登陆注册
11296100000004

第4章 精确复杂的古代数学专著

我国西周时期有一位名叫商高的人,是当时的学问大家。他在数学方面的成就,被记载在我国最古老的天文学著作《周髀算经》中,其中就有数学知识勾股定理的内容。有一次,商高面见周公时,周公对古代伏羲构造周天历度的事迹感到不可思议,就请教商高数学知识从何而来,于是商高就以勾股定理的证明为例,解释数学知识的由来。他说:

数之法出于圆方,圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。故折矩,勾广三,股修四,经隅五。

商高这段话的意思就是说:当直角三角形的两条直角边分别为3和4时,“经隅”即“弦”则为5。以后人们就把这个事实说成“勾三股四弦五”。这就是后世著名的“勾股定理”。由此开创了我国古代数学的******。

《周髀算经》成书时间大约在两汉之间,据考证明确者为西汉赵君卿所作,北周时期甄鸾重述,唐代李淳风等注。书中就记录了商高的那段话,表明“勾三股四弦五”这种关系早在大禹治水时就已经发现了。

《周髀算经》中明确记载了勾股定理的公式,并且详细证明了勾股定理。此外还有开平方的问题、等差级数的问题,使用了相当繁复的分数算法和开平方法,以及应用于古代的“四分历”计算的相当复杂的分数运算。

汉代数学成就除了《周髀算经》外,还有《九章算术》,它系统地总结了我国从先秦到西汉中期的数学成就。该书作者已无从查考,但西汉著名数学家张苍、耿寿昌等人曾经对它进行过增订删补。魏晋时刘徽为《九章算术》作注时说:“周公制礼而有九数,九数之流则《九章》是矣。”可知该书中理论成于周公之时。

《九章算术》全书分作9章,一共搜集了246个数学问题,按解题的方法和应用的范围分为9大类,每一大类作为一章。它们的主要内容分别是:第一章“方田”:田亩面积计算;第二章“粟米”:谷物粮食的比例折换;第三章“衰分”:比例分配问题;第四章“少广”:已知面积、体积,求其一边长和径长等;第五章“商功”:土石工程、体积计算;第六章“均输”:合理摊派赋税;第七章“盈不足”:即双设法问题;第八章“方程”:一次方程组问题;第九章“勾股”:利用勾股定理求解的各种问题。

《九章算术》在数学上有其独到的成就,不仅最早提到分数问题,也首先记录了盈不足等问题,“方程”章还在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则。

《九章算术》是一本综合性的历史著作,是当时世界上最简练有效的应用数学,它的出现标志着我国古代数学形成了完整的体系。

唐宋两代,《九章算术》都由国家明令规定为教科书。到了北宋,《九章算术》还曾由政府进行过刊刻,这是世界上最早的印刷本数学书。

南北朝是我国古代数学的蓬勃发展时期,计有《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》、《海岛算经》等数学著作。所以当时的数学教育制度对继承古代数学经典是有积极意义的。

《孙子算经》约成书于4至5世纪,作者生平和编写年不详。全书共分为3卷:上卷详细讨论了度量衡的单位,第一次讨论了筹算的制度和方法;中卷主要是关于分数的应用题,包括面积、体积、等比级数等计算题;下卷对后世的影响最为深远,如下卷第31题即著名的“鸡兔同笼”问题,后传至日本,被改为“鹤龟算”。

《海岛算经》是三国时期刘徽所作。这部书中讲述的都是利用标杆进行两次、三次至最复杂的四次测量来解决各种测量数学的问题。这些测量数学,正是我国古代非常先进的地图学的数学基础。

此外,刘徽对《九章算术》所作的注释工作也是很有名的,可以把这些注释看成是《九章算术》中若干算法的数学证明。刘徽注中的“割圆术”开创了我国古代圆周率计算方面的重要方法,他还首次把极限概念应用于解决数学问题。

隋唐时候,国子监算学科将汉、唐1000多年间的著名数学著作作为教科书,称之为“算经十书”。这10部算书的名字是:《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《五曹算经》、《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《五经算术》、《缉古算经》、《缀术》。

除《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》外,“算经十书”的其余几部书也记载有一些具有世界意义的成就。例如《孙子算经》中的“物不知数”问题,《张丘建算经》中的“百鸡问题”等等都很著名。而《缉古算经》中的三次方程解法,特别是用几何方法列三次方程的方法,也是很具特色的。

《缀术》是南北朝时期著名数学家祖冲之的著作。可惜这部书在唐宋之际失传了。宋人刊刻“算经十书”时就用当时找到的另一部算书《数术记遗》来充数。祖冲之关于圆周率的计算可精确到第六位小数,记载在《隋书·律历志》中:

古之九数,圆周率三,圆径率一,其术疏舛。自刘歆、张衡、刘徽、王蕃、皮延宗之徒,各设新率,未臻折衷。宋末,南徐州从事史祖冲之,更开密法,以圆径一亿为一丈,圆周盈数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽,朒数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽,正数在盈、二限之间。密率,圆径一百一十三,圆周三百五十五。约率,圆径七,周二十二。又设开差幂,开差立,兼以正圆参之。指要精密,算氏之最者也。所著之书,名为《缀术》,学官莫能究其深奥,是故废而不理。

唐代立于学官的10部算经中,王孝通的《缉古算经》是唯一由唐代学者撰写的。王孝通出身于平民,少年时期便开始潜心钻研数学,隋朝时以历算入仕,入唐后被留用,唐初做过算学博士,后升任通直郎、太史丞。毕生从事数学和天文工作。

在我国数学史上,《缉古算经》是最早解三次方程的著作,它集中体现了我国数学家早在7世纪在建立和求解三次方程等方面所取得的重要成就。

我国古代数学经过从汉至唐的发展,已经形成了更加完备的体系。在这基础上,到了宋元时期又有了新的发展。宋元数学,从它的发展速度之快、数学著作出现之多和取得成就之高来看,都可以说是我国古代数学史上最光辉的一页。

秦九韶是南宋时期杰出的数学家。1247年,他在《数书九章》中将“增乘开方法”加以推广,论述了高次方程的数值解法,并且列举20多个取材于实践的高次方程的解法,最高为十次方程。16世纪意大利人菲尔洛才提出三次方程的解法。另外,秦九韶还对一次同余式理论进行过研究。

《数书九章》主要讲述了两项重要成就:高次方程数值解法和一次同余式解法。书中有的问题要求解十次方程,有的问题答案竟有180条之多。

1248年,李冶发表《测圆海镜》,该书是首部系统论述“天元术”即一元高次方程的著作,在数学史上具有里程碑意义。尤其难得的是,在此书的序言中,李冶公开批判将数学贬为“贱技”、“玩物”等长期存在的士风谬论。

李冶的《测圆海镜》和《益古演段》中,还讲述了直角三角形和内接圆所造成的各线段间的关系,这是我国古代数学中别具一格的几何学。

1261年,南宋杨辉在《详解九章算法》中用“垛积术”求出几类高阶等差级数之和。1274年他在《乘除通变本末》中还叙述了“九归捷法”,介绍了筹算乘除的各种运算法。

此外,杨辉还著有《日用算法》、《杨辉算法》等。杨辉的著作讲述了宋元数学的另一个重要侧面:实用数学和各种简捷算法。这是应当时社会经济发展而兴起的一个新的方向,并且为珠算盘的产生创造了条件。

在元代,王恂、郭守敬等制定《授时历》时,列出了三次差的内插公式。郭守敬运用几何方法求出相当于现在球面三角的两个公式。

元代朱世杰受李冶《测圆海镜》和杨辉著作的影响,著有《四元玉鉴》,他把“天元术”推广为“四元术”,即四元高次联立方程,并提出消元的解法,欧洲到1775年法国人别朱才提出同样的解法。

朱世杰还对各有限项级数求和问题进行了研究,在此基础上得出了高次差的内插公式,欧洲到1670年英国人格里高利和1676年牛顿才提出内插法的一般公式。

朱世杰的《算学启蒙》也是当时的一部启蒙教科书,由浅入深,循序渐进,直到当时数学比较高深的内容。

宋元算书中所记载的辉煌成就再次证明:直到明代中期之前,我国科学技术的许多方面,是处在遥遥领先地位的。

同类推荐
  • 中国台坛

    中国台坛

    本书介绍了上古基址、帝候高台、神话古台、释道神台、经诗文台、渔乐书台、长城诸台、历代将台、边防炮台、天文台、景观台、古戏台等中国著名台坛。
  • 岂有文章觉天下

    岂有文章觉天下

    史实的真相已经在岁月的热风中淡出了原有的眉目,历经时光的摧折与后世的演义,或被神圣化,或被妖魔化。羽戈却坚守平恕之道和平常心,埋首史料堆中,小心推理、步步求证,重返战火中的历史现场,让远去的真相重新活现。
  • 重生猎杀者

    重生猎杀者

    张壳及时空小队穿越在远古寻找任务目标,回到中国的远古的神话时代,张壳被卷入远古神话战争,当他遇到各种英雄人物时,却发现历史的惊人真相!正是:时空虫洞假穿越,小说天地真重生。千里浮云看是非,万丈深渊寻真相。
  • 楚汉之争

    楚汉之争

    《楚汉之争》在深入挖掘和整理中华优秀传统文化成果的同时,结合社会发展,注入了时代精神。书中优美生动的文字、简明通俗的语言、图文并茂的形式,把中国文化中的物态文化、制度文化、行为文化、精神文化等知识要点全面展示给读者。点点滴滴的文化知识仿佛颗颗繁星,组成了灿烂辉煌的中国文化的天穹。
  • 大明书生

    大明书生

    某毕业男穿越到大明万历末期,被迫开始了大明版的读书人生活,身怀利器,科场得意、入仕升官,发财扬名,妻妾成群......咳咳咳,有点俗套了,故事不仅仅如此,应该还会有更多精彩的事情发生,敬请期待O(∩_∩)O~......本书已经正式A签,评价打赏窗口已开。状元、榜眼、探花之位虚位以待,还请兄弟姐妹们不吝投票,不要让那位置空着太难看!石头一直坚信,收藏养肥也是一种高贵的品质!O(∩_∩)O~
热门推荐
  • 猎妻大战:青梅竹马很难追

    猎妻大战:青梅竹马很难追

    追妻,尤其还是青梅竹马,想想,唉!看多金话唠型男如何追宅控腐女妻。
  • 机械魔童

    机械魔童

    联盟历1583年,地球已经进入星际殖民时代五个多世纪。但依然有许多科学无法解释的现象在阻碍着联盟的发展。每到此时,联盟就会牺牲一位曾经的最高领导人去邀请一位神秘的存在……
  • 堕天使:千年的爱恋

    堕天使:千年的爱恋

    她原本拥有雪白羽翼的六翼天使;他是优雅英俊的人间贵族。他和她坠入情网,情根深种,却不得不分离。一千年后再相遇,她的羽翼不再雪白,他已几经轮回将她遗忘,再度相恋,他回想起了前世。千年之前分别的真相浮出水面,他面临她曾经的选择......
  • 黑魔皇不会哭

    黑魔皇不会哭

    在200年后的世界中,月球发生了变异与地球相融合。使地球巨大化给地球带来了巨大的资源解决了地球上的水资源等各种资源的问题,与此同时也带来了地球上所有生物的天地的天敌devil(恶魔)。在devil面前人类的任何武器都无效即使是核弹也一样,唯一能对抗的只有拥有异能之人eVionyx
  • 捕光者

    捕光者

    《捕光者》内容包括:2012捕光者、三秒钟的祈祷、送别诗、天黑、回忆、偶寄、沉香、偶尔之诗、生日之诗、立秋之诗、中年之诗、西南贾、绝句、明月引、春渐近、捕光者、乌鸦、今夕何夕、向右一寸、春眠不觉晓、楚歌,给项羽、天籁、一个午后的冥想、极其安静等。
  • 红衣鬼师

    红衣鬼师

    唐初,长安城西北有一座桃花山,山中有一颗老桃树,一到桃花盛开的季节,漫山飘香整个桃花山都透着那么的灵性。山角下有一个村庄叫桃村,村里的人世世代代就守着桃花山平静的生活着,可是今天村子里发生一件惊天动地的大事,守了二十年寡的赵婶儿有了……寡妇偷人那可是大罪,可赵婶儿却一点也没有害怕的样子,可这到底咋回事?原来怨胎找上门来了……
  • 静雨如梦

    静雨如梦

    时间太快,一转眼丢了自己!多少旧时光里的影像,恍惚而缥缈,让赵静雨分不清他们是否是真实的。只记得,曾经爱过、追过、奋斗过,然而成事在天,结局实属超出他的意料。光阴,不过是一场安静的雨,一场唯美的梦!
  • 神奇宝贝之异世的旅途

    神奇宝贝之异世的旅途

    交卸了神位的光神因为一次意外而进入了神奇宝贝的世界,在这个神奇的世界中,光神遇到了值得信赖的伙伴以及同样因为意外而来到这个世界的邪神与其他邪恶组织,为了阻止邪神和邪恶组织实现他们扭曲、拥有破坏世界的恐怖野心,光神开始了他的奇妙冒险!
  • 古家魔女修神记

    古家魔女修神记

    女主古绫音由气体产生灵智转生成人,家庭和睦。不料,一场偶遇,差点遭遇灭族之祸。因此,绫音决定加入修仙门派,誓要报仇。看女主如何一步步地提升实力,消灭敌人,结得良缘。在修仙的道路上闯出属于她的精彩人生,成为那至高无上的存在。本文慢热,女强。嘻嘻喜欢的亲来看看吧。。修仙等级:练气期、筑基期、结丹期、元婴期、化神期、炼虚期、合体期、大乘期、渡劫期。
  • 十大红颜薄命的美女

    十大红颜薄命的美女

    这部小说为娱乐版,纯逗乐,小说依据正史的三言两语,更多的两言一语的野史,还有其他。观看我这部,以野史为主在加以笑料、搞笑为主的艳史,你不必像看正史一样忐忑不安,在我这部连续红颜薄命美女集中,每一集都可以单行本的形式出现,搞笑,爆笑。话在转为正题,爆笑版主要突出一个爆字,一个乐字,看的爽,你就乐了,那你就笑呗!纵观天下的娱乐篇都有此共性。十大红颜薄命的美女,你看到了,对了!我要搞笑的是美女,每集以单本美女出现,专门搞笑的是美女,为博君娱乐而开怀。俺,现在就将美女,在这5000年的中国历史长河中,穿越时空送你到这些帝王的怀里。呵呵!我的错,是将你投入美女的怀抱里,在今后的日子里你陆续的可以看到共十集。