登陆注册
10908000000004

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新纪元。

《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
  • 庶子皇途

    庶子皇途

    .问书生手中三尺剑,可挑得起这江山?可退得去那胡虏?甚么竖儒蜂起壮士死?我只说莫道书生不丈夫.一次不成功的穿越,对一个满腹书生气的少年意味着什么?一个死而复生的皇子,能给这千疮百孔的天下带来什么?一个本该破碎的王朝,一次不该发生的偶遇,因为一场怪雪,一切都变了…….有道是:军史仙侠假作真,胡诌瞎侃摆龙门。小说皆自YY起,Y罢诸君乐几分?.……本书属非武侠,玄幻擦边,历史架空类。.号外:《俯仰》建群,群号:35211705欢迎朋友们加入.诸位看官若还看得过眼,就加个收藏,觉得不错,给个推荐,不强求,只想要点动力.
  • 清初三大疑案考实

    清初三大疑案考实

    本书为《太后下嫁考实》、《世祖出家事考实》、《世宗入承大统考实》三部分组成。孟森先生以史家之严谨,慎密考证了一直为民间广为流传的“太后下嫁”、“顺治出家”和“雍正即位”这三大疑案,剥开裹挟在历代档案、史料中的重重迷纱,寻求历史的真相,极富趣味。
  • 中华历史全书(下)

    中华历史全书(下)

    中国是一个有着五千年历史的文明古国,每个中国人无不以此为自豪。
  • 清末大老板

    清末大老板

    刚创业的小型贸易公司老板王振武获得了一个能够穿越时空的系统,穿越到了晚清时期的南洋。他发现在两个时空倒腾货物能够获得高额的利润,所以他也成了晚清时期的一个小老板。而他,有一个非常远大的理想。“我希望有一天,我能够再造一个中华的盛世天朝。到时候,我在紫禁城里面,接受全世界人民的敬意,尊称我一声——老板!”王振武说道。
  • 铁血王朝

    铁血王朝

    民族大学学生和田,痴迷于转轮大法,崇拜成吉思汗蒙古铁骑,横扫天下,阴差阳错之下穿越到末代皇帝元顺帝,魂魄断续,一会是现代版成吉思汗,一会又成了懦弱的鲁班天子,啼笑皆非之下,万众期盼之下,竟然成就了一番大业,多瑙河畔、南洋诸岛、亚美利加、大海洋时代的梦想逐步实践。
热门推荐
  • 极品boss爱的初萌思密达

    极品boss爱的初萌思密达

    他说他爱她,这是能相信的鬼话?大灰狼盯上白雪公主,还有七个难缠的小矮人爸爸,这场战,他要慢慢打。。。。。。。
  • 冤家斗:盛世萌妻

    冤家斗:盛世萌妻

    前世作为在厨房洗碗的女工,她励志成为女厨师,但是……她连铁锅都颠不起来;魂穿异世她成为一名十指不沾阳春水的小姐,可是……她发现每个人都带着目的来跟她接触;她怒了,她只想安静的把厨师的梦想给发扬下去,于是……她想了一个办法:“帅哥,我们演出戏如何?”池玉瑶笑的一脸谄媚。“你想干嘛?”他紧紧护住胸前那一点点春光。“你……娶我吧,娶我吧,娶我吧。”池玉瑶在跳脚。“……你疯了,再见。”他黑线,转身翻墙而去。“喂,帅哥,你别走,我们就是当假夫妻,不干羞羞的事情,你别走!!”咚……”第一次他翻墙摔了,这女人真、开放。【情节虚构,请勿模仿】
  • 活在修罗场

    活在修罗场

    穿越在了人畜无害的动漫里,武一安以为自己会可以打败恶龙,迎娶公主的,没想到...主角光环被剥夺游戏难度提升?触发柴刀结局百分百致命扑街?武一安觉得这个世界是充满恶意的,只是并不敢说‘错的是世界’这句话而已。
  • 就想和你在一起

    就想和你在一起

    当被一个人爱上时,南宫寒依任意地挥霍着他与欧阳语伦间的爱情,她似乎还不知道,当爱已悄悄地从她的指尖慢慢流逝时,她才懂得珍惜。。好友欧阳果萱——欧阳语伦的妹妹,生性热情,对爱情充满着甜蜜的渴望。但当这个热情泼辣的小姑娘遇上冷峻酷帅的端木熙时,他们之间又会擦出怎样的火花呢??
  • 王子暗恋成宠

    王子暗恋成宠

    迷迷糊糊的苏沫珞为了赶着去接机竟然真的被沈悦的乌鸦嘴说中!眼看着就要华丽丽的扑街了,突然冒出一个像天使般干净的男生出手相救……更让她没想到的是,堂姐的归来会让她和他的世界一下子拉近成负距离,此后,情窦初开,一颗芳心尽失。他说,暗恋你三年,每天都在等你上下课,等着你从我的窗台经过。终于有一天把你抱在了怀里。苏沫珞不可思议的反问,男生不都喜欢堂姐那样的女神吗?为什么你会喜欢上我?答曰:喜欢女神的都是屌丝,可我是大神!
  • 穿越成二品千金

    穿越成二品千金

    在故宫睡了一觉,醒来发现穿越成了太傅之女。先皇乱点鸳鸯谱,将她指给对宰相之女有情的靖王爷。能当王妃爹爹很得意,但前有貌美“前任”,后有跋扈情敌,王爷还是冰山男!谁来告诉她,她要怎样才能暖了他?夜里跳墙拉她去喝酒貌似对她有意思的的俊逸美男是她小叔子?邻国乖张耿直的二王子百般纠缠只为求娶她?把她拐到偏远之地的又是何方神圣?男主沉闷,男配痴情,专情的她到底该作何选择?一切尽在《穿越成二品千金》
  • 武裂天穹

    武裂天穹

    一位平凡少年,偶得神秘印记,自卑微中崛起,行逆天路改命,战尽天下骄子。神若阻我,我亦杀神。魔若挡我,我尽诛之。世不容我,灭了这世又如何!开天创世,万灵臣服。
  • 每个女孩都是女神

    每个女孩都是女神

    “女人只善于生孩子,那就让她们生吧,一直生到死。”这是一个父权社会所能发出的最无耻的宣言!然而你知道吗,在很久很久以前,曾经有一个女神时代,那时候女人是世界的主宰,女人和男人、人类与自然和谐相处。本书通过对远古女神崇拜现象的追索,为我们指出一条解放自身的女神之路,让我们重机关报拥有令人敬畏的”法力“,赢得一次重生的机会。现在,我们只需放慢节奏,借助本书提供的简便易行而又充满趣味的女神练习和女神游戏,一步步地接近我们内心的女神。同时,你需要探索自己的身体,诚实看待自己的欲望,让自己的身体发出声音,最后,你将成为自己最希望成就的——一个光芒四射的女神。
  • 星际职业种田

    星际职业种田

    地球进入2013,天上掉下了好几架巨型星际战艇在华夏古国,举世震惊!借助外星文明,华夏中医古武以及科技三方面发展迅速,短短数月却已斗转星移。全民皆医武,人人皆爱进入虚幻网游世界中生活。农业却进入空巢期,不习惯都市超快节奏生活的龙嫣却毅然决定回老家去种田。而一切的一切,其实都只为了一枚意外得来的传承龙珠。当别人进入幻想国度为了赚取虚拟币购买武器灵药增长实力,而辛辛苦苦的时候,得到龙珠传承的龙女嫣,却在现实与游戏中种田,逗宠,泡美男!
  • 伐清

    伐清

    意外重生到清末的他,附身到了太平军的一个小兵身上。虽说太平军没有什么前途,但咱也不能去当满清走狗不是。为了在这个乱世中生存下来,他不得不从一个小兵开始奋斗,做将军,当元帅,生命不止,奋斗不止。修铁路,造军舰,驱鞑虏,杀洋毛,扬我中华上国声威。《本书纯属虚构,如有雷同纯属巧合》