大数学家陈省身有一次在bJ大学的讲座中语惊四座:“人们常说三角形内角和等于180°,这是不对的。”大家愕然,三角形内角和是180°,这不是数学常识吗?接着陈省身做了精辟的解答:说“三角形内角和为180°”不对,不是说这个事实不对,而是说这种看问题的方法不对,应当说“三角形外角和是360°”。
把眼光盯住内角,只能看到三角形内角和是180°,四边形内角和是360°,五边形内角和是540°……如果看外角呢,三角形的外角和是360°,四边形的外角和是360°,五边形的外角和是360°……任意n边形外角和都是360°。这样就把多种情形用一个十分简单的结论概括起来了,一个与边无关的常数代替了与边有关的公式,找到了更一般的规律。
大家看清题目了,是问凹四边形的外角和是多少?
凹四边形有一个角为凹角,即180-360度,另外三个是凸角,即0-180度.
假设凹四边形Abcd,角c为凹角,连接bd,则其内角和为∠A+∠b+∠d+360-∠bcd=∠A+∠b+∠d+(180-∠bcd)+180=∠A+(∠Abc+∠cbd)+(∠Adc+∠bdc)+180=∠A+∠b+∠d+180=180+180=360度,又内外角之和为180*4=720,所以凹四边形外角和是720-360=360度.
任意一个凸(或凹)n多边形,都可分画为n-2个三角形,因此凹多边形的内角和,也适用(N-2)180°这个公式。理由是:(1)先把凹多边形画分成n-2个三角形(2)每个三角形的内角和为180°,所以凹多边形内角和为(n-2)x180°凹多边形的外角和并不恒等于360°凹多边形外角和是:360°n-(n-2)x180°=180°n+360°这就是凹多边形内角和与外角和及边的关系。
五边形的外角和都是360°,任何一个多边形的外角和都是固定值,为360°。五边形在平面几何学上指所有由五条边围衬成及有五只角的多边形。完美五边形和正五边形都是五边形的一种特殊类型。正五边形,是正多边形的一种,有将正五边形的对角线连起来,可以造成一个五角星。组成的图形里可以找到一些和黄金分割(φ=(√5-1)\/2)有关的长度。
“多边形外角和等于360°”这条普遍规律把几何学引入了新的天地,由此发展出来的“陈氏类”理论被誉为划时代的贡献,在理论物理学上有重要的应用。
颠覆了日常的认知,将人类的思考带入到一个新的天地,这便是数学家的眼光。这种眼光是怎样的,张景中有一个概括:“数学家的眼光是抽象的,我们觉得不同的问题,他们看来却是相同的。数学家的眼光是精确的、严密的,我们觉得一样的东西,他们看来却有天地之别。数学家的眼光是透彻的、犀利的,我们觉得很满足的数学结论他们却穷追不舍。数学家的眼光是辩证的,我们觉得一是一、二是二,他们却常常盯住变中不变的东西,不变中变的东西。”
继续去想,发现在非欧几何下,任意多边形的外角和就不是360度了,不论是多少度,反正可以去度量曲面的弯曲程度。
用什么去度量曲面呢?当然是矩阵了,矩阵就要直接反应曲面的弯曲程度了。
那么这个矩阵就要具备反应曲面外角和大小的能力,跟已知其他度量曲线的能力一般。