阿基米德
阿基米德简介
阿基米德简介阿基米德(Archimedes，公元前287---前212)是数学历史上最伟大的数学家之一，近代数学史家贝尔(E．T．Bell，1883---1960)说：“任何一张列出有史以来三个最伟大的数学家的名单中，必定包括阿基米德，另外两个通常是牛顿和高斯．不过以他们的丰功伟绩和所处的时代背景来比，拿他们影响当代和后世的深邃久远来比较，还应首推阿基米德．”阿基米德的名字在他同时代的人们中成为贤明的象征，他会用简单的方法解最难的问题．古希腊著名的作家和历史学家普鲁塔克(Plutarch，公元前1世纪)说：把这样困难的题目解决得如此简单和明白，在数学里没有听到过，假设有谁尝试一下自己解这些题目，他会什么也得不到．但是，如果他熟悉了阿基米德的解法，那么他就会立刻得出这样的印象，这个解法他自己也会找到．阿基米德用如此容易和简明的方法把我们引向目的．阿基米德出生于意大利半岛南端西西里岛的叙拉古，他的父亲是天文学家，曾撰写过有关太阳和月球直径的文章．阿基米德早年在亚历山大学习，以后和亚历山大的学者一直保持联系．阿基米德终生倾心对科学的研究，常常沉浸于忘我的思考之中，普鲁塔克曾写道：阿基米德废寝忘食，完全无视关心自己的身体．经常要强迫他去洗澡，在洗澡中，擦上香油膏，然而就在这时，他用手指在自己擦上油膏的身体上画几何图形．古罗马建筑师维脱罗卫(Vitruvius，公元前2世纪)记述的阿基米德发现浮体规律的情景，令人感慨不已．有一次叙拉古的亥厄洛(Hieron)王让人制造纯金的皇冠．做成后国王疑心是否完全用纯金制成，便请素称多能的阿基米德来鉴定．阿基米德曾长时间地思考解决的方法，正在苦闷之中，他到公共浴池洗澡，当浸入装满水的浴盆中时，水漫溢到盆外，而身体重量顿觉减轻．于是，他突然想到不同质料的东西，虽然重量相同，但因体积不同，排去的水必不相等．根据这一道理，不仅可以判断皇冠是否掺有杂质，而且知道偷去黄金的重量．这次成功的发现使阿基米德大吃一惊，他光着身子跑出浴池，大声喊：“我找到了”．经过仔细地实验，他终于发现了流体静力学的基本原理：“阿基米德原理”---物体在液体中减轻的重量，等于排去液体的重量．在阿基米德一生的最后几年中，表现出了真挚的爱国热情．他为祖国的安危献出了自己全部力量和智慧．当罗马军队首领马塞拉斯率领大军进攻叙拉古时，阿基米德发挥了自己的聪明才智，制造新的机械对抗罗马当时先进的军事设施．他制造了许多武器，做好在任何情况下击退敌人的准备．假设敌人离城市很远，便用巨大的远射程投射机器，发射大量的“重炮弹”和“火箭”，击败敌人的战船．当阿基米德觉察炮弹落得太远，不能击中船只时，便使用了适合较小距离的投射机器．这样，使罗马军队胆战心惊，以致他们无力再向前推进．希腊文献记载，当罗马兵船靠近城下，阿基米德用巨大火镜反射日光使兵船燃烧．另一种说法是他用投火器，将燃烧着的东西弹出去，烧毁敌人的战船．总之，阿基米德竭尽全力，发明各种新式器械，给罗马军队以沉重的打击，为保卫祖国作出了重大奉献．后来，终因叛徒的出卖，叙拉古城失守了．一种说法是阿基米德似乎并不知道城池已破，仍沉迷于数学的深思，埋头画几何图形．当一个罗马士兵冲到他面前时，阿基米德严肃地说：“走开，不要动我的图．”罗马士兵听了，觉得受到污辱，就拔剑刺死了阿基米德．终年75岁．根据阿基米德生前遗嘱，在墓碑上刻着球内切于圆柱的图形，象征着他特别珍视的发明．阿基米德在数学中做出很多奉献，他的许多著作的手稿一直保存到现在．一些数学史家都把他的原著译成现代文字．例如，希思的英译本，兹瓦利那的德译本，维尔·埃斯克(P．Ver．Ee －cke)的法译本，还有荷兰的迪克特赫斯(E．J．Dijksterhuis)的名著《阿基米德》．其著作涉及的范围很广，也说明他对前人在数学中的一切发现具有渊博的知识．保存下来的阿基米德著作多半是几何内容的著作，也有一部分力学和计算问题的著作．主要是《论球与圆柱》(On the Sphere and Cylin der)，《论抛物线求积法》(On Quadrature of the Parabola)，《圆的度量》(Measurement of a Circle)，《论螺线》(OnSpirals)，《论平板的平衡》(On Plane Equilibriums)，《论锥型体与球型体》(On Conoids Spheroids)，《砂粒计算》(The Sand Reckoner)，《论方法》(On Method)(阿基米德给厄拉托塞的书信中，关于几何学的某些定理)，《论浮体》(On Floating Bodies)，《引理》．在这些著作中的几何方面，他补充了许多关于平面曲线图形求积法和确定曲面所包围体积方面的独创研究．在这些研究中，他预见到了极微分割的概念，这个观念在17世纪的数学中起到了重要作用，其本身就是微积分的先声，但缺乏极限概念．阿基米德的求积法蕴育着积分思想的萌芽，利用这种方法，发现了定理阿基米德研究了曲线图形求积的问题，并且用穷竭法建立了这样的结果：“任何由直线和直角圆锥体的截面所包围的弓形(即抛物线)，下面是阿基米德的简略证明，可以揭示他的研究方法．AQ1Q4是一抛物线弓形，抛物线顶点为A(如图3．14)．Q1Q4交抛物线的轴于O点．Q1O和Q4O各在Q2和Q3处平分，作图中所示的各线段就可完成图形．现在，Q1O2＝4Q2O2＝4BC2，AO＝4AC，因此BQ2＝3AC．采用同样方法重复把Q1Q2，Q2O平分就可证明(1)式的右方加上等．在这些线上不断这样做下去，就可证明抛物线弓形面积是这里△是指△AQ1O4．然而阿基米德没有求极限的观念，他是用归谬法来证明他的结论的．这种证法的要点是，如果所求面积不等于给定的面积S，它就一定同时大于它又小于它．而这是不合理的，由此，推知抛物线弓形的面积等于阿基米德在《圆的度量》(Measurement of acircle)一文中，利用外切与内接96边形求得圆周率π：史上最早给出的关于圆周率的误差估计．在进行证明时，阿基米德防止了借助无穷小量这个概念，因为这个概念一直是希腊人所疑心的．他考虑了内接多边形和外切多边形．他确立这个基本原理的方法是说明并证明：“给定二不等量，则不管大量与小量之比方何接近1，都有可能：(1)求出两条直线，使得较长的与较短的之比更小(大于1)；(2)作一圆或扇形的相似外切多边形和内接多边形，使得外切多边形的周长或面积，与内接多边形的周长或面积之比小于给定的比”．然后就像欧几里得所做过的那样，他证明如果不断把边数加倍，最后会留下一些弓形，它们加起来比任何指定的面积都要小．阿基米德对此做了一点补充，即指出假设把外切多边形的边数增加到足够多，就能使多边形的面积与圆的面积之差，小于任何给定的面积．阿基米德还研究了螺线，撰写了《论螺线》一书，有人认为，从某种意义来说，这是阿基米德对数学的全部奉献中最出色的部分．许多学者都在他的作螺线切线的方法中预见到了微积分方法．值得称道的是，他用运动的观点定义数学对象，如果一条射线绕其端点匀速旋转，同时有一动点从端点开始沿射线作匀速运动，那么这个点就描出一条螺线．这种螺线后来称为“阿基米德螺线”．螺线有一个基本性质，把矢径的长度和初始线从初始位置旋转时所通过的角度联系起来．此基本性质是以命题14出现的，现在都以r＝aθ这个方程来表示之．阿基米德然后证明了，在第一个周转和初始线之间所包围的面积，亦即在矢径O与2写道：“我认为螺线和回到原处的直线所围的面积，等于以该固定点作有一直线在螺线的末端与螺线相切’并从固定端另作一直线垂直于旋转一周后返回到原处的直线，以致与切线相遇，我认为这样做成的与切线相遇的直线，就等于这个圆的圆周”．此即为《论螺线》一书中命题24．阿基米德在《砂粒计算》(论数砂)著作中，设计出了一种表示大数的计数系统，能表示超出当时希腊计数系统所能表示的数．在阿基米德之前，希腊人的计算扩大到不超过10000，并将10000叫做无数之多．阿基米德把无数之多当作一种新的单位，把无数之多引入计算，并且提出了更高位的单位．据说阿基米德向希腊数学家们提出过一个“群牛问题”．实质上要从7个方程中，得出8个正整数解，最后归结为一个二次不定方程x2－472949y2＝1，这个方程的解的位数相当大．《引理》(Liber Assumptorum)一书是阿基米德最早的著作，其中含有15个命题，例如：命题2，如果做正方形的外接圆与内切圆，那么外接圆的面积等于内切圆面积的两倍．命题3，如果在圆内作两条相交成直角的弦，那么由交点分成的4条线段的平方和等于直径的平方．在《论浮体》(on Floating Bodies)一文中，阿基米德首先给出了比重比流体小的物体、相同的物体、大的物体浮力的法则，这确实是一部具有时代意义的杰作．阿基米德在数学的创作中，运用了很多独到的方法．尤其他根据力学的原理发现问题之法，被整理成《阿基米德方法》(The Method of Archimedes)．1906年海堡(J． L．Heiberg)在君士坦丁堡(Constantinople，现称伊斯坦布尔(lstanbul)，土耳其最大城市)发现阿基米德写给厄拉托塞(Eratosthenes，约公元前274---194年)的信以及阿基米德其他著作的传抄本，记述了阿塞米德结合静力学和流体力学研究大量的关于计算长度、面积、体积和重心等有关几何问题．其要点是：体积是由面积构成，面积是由彼此平行的直线构成．每条直线都有重量，而且与它们的长度成正比．因而可以把问题归结于使未知的几何图形与已知的几何图形相互平衡以求重心，其中利用杠杆原理确定抛物弓形面积，球和球冠面积，旋转双曲体体积就是例证．实际上，这是通往积分的较快的迂回之路．阿基米德信心百倍地预言：“一旦这种方法确立之后，有些人或者是我的同代人，或者是我的后继者，就会利用这个方法又发现另外一些定理，而这些定理是我所预想不到的．”阿基米德为了能在数学中确立发现问题的方法，并给出了逻辑证明．阿基米德的预言，终于在近2000年之后，得以实现．18世纪，丹尼尔·伯努利(Da－niel Bernoulli)由物理知识推测到了三角级数形式的弦振动的微分方程的一般解．19世纪中叶黎曼(G．F．B．Riemann)由电学理论确定在每一个封闭的黎曼曲面上都存在着通常有解的代数函数．阿基米德作出的所有结论都是在没有代数符号的情况下获得的，使证明的过程颇为复杂，但他以惊人的独创性，将熟练的计算技巧和严格的证明融为一体，并将抽象的理论与工程技术的具体应用紧密结合起来，将希腊数学推向一个新阶段．由于阿基米德在科学研究中，注意在实践中洞察事物的各种现象，并透过现象认清本质，然后通过严格的论证，使经验事实上升为系统的理论，因此，阿基米德在天文学、力学等方面也作出了重大奉献．阿基米德一生酷爱天文学，但遗憾的是他关于天文学的著作没有保留下来，根据希达克斯(Syntaxis)的记载，为了进行天文观测，阿基比较精确的．并用仪器测量太阳的视角直径等，据说阿基米德撰写过《天文仪器的制作》(On the mak－ing of spheres)一书，现已失传．总之，阿基米德的所有名著都以精确和严谨著称．正如数学史家希思所说，“这些论著毫无例外地都是数学论文的纪念碑．解题计划的逐步启示，命题次序的巧妙排列，严格排除与目的没有直接关联的一切东西，对整体的润饰---其完美性所给人的印象是如此之深，以致在读者心中能产生一种近乎敬畏的感情”．。
《阿基米德的故事》课件
02
阿基米德的数学成就
浮力定律的发现
总结词
阿基米德在洗澡时观察到水溢出，从而发现了浮力定律，即 物体在液体中受到的浮力等于它所排开的液体的重量。
详细描述
阿基米德在洗澡时注意到，当身体浸入水中时，水会从盆中 溢出。他通过思考和实验，发现物体在液体中受到的浮力与 它所排开的液体的重量成正比，这就是著名的浮力定律。
作为希腊的数学家和工程师，被 委托领导防御工事的建设。
阿基米德如何利用自己的知识帮助希腊
建造防御工事
利用数学知识，设计并建造了强大的 防御工事，有效地抵御了罗马军队的 进攻。
发明新武器
创造出新型的投石器和燃烧弹，给罗 马军队造成重大伤亡。
战争结果与影响
战争结果
虽然希腊最终败给了罗马，但阿基米德 的贡献使得战争时间延长，为其他希腊 城邦争取了更多的准备时间。
螺旋扬水器的设计
阿基米德为了解决叙拉古王国的灌 溉问题，发明了螺旋扬水器，通过 旋转叶片将水提升到更高的地方。
阿基米德的名言警句
“给我一个支点，我能撬起地球。”
01
这句话体现了杠杆原理的巨大力量，即通过合适的支点和杠杆
长度，可以转移巨大的重力。
“我找到了！”
02
阿基米德在发现浮力原理后兴奋地大喊，这句话成为他发现伟
阿基米德的发明创造体现了创新思维 的精髓，即通过独特的视角和思维方 式，解决实际问题。
05
阿基米德的影响与评价
后世对阿基米德的评价与赞誉
赞誉阿基米德为“数学之 神”
由于他在数学和物理学领域的卓越贡献，后 世的科学家和学者常常将阿基米德尊称为“ 数学之神”，以表达对他的崇敬和赞美。
高度评价阿基米德的发明 与贡献
阿基米德对流体静力学的研究，特别是关于 浮力的发现，为后来的船舶制造、水利工程 等领域提供了重要的理论支持。
阿基米德
阿基米德
阿基米德（古希腊文：Αρχιμήδης）（公元前287年—公元前212年），伟大的古希腊哲学家、古希腊著名的百科式科学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体静力学的奠基人。
出生于西西里岛的叙拉古的一个贵族家庭。
他从小就善于思考，喜欢辩论。
早年游历过古埃及，曾在亚历山大城学习。
据说他就在亚历山大里亚时期发明了阿基米德式螺旋抽水机。
后来阿基米德成为兼数学家与力学家的伟大学者，并且享有“力学之父”的美称。
阿基米德流传于世的数学著作有10余种，多为希腊文手稿。
阿基米德定律(Archimedes law)是物理学中力学的一条基本原理。
浸在液体(或气体)里的物体受到竖直向上的浮力作用。
阿基米德原理内容
阿基米德原理内容
阿基米德原理，又称阿氏原理，是物理学中一个基本原理，它阐述了当物体在液体或气体中浸泡或悬浮时所受到的浮力等于被物体排开的液体或气体的重量的大小。
根据阿基米德原理，浸泡在液体中的物体所受到的浮力大小等于物体排开该液体的重量。
具体而言，当一个物体被完全或部分地浸入液体中时，该物体受到的浮力大小等于液体质量与物体所浸泡液体的密度之积以及重力加速度的乘积。
这个浮力的方向则始终垂直于物体所浸泡液体表面。
根据阿基米德原理，若一个物体的密度小于所浸泡液体的密度，它会受到向上的浮力，从而浮在液体表面上；若物体密度等于液体密度，它将会在液体中悬浮，保持浮力与重力平衡；若物体密度大于液体密度，它将会受到向下的浮力，而沉入液体中。
阿基米德原理的一个重要应用是在浮力测定和浮力计算方面。
在实际应用中，可以通过使用测力计或其他简易测量装置来测量物体所受到的浮力大小，从而得出物体的密度或浮力的数值。
同时，阿基米德原理也可以用来解释为什么大型物体如船只能够浮在水面上、为什么气球可以飘浮在空中等现象。
需要注意的是，阿基米德原理只适用于理想条件下的液体和气体，即无视粘性、表面张力、湍流等因素的影响。
在实际情况中需要综合考虑更多的因素以进行准确的计算和分析。
阿基米德简介
阿基米德简介阿基米德(Archimedes，约公元前287～212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人。
【阿基米德的生平】公元前287年，阿基米德诞生于西西里岛的叙拉古(今意大利锡拉库萨)。
他出生于贵族，与叙拉古的赫农王有亲戚关系，家庭十分富有。
阿基米德的父亲是天文学家兼数学家，学识渊博，为人谦逊。
他十一岁时，借助与王室的关系，被送到古希腊文化中心亚历山大里亚城去学习。
亚历山大里亚位于尼罗河口，是当时文化贸易的中心之一。
这里有雄伟的博物馆、图书馆，而且人才荟萃，被世人誉为“智慧之都”。
阿基米德在这里学习和生活了许多年，曾跟很多学者密切交往。
他在学习期间对数学、力学和天文学有浓厚的兴趣。
在他学习天文学时，发明了用水利推动的星球仪，并用它模拟太阳、行星和月亮的运行及表演日食和月食现象。
为解决用尼罗河水灌溉土地的难题，他发明了圆筒状的螺旋扬水器，后人称它为“阿基米德螺旋”。
公元前240年，阿基米德回叙古拉，当了赫农王的顾问，帮助国王解决生产实践、军事技术和日常生活中的各种科学技术问题。
公元前212年，古罗马军队攻陷叙拉古，正在聚精会神研究科学问题的阿基米德，不幸被蛮横的罗马士兵杀死，终年七十五岁。
阿基米德的遗体葬在西西里岛，墓碑上刻着一个圆柱内切球的图形，以纪念他在几何学上的卓越贡献。
【阿基米德的科学成就】阿基米德正确地得出了球体、圆柱体的体积和表面积的计算公式，提出了抛物线所围成的面积和弓形面积的计算方法。
最著名的还是求阿基米德螺线（ρ=α×θ）所围面积的求法，这种螺线就以阿基米德的名字命名。
锥曲线的方法解出了一元三次方程，并得到正确答案。
阿基米德还是微积分的奠基人。
他在计算球体、圆柱体和更复杂的立体的体积时，运用逐步近似而求极限的方法，从而奠定了现代微积分计算的基础。
最有趣的是阿基米德关于体积的发现：有一次，阿基米德邻居的儿子詹利到阿基米德家的小院子玩耍。
詹利很调皮，也是个很讨人喜欢的孩子。
阿基米德定律
公元前245年，为了庆祝盛大的月亮节，赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重，但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但是不允许破坏皇冠。 这看起来是件不可能的事情。在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮出水面。他的大脑中闪现出模糊不清的想法。他把胳膊完全放进水中，全身放松，这时胳膊又浮出水面。 他从浴盆中站起来，浴盆四周的水位下降；再坐下去时，浴盆中的水位又上升了。 他躺在浴盆中，水位变得更高了，而他也感觉到自己变轻了。他站起来后，水位下降，他则感觉到自己变重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使他感到自己变轻了。 他把差不多同样大小的石块和木块同时放入浴盆，浸入到水中。石块下沉到水里，但是他感觉到木块变轻了。他必须要向下按着木块才能把它浸到水里。这表明浮力与物体的排水量（物体体积）有关，而不是与物体的重量有关。物体在水中感觉有多重一定与水的密度（水单位体积的质量）有关。 阿基米德在此找到了解决国王问题的方法，问题的关键在于密度。如果皇冠里面含有其他金属，它的密度会不相同，在重量相等的情况下，这个皇冠的体积是不同的。 把皇冠和同样重量的金子放进水里，结果发现皇冠排出的水量比金子的大，这表明皇冠是掺假的。 更为重要的是，阿基米德发现了浮力原理，即液体对物体的浮力等于物体所排开液体的重力大小。
阿基米德定律的来由；
阿基米德原理（浮力原理）的发现
公元前245年，赫农王命令阿基米德鉴定金匠是否欺骗了他。赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重，但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的，但是不允许破坏皇冠。
这看起来是件不可能的事情。在公共浴室内，阿基米德注意到他的胳膊浮到水面。他的大脑中闪现出模糊不清的想法。他把胳膊完全放进水中，全身放松，这时胳膊又浮到水面。
阿基米德简介
阿基米德简介阿基米德中文名称: 阿基米德生卒年: 公元前287～前212生平简介古希腊伟大的家、力学家。
生于西西里岛的叙拉古，卒于同地。
早年在当时的文化中心亚历山大跟随欧几里得的学生，以后和亚历山大的学者保持紧密联系，因此他算是亚历山大学派的成员。
后人对阿基米德给以极高的评价，常把他和i.牛顿、c.f.高斯并列为有史以来三个贡献最大的数学家。
他的生平没有详细记载，但关于他的许多故事却广为流传。
据说他确立了力学的杠杆定律之后，曾发出豪言壮语：“给我一个立足点，我就可以移动这个地球！”叙拉古的亥厄洛王叫金匠造一顶纯金的皇冠，因怀疑里面掺有银子，便请阿基米德鉴定一下。
当他进入浴盆洗澡时,水漫溢到盆外,于是悟得不同质料的物体，虽然重量相同，但因体积不同，排去的水也必不相等。
根据这一道理，就可以判断皇冠是否掺假。
阿基米德高兴得跳起来,赤身奔回家中，口中大呼：“尤里卡！尤里卡！”（希腊语意思是“我找到了”）他将这一流体静力学的基本原理，即物体在液体中减轻的重量,等于排去液体的重量,总结在他的名著《论浮体》中，后来以“阿基米德原理”著称于世。
第二次布匿时期,罗马大军围攻叙拉古,阿基米德献出自己的一切聪明才智为祖国效劳。
传说他用起重机抓起敌人的船只，摔得粉碎；发明奇妙的机器，射出大石、火球。
还有一些书记载他用巨大的火镜反射日光去焚毁敌船,这大概是夸张的说法。
总之,他曾竭尽心力，给敌人以沉重打击。
最后叙拉古因粮食耗尽及奸细的出卖而陷落，阿基米德不幸死在罗马士兵之手。
流传下来的阿基米德的著作,主要有下列几种。
《论球与圆柱》，这是他的得意杰作，包括许多重大的成就。
他从几个定义和公理出发，推出关于球与圆柱面积体积等50多个命题。
《平面图形的平衡或其重心》，从几个基本假设出发，用严格的几何方法论证力学的原理，求出若干平面图形的重心。
《数沙者》，设计一种可以表示任何大数目的方法，纠正有的人认为沙子是不可数的，即使可数也无法用算术符号表示的错误看法。
阿基米德的简介
• 对后世科学的发展产生了深远的影响
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阿基米德的创新精神与实证方法
• 使他在科学和工程领域取得了许多重要的发现和理论
• 对后世科学家和工程师产生了深远的影响
阿基米德在世界科学史上的地位和影响
阿基米德是古希腊最重要的科学家和工程师之一
• 他的发现和理论对数学、物理和工程学的发展产生了重要影响
• 被誉为“古代最伟大的数学家”
阿基米德在世界科学史上的地位和影响
阿基米德发明的投石机和弩炮等武器
• 可以有效地攻击敌人
• 对后世军事技术产生了深远的影响
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阿基米德在建筑领域的贡献
阿基米德是古希腊最重要的建筑师之一
• 他的建筑著作包括《论建筑》等
• 对后世建筑风格和工程技术的发展产生了重要影响
阿基米德研究了建筑材料和结构
• 为后世建筑师提供了重要的启示和方法
• 他研究了地球的自转和公转现象
• 对后世天文学的发展产生了重要影响
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阿基米德的工程成就
阿基米德发明的武器和战争器械
阿基米德发明了阿基米德螺线
• 可以用于制造螺旋形的武器和机械装置
• 对后世武器和战争器械的设计产生了重要影响
阿基米德发明了抓钩和吊臂等战争器械
• 可以用于攻击敌船和防御城池
• 对后世军事战略和战术产生了重要影响
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阿基米德简介
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阿基米德的生平与时代背景
阿基米德的出生地、家庭和成长经历