067 1659年 维维亚尼定理

维维亚尼(Vincenzo Viviani,1622—1703)

在等边三角形内部随意选取一点,如图所示画出三条与三边互相垂直的线,从这个点到三边垂直距离的总和,一定等于这个三角形的高。

勾股定理与三角形(约公元前 600 年),欧几里得的《几何原本》(公元前 300 年),余弦定律(约1427年),莫雷角三分线定理(1899年)及球内三角形(1982年)

请在任一等边三角形中选取一点,并从这个点往三角形三边各画出一条垂直线;无论你一开始所选取的点位于何处,此点到三边的(垂直)距离的和一定等于这个三角形的高。这个定理是因意大利数学家暨科学家维维亚尼而命名,当年伽利略对于维维亚尼的天赋印象深刻,还把维维亚尼带回意大利阿切特里的家中,视其为研究团队的一员。

后代的研究者已经把维维亚尼定理加以延伸,像是把原先选取的点移到三角形之外,或者是检视该定理在正多边形的应用结果。就后者而言,在一个由n边所组成正多边形中的内部一点,到各边垂直距离的和,恰好是边心距(意指从中心点到其中一边的距离)的n倍。维维亚尼定理也可以运用到更高维度的研究领域。

在伽利略去世之后,维维亚尼不但写了一本伽利略的传记,还打算发行一套伽利略作品全集,只可惜,教会并不允许他这么做,这不但损害了维维亚尼的声望,也普遍对科学界造成打击。日后,维维亚尼在 1690 年时出版欧几里得《几何原本》的意大利文版本。

维维亚尼定理可以有许多种不同证明方式,这一点不但让数学家们深感兴趣,这个定理也很适合用来向小朋友传授各种的几何观点。有些老师会用真实世界的角度诠释问题,例如用文字叙述的方式问道—有一位爱冲浪的人住在一座外形是等边三角形的小岛上,她打算在小岛中建造一栋小木屋,并设法使小木屋到三边海岸的距离总和最短,好让她在每一边的海岸花费相同的时间。通过这个定理就可以让学生们知道,选择在哪里建造小木屋,其实根本无关紧要。■