(一)“要得到不大于某個(gè)自然數(shù)N的所有素?cái)?shù),只要在2---N中將不大于√N(yùn)的素?cái)?shù)的倍數(shù)全部劃去即可”。
。ǘ⿲⑸厦娴膬(nèi)容等價(jià)轉(zhuǎn)換:“如果N是合數(shù),則它有一個(gè)因子d滿足1
(三)再將(二)的內(nèi)容等價(jià)轉(zhuǎn)換:“若自然數(shù)N不能被不大于(根號(hào))√N(yùn)的任何素?cái)?shù)整除,則N是一個(gè)素?cái)?shù)”。見(代數(shù)學(xué)辭典[上海教育出版社]1985年。屜部貞世朗編。259頁)。
(四)這句話的漢字可以等價(jià)轉(zhuǎn)換成為用英文字母表達(dá)的公式:
N=p1m1+a1=p2m2+a2=......=pkmk+ak 。(1)
其中 p1,p2,.....,pk表示順序素?cái)?shù)2,3,5,,,,,。a≠0。即N不能是2m+0,3m+0,5m+0,...,pkm+0形。若N<P(k+1)的平方 [注:后面的1,2,3,....,k,(k+1)是腳標(biāo),由于打印不出來,凡字母后面的數(shù)字或者i與k都是腳標(biāo)] ,則N是一個(gè)素?cái)?shù)。
(五)可以把(1)等價(jià)轉(zhuǎn)換成為用同余式組表示:
N≡a1(modp1), N≡a2(modp2),.....,N≡ak(modpk)。 (2)
例如,29,29不能夠被根號(hào)29以下的任何素?cái)?shù)2,3,5整除,29=2x14+1=3x9+2=5x5+4。 29≡1(mod2),29≡2(mod3), 29≡4(mod5)。29小于7的平方49,所以29是一個(gè)素?cái)?shù)。
以后平方用“*”表示,即:㎡=m*。
由于(2)的模p1,p2,....,pk 兩兩互素,根據(jù)孫子定理(中國(guó)剩余定理)知,(2)在p1p2.....pk范圍內(nèi)有唯一解。
例如k=1時(shí),N=2m+1,解得N=3,5,7。求得了(3,3*)區(qū)間的全部素?cái)?shù)。
k=2時(shí),N=2m+1=3m+1,解得N=7,13,19; N=2m+1=3m+2,解得N=5,11,17,23。求得了(5,5*)區(qū)間的全部素?cái)?shù)。
k=3時(shí),
---------------------| 5m+1-|- 5m+2-| 5m+3,| 5m+4.|
---------------------|---------|----------|--------|---------|
n=2m+1=3m+1= |--31----|--7, 37-|-13,43|--19----|
n=2m+1=3m+2= |-11,41-|-17,47-|--23---|---29---|
------------------------------------------------------------
求得了(7,7*)區(qū)間的全部素?cái)?shù)。
仿此下去,可以求得任意大的數(shù)以內(nèi)的全部素?cái)?shù)。
經(jīng)典著作
《地理學(xué)》、《地球的測(cè)量》、《倍立方問題》、《柏拉圖》、《論平均值》等
地球周長(zhǎng)
原理是:選擇兩個(gè)在同一條子午線上的點(diǎn)(至少經(jīng)度大致相同),估計(jì)兩點(diǎn)緯度差,算出此差是子午線的幾分之幾,再測(cè)得兩地的實(shí)際距離,就可算出整個(gè)子午圈的長(zhǎng)度.在具體的測(cè)算中,他選擇了賽伊尼和亞歷山大兩地點(diǎn).經(jīng)計(jì)算,緯度差是整個(gè)圓周的1/50,兩地實(shí)際距離為5000希臘里,故過南北極的地球周長(zhǎng)為250000希臘里.埃拉托塞尼的另一項(xiàng)主要發(fā)現(xiàn)是尋找素?cái)?shù)的方法——“篩法”(Sieve),記載在尼科馬霍斯(Nicomachus,(G))的《算術(shù)入門》第13章中.要在自然數(shù)中從小到大找素?cái)?shù).先從3開始,將奇數(shù)列出來,3是第一個(gè)奇素?cái)?shù),將3后面所有3的倍數(shù)9,15…劃去;3后面第一個(gè)未被劃去的是5,將5后面所有5的倍數(shù)15,25,35.40…劃去,依次類推,直到最后一個(gè)數(shù).這樣未被劃去的就是素?cái)?shù).
倍立方
埃拉托塞尼還對(duì)倍立方問題做過一定的研究,并制造出一種器械作圖方法.他還記載了兩則倍立方問題起源的故事.在天文學(xué)方面,他估計(jì)過月地距、日地距,但數(shù)值出入較大.他還測(cè)出黃赤交角的二倍是圓周的11/83.他的《地理學(xué)》是把地理置于合理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的最早嘗試.