概述我国隋朝以前在数学领域的突出成就
中国古代数学成就辉煌,既有系统的理论又有丰硕的成果,直到16世纪许多数学分支在国际上都处于领先地位,是名副其实的数学强国,就如同造纸、火药、指南针、印刷术这四大发明一样,是中华民族对世界文明的一项重大贡献,是值得炎黄子孙珍视的一份骄傲。
中国古代数学具有悠久的传统。在古代世界四大文明中(中国与古代埃及、印度、巴比伦并称为四大文明古国),中国数学持续繁荣时期最为长久。从公元前后至公元14世纪,中国古典数学先后经历了三次发展高潮,即两汉时期、魏晋南北朝时期和宋元时期,并在宋元时期达到顶峰。
1;【先秦萌芽时期】
黄河流域和长江流域是中华民族文化的摇篮,大约在公元前2000年,在黄河中下游产生了第一个奴隶制国家──夏朝。其后有商、殷两代(约
1500B.C-1027B.C)、及周朝(1027B.C-221B.C)。历史上又称公元前八世纪至秦王朝的建立(221B.C)为春秋战国时期。
据《易.系辞》记载:"上古结绳而治,后世圣人易之以书契"。在殷墟出土的甲骨文卜辞中有很多记数的文字。从一到十,及百、千、万是专用的记数文字,共有13个独立符号,记数用合文书写,其中有十进位制的记数法,出现最大的数字为三万。
算筹是中国古代的计算工具,而这种计算方法称为筹算。算筹的产生年代已不可考,但可以肯定的是筹算在春秋时代已很普遍。
表示一个多位数字时,采用十进位值制,各位值的数目从左到右排列,纵横相间(法则是:一纵十横,百立千僵,千、十相望,万、百相当),并以空位表示零。算筹为加、减、乘、除等运算建立起良好的条件。
筹算直到十五世纪元朝末年才逐渐为珠算所取代,中国古代数学就是在筹算的基础上取得其辉煌成就的。
在几何学方面《史记.夏本记》中说夏禹治水时已使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,并早已发现"勾三股四弦五"这个勾股定理(西方称毕氏定理)的特
例。战国时期,齐国人着的《考工记》汇总了当时手工业技术的规范,包含了一些测量的内容,并涉及到一些几何知识,例如角的概念。
战国时期的百
家争鸣也促进了数学的发展,一些学派还总结和概括出与数学有关的许多抽象概念。著名的有《墨经》中关于某些几何名词的定义和命题,例如:"圆,一中同长
也"、"平,同高也"等等。墨家还给出有穷和无穷的定义。《庄子》记载了惠施等人的名家学说和桓团、公孙龙等辩者提出的论题,强调抽象的数学思想,例如"
至大无外谓之大一,至小无内谓之小一"、"一尺之棰,日取其半,万世不竭"等。这些许多几何概念的定义、极限思想和其他数学命题是相当可贵的数学思想,但
这种重视抽象性和逻辑严密性的新思想未能得到很好的继承和发展。
此外,讲述阴阳八卦,预言吉凶的《易经》已有了组合数学的萌芽,并反映出二进制的思想。
2;【汉唐初创时期】
秦汉是中国古代数学体系的形成时期。为使不断丰富的数学知识系统化、理论化,数学方面的专书陆续出现。
西汉末年(公元前一世纪)编纂的天文学著作《周髀算经》在数学方面主要有两项成就:(1)提出勾股定理的特例及普遍形式;(2)测太阳高、远的陈子测日法,为后来重差术的先驱。此外,还有较复杂的开方问题和分数运算等。
《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典著作,约成书于东汉初年(公元一世纪)。全书采用问题集的形式编写,共收集了246个问
题及其解法,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章。主要内容包括分数四则和比例算法、各种面积和体积的计算、关于勾股测量
的计算等。在代数方面,《方程》章中所引入的负数概念及正负数加减法法则,在世界数学史上都是最早的记载;书中关于线性方程组的解法和现在中学讲授的方法
基本相同。就《九章算术》的特点来说,它注重应用,注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系,对中国古算影响深远。它的一些成就如十进位值制、今
有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过这些国家传到欧洲,促进了世界数学的发展。
魏晋时期中国数学在理论上有了较大的发展。其中赵爽和
刘徽的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端。赵爽是中国古代对数学定理和公式进行证明的最早的数学家之一,对《周髀算经》做了详尽的注释。刘徽注释
《九章算术》,不仅对原书的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,且在论述过程中多有创新,更撰写《海岛算经》,应用重差术解决有关测量的问题。刘徽其
中一项重要的工作是创立割圆术,为圆周率的研究工作奠定理论基础和提供了科学的算法。
南北朝时期的社会长期处于战争和分裂状态,但数学的发展依然蓬勃。《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》就是这个时期的作品。《孙子算经》给出"物不知数"问题,导致求解一次同余组问题;《张丘建算经》的"百鸡问题"引出三个未知数的不定方程组问题。
祖冲之、祖日桓父子的工作在这一时期最具代表性,他们在《九章算术》刘徽注的基础上,将传统数学大大向前推进了一步,成为重视数学思维和数学推理的典
范。他们同时在天文学上也有突出的贡献。其著作《缀术》已失传,根据史料记载,他们在数学上主要有三项成就:(1)计算圆周率精确到小数点后第六位,得到
3.1415926<π<3.1415927,并求得π的约率为22/7,密率为355/113;(2)得到祖日桓定理(幂势既同,则积不容
异)并得到球体积公式;(3)发展了二次与三次方程的解法。
隋朝大兴土木,客观上促进了数学的发展。唐初王孝通撰《缉古算经》,主要是讨论土木工程中计算土方、工程的分工与验收以及仓库和地窖的计算问题。
唐朝在数学教育方面有长足的发展。656年国子监设立算学馆,设有算学博士和助教,由太史令李淳风等人编纂注释《算经十书》(包括《周髀算经》、《九章
算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《张丘建算经》、《夏侯阳算经》、《缉古算经》、《五曹算经》、《五经算术》和《缀术》),作为算学馆学生用的课
本。对保存古代数学经典起了重要的作用。
此外,隋唐时期由于历法需要,创立出二次内插法,为宋元时期的高次内插法奠定了基础。而唐朝后期的计算技术有了进一步的改进和普及,出现很多种实用算术书,对于乘除算法力求简捷。
3;【宋元全盛时期】
唐朝亡后,五代十国仍是军阀混战的继续,直到北宋王朝统一了中国,农业、手工业、商业迅速繁荣,科学技术突飞猛进。从公元十一世纪到十四世纪(宋、元两
代),筹算数学达到极盛,是中国古代数学空前繁荣,硕果累累的全盛时期。这一时期出现了一批著名的数学家和数学著作,列举如下:贾宪的《黄帝九章算法细
草》(11世纪中叶),刘益的《议古根源》(12世纪中叶),秦九韶的《数书九章》(1247),李冶的《测圆海镜》(1248)和《益古演段》
(1259),杨辉的《详解九章算法》(1261)、《日用算法》(1262)和《杨辉算法》(1274-1275),朱世杰的《算学启蒙》(1299)
和《四元玉鉴》(1303)等等。
宋元数学在很多领域都达到了中国古代数学,甚至是当时世界数学的巅峰。其中主要的工作有:
高次方程数值解法;天元术与四元术,即高次方程的立法与解法,是中国数学史上首次引入符号,并用符号运算来解决建立高次方程的问题;大衍求一术,即一次同余式组的解法,现在称为中国剩余定理; 招差术和垛积术,即高次内插法和高阶等差级数求和。
另外,其他成就包括勾股形解法新的发展、解球面直角三角形的研究、纵横图(幻方)的研究、小数(十进分数)具体的应用、珠算的出现等等。
这一时期民间数学教育也有一定的发展,以及中国和伊斯兰国家之间的数学知识的交流也得到了发展。
4;【西学输入时期】
这一时期从十四世纪中叶明王朝建立到二十世纪清代结束共500多年。数学除珠算外出现全面衰弱的局面,当中涉及到珠算的局限、十三世纪的考试制度中已删
减数学内容、明代大兴八段考试制度等复杂的问题,不少中外数学史家仍探讨当中涉及的原因。十六世纪末,西方初等数学开始传入中国,使中国数学研究出现了一
个中西融合贯通的局面。鸦片战争后,近代高等数学开始传入中国,中国数学转入一个以学习西方数学为主的时期。直到十九世纪末,中国的近代数学研究才真正开
始。
明代最大的成就是珠算的普及,出现了许多珠算读本,及至程大位的《直指算法统宗》(1592)问世,珠算理论已成系统,标志着从筹算到珠算转变的完成。但由于珠算流行,筹算几乎绝迹,建立在筹算基础上的古代数学也逐渐失传,数学出现长期停滞。
隋及唐初,印度数学和天文学知识曾传入中国,但影响较细。到了十六世纪末,西方传教士开始到中国活动,和中国学者合译了许多西方数学专着。其中第一部且
有重大影响的是意大利传教士利马窦和徐光启合译的《几何原本》前6卷(1607),其严谨的逻辑体系和演译方法深受徐光启推崇。徐光启本人撰写的《测量异
同》和《勾股义》便应用了《几何原本》的逻辑推理方法论证中国的勾股测望术。此外,《几何原本》课本中绝大部份的名词都是首创,且沿用至今。在输入的西方
数学中仅次于几何的是三角学。在此之前,三角学只有零星的知识,而此后获得迅速发展。介绍西方三角学的著作有邓玉函编译的《大测》(2卷,1631)、
《割圆八线表》(6卷)和罗雅谷的《测量全义》(10卷,1631)。在徐光启主持编译的《崇祯历书》(137卷,1629-1633)中,介绍了有关圆
椎曲线的数学知识。
入清以后,会通中西数学的杰出代表是梅文鼎,他坚信中国传统数学"必有精理",对古代名著做了深入的研究,同时又能正确对待西方数学,使之在中国扎根,对清代中期数学研究的高潮是有积极影响的。与他同时代的数学家还有王锡阐和年希尧等人。
清康熙帝爱好科学研究,他"御定"的《数理精蕴》(53卷,1723),是一部比较全面的初等数学书,对当时的数学研究有一定影响。
干嘉年间形成一个以考据学为主的干嘉学派,编成《四库全书》,其中数学著作有《算经十书》和宋元时期的著作,为保存濒于湮没的数学典籍做出重要贡献。
在研究传统数学时,许多数学家还有发明创造,例如有"谈天三友"之称的焦循、汪莱及李锐作出不少重要的工作。李善兰在《垛积比类》(约1859)中得到
三角自乘垛求和公式,现在称之为"李善兰恒等式"。这些工作较宋元时期的数学进了一步。阮元、李锐等人编写了一部天文学家和数学家传记《畴人传》46卷
(1795-1810),开数学史研究之先河。
1840年鸦片战争后,闭关锁国政策被迫中止。同文馆内添设"算学",上海江南制造局内添设翻
译馆,由此开始第二次翻译引进的高潮。主要译者和著作有:李善兰与英国传教士伟烈亚力合译的《几何原本》后9卷(1857),使中国有了完整的《几何原
本》中译本;《代数学》13卷(1859);《代微积拾级》18卷(1859)。李善兰与英国传教士艾约瑟合译《圆锥曲线说》3卷,华蘅芳与英国传教士傅
兰雅合译《代数术》25卷(1872),《微积溯源》8卷(1874),《决疑数学》10卷(1880)等。在这些译着中,创造了许多数学名词和术语,至
今仍在应用。
1898年建立京师大学堂,同文馆并入。1905年废除科举,建立西方式学校教育,使用的课本也与西方其他各国相仿。
5;【近现代数学发展时期】
这一时期是从20世纪初至今的一段时间,常以1949年新中国成立为标志划分为两个阶段。
中国近现代数学开始于清末民初的留学活动。较早出国学习数学的有1903年留日的冯祖荀,1908年留美的郑之蕃,1910年留美的胡明复和赵元
任,1911年留美的姜立夫,1912年留法的何鲁,1913年留日的陈建功和留比利时的熊庆来(1915年转留法),1919年留日的苏步青等人。他们
中的多数回国后成为著名数学家和数学教育家,为中国近现代数学发展做出重要贡献。其中胡明复1917年取得美国哈佛大学博士学位,成为第一位获得博士学位
的中国数学家。随着留学人员的回国,各地大学的数学教育有了起色。最初只有北京大学1912年成立时建立的数学系,1920年姜立夫在天津南开大学创建数
学系,1921年和1926年熊庆来分别在东南大学(今南京大学)和清华大学建立数学系,不久武汉大学、齐鲁大学、浙江大学、中山大学陆续设立了数学系,
到1932年各地已有32所大学设立了数学系或数理系。1930年熊庆来在清华大学首创数学研究部,开始招收研究生,陈省身、吴大任成为国内最早的数学研
究生。三十年代出国学习数学的还有江泽涵(1927)、陈省身(1934)、华罗庚(1936)、许宝 (1936)等人,他们都成为中国现代数学发展的
骨干力量。同时外国数学家也有来华讲学的,例如英国的罗素(1920),美国的伯克霍夫(1934)、奥斯古德(1934)、维纳(1935),法国的阿
达马(1936)等人。1935年中国数学会成立大会在上海召开,共有33名代表出席。1936年《中国数学会学报》和《数学杂志》相继问世,这些标志着
中国现代数学研究的进一步发展。
解放以前的数学研究集中在纯数学领域,在国内外共发表论着600余种。在分析学方面,陈建功的三角级数论,熊
庆来的亚纯函数与整函数论研究是代表作,另外还有泛函分析、变分法、微分方程与积分方程的成果;在数论与代数方面,华罗庚等人的解析数论、几何数论和代数
数论以及近世代数研究取得令世人瞩目的成果;在几何与拓扑学方面,苏步青的微分几何学,江泽涵的代数拓扑学,陈省身的纤维丛理论和示性类理论等研究做了开
创性的工作:在概率论与数理统计方面,许宝 在一元和多元分析方面得到许多基本定理及严密证明。此外,李俨和钱宝琮开创了中国数学史的研究,他们在古算史
料的注释整理和考证分析方面做了许多奠基性的工作,使我国的民族文化遗产重放光彩。
1949年11月即成立中国科学院。1951年3月《中国
数学学报》复刊(1952年改为《数学学报》),1951年10月《中国数学杂志》复刊(1953年改为《数学通报》)。1951年8月中国数学会召开建
国后第一次全国代表大会,讨论了数学发展方向和各类学校数学教学改革问题。
建国后的数学研究取得长足进步。50年代初期就出版了华罗庚的《堆
迭素数论》(1953)、苏步青的《射影曲线概论》(1954)、陈建功的《直角函数级数的和》(1954)和李俨的《中算史论丛》5集
(1954-1955)等专着,到1966年,共发表各种数学论文约2万余篇。除了在数论、代数、几何、拓扑、函数论、概率论与数理统计、数学史等学科继
续取得新成果外,还在微分方程、计算技术、运筹学、数理逻辑与数学基础等分支有所突破,有许多论着达到世界先进水平,同时培养和成长起一大批优秀数学家。
60年代后期,中国的数学研究基本停止,教育瘫痪、人员丧失、对外交流中断,后经多方努力状况略有改变。1970年《数学学报》恢复出版,并创刊《数学
的实践与认识》。1973年陈景润在《中国科学》上发表《大偶数表示为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》的论文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出
成就。此外中国数学家在函数论、马尔可夫过程、概率应用、运筹学、优选法等方面也有一定创见。
1978年11月中国数学会召开第三次代表大
会,标志着中国数学的复苏。1978年恢复全国数学竞赛,1985年中国开始参加国际数学奥林匹克数学竞赛。1981年陈景润等数学家获国家自然科学奖
励。1983年国家首批授于18名中青年学者以博士学位,其中数学工作者占2/3。1986年中国第一次派代表参加国际数学家大会,加入国际数学联合会,
吴文俊应邀作了关于中国古代数学史的45分钟演讲。近十几年来数学研究硕果累累,发表论文专着的数量成倍增长,质量不断上升。1985年庆祝中国数学会成
立50周年年会上,已确定中国数学发展的长远目标。代表们立志要不懈地努力,争取使中国在世界上早日成为新的数学大国。
都知道一个不可多说的现象:越是独尊儒术时期,文化科技越加死气沉沉。
数学属于自然科学,儒学的本质是经书。自然科学需要严谨科学的逻辑思维,需要思考,新思维新创造;经书的目的是要你相信,放弃自己的思考,或者说和我一般思考,接受我的想法。
魏晋南北朝时期,天下大乱,民生聊乱,上至士大夫,下志贩夫走卒,都笼罩在一股朝不保夕的恐惧中。及时行乐之风盛行,谈玄虚无之情多发。社会乱相,造成人的多样性,思维的多样性,未必此时的数学成就就有多高,至少萌芽的土壤和条件已初具,所以其数学领域的成就可以得到发展~
现传中国历史最早的数学专著是1984年在湖北江陵张家山出土的成书于西汉初的汉简《算数书》,与其同时出土的一本汉简历谱所记乃吕后二年(公元前186年),所以该书的成书年代至晚是公元前186年(应该在此前)。
西汉末年〔公元前一世纪〕编纂的《周髀算经》,尽管是谈论盖天说宇宙论的天文学著作,但包含许多数学内容,在数学方面主要有两项成就:(1)提出勾股定理的特例及普遍形式;(2)测太阳高、远的陈子测日法,为后来重差术(勾股测量法)的先驱。此外,还有较复杂的开方问题和分数运算等。
《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典著作,约成书于东汉初年〔公元前一世纪〕。全书采用问题集的形式编写,共收集了246个问题及其解法,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章。主要内容包括分数四则和比例算法、各种面积和体积的计算、关于勾股测量的计算等。在代数方面,《方程》章中所引入的负数概念及正负数加减法法则,在世界数学史上都是最早的记载;书中关于线性方程组的解法和现在中学讲授的方法基本相同。就《九章算术》的特点来说,它注重应用,注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系,对中国古算影响深远。它的一些成就如十进制值制、今有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过这些国家传到欧洲,促进了世界数学的发展。
魏晋时期中国数学在理论上有了较大的发展。其中赵爽(生卒年代不详)和刘徽(生卒年代不详)的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端。三国吴人赵爽是中国古代对数学定理和公式进行证明的最早的数学家之一,对《周髀算经》做了详尽的注释,在《勾股圆方图注》中用几何方法严格证明了勾股定理,他的方法已体现了割补原理的思想。赵爽还提出了用几何方法求解二次方程的新方法。263年,三国魏人刘徽注释《九章算术》,在《九章算术注》中不仅对原书的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,系统地阐述了中国传统数学的理论体系与数学原理,而且在其论述中多有创造,在卷1《方田》中创立割圆术(即用圆内接正多边形面积无限逼近圆面积的办法),为圆周率的研究工作奠定理论基础和提供了科学的算法,他运用“割圆术”得出圆周率的近似值为3927/1250(即3.1416);在《商功》章中,为解决球体积公式的问题而构造了“牟合方盖”的几何模型,为祖暅获得正确结果开辟了道路;为建立多面体体积理论,运用极限方法成功地证明了阳马术;他还撰著《海岛算经》,发扬了古代勾股测量术----重差术。
南北朝时期的社会长期处于战争和分裂状态,但数学的发展依然蓬勃。出现了《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学著作。约于公元四-五世纪成书的《孙子算经》给出「物不知数」问题并作了解答,导致求解一次同余组问题在中国的滥畅;《张丘建算经》的「百鸡问题」引出三个未知数的不定方程组问题。
公元五世纪,祖冲之、祖暅父子的工作在这一时期最具代表性,他们在《九章算术》刘徽注的基础上,将传统数学大大向前推进了一步,成为重视数学思维和数学推理的典范。他们同时在天文学上也有突出的贡献。其著作《缀术》已失传,根据史料记载,他们在数学上主要有三项成就:(1)计算圆周率精确到小数点后第六位,得到3.1415926 <π< 3.1415927,并求得π的约率为22/7,密率为355/113,其中密率是分子分母在1000以内的最佳值,欧洲直到十六世纪德国人鄂图(valentinus otto)和荷兰人安托尼兹(a.anthonisz)才得出同样结果;(2)祖暅在刘徽工作的基础上推导出球体体积的正确公式,并提出"幂势既同则积不容异"的体积原理,即二立体等高处截面积均相等则二体体积相等的定理。欧洲十七世纪意大利数学家卡瓦列利(bonaventura cavalieri)才提出同一定理;(3)发展了二次与三次方程的解法。
同时代的天文历学家何承天创调日法,以有理分数逼近实数,发展了古代的不定分析与数值逼近算法。
1、春秋前中国数学的萌芽
先秦典籍中有“隶首作数”、“结绳记事”、“刻木记事”的记载,说明人们从辨别事物的多寡中逐渐认识了数,并创造了记数的符号。
殷商甲骨文(公元前14—前11世纪)中已有13个记数单字,最大的数是“三万”,最小的是“一”。一、十、百、千、万,各有专名。其中已经蕴含有十进位置值制萌芽。
传说伏羲创造了画圆的“规”、画方的“矩”,也传说黄帝臣子倕[chui垂]是“规矩”和“准绳”的创始人。早在大禹治水时,禹便“左准绳”(左手拿着准绳),“右规矩”(右手拿着规矩)(《史记·禹本纪》)。因此,我们可以说,“规”、“矩”、“准”、“绳”是我们祖先最早使用的数学工具。
《周髀〔bi婢〕算经》载商高答周公问,提到用矩测望高深广远。相传西周初年周公(公元前11世纪)制礼,数学成为贵族子弟教育中六门必修课程——六艺之一。不过当时学在官府,数学的发展是相当缓慢的。
最晚在春秋末年人们已经掌握了完备的十进位置值制记数法,普遍使用了算筹这种先进的计算工具。人们已谙熟九九乘法表、整数四则运算,并使用了分数。
2、战国至两汉中国数学框架的确立
据东汉初郑众记载,当时的数学知识分成了方田、粟米、差分、少广、商功、均输、方程、赢不足、旁要九个部分,称为“九数”。九数确立了《九章算术》的基本框架。
西汉人们提出了若干算术难题,并创造了解勾股形、重差等新的数学方法。同时,人们注重先秦文化典籍的收集、整理。作为数学新发展及先秦典籍的抢救工作的结晶,便是《九章算术》的成书。《九章算术》(省称《九章》)是中国最重要的数学经典,它之于中国和东方数学,大体相当于《几何原本》之于希腊和欧洲数学。在世界古代数学史上,《九章》与《原本》像两颗璀灿的明珠,东西辉映。
《九章》之前还有一部《周髀算经》,它本是一部以数学方法阐述盖天说的天文著作,一般认为于公元前1世纪成书。卷上记载了商高答周公问,陈子答荣方问。前者有勾股定理的特例32+42=52,后者有用勾股定理及比例算法测太阳高远及直径的内容。近年湖北省张家山出土的竹简《算数书》正在整理,其少广一问与《九章》少广章第1问基本相同,两者的关系有待于研究。
《九章》集先秦到西汉数学知识之大成。据东汉末大学者郑玄(公元127—200年)引东汉初郑众(?—公元83年)说,西汉在先秦九数基础上又发展出勾股、重差两类数学方法。魏刘徽说:《九章》是由九数发展而来的,由于秦朝焚书而散坏。西汉张苍(?—公元前152年)、耿寿昌(公元前1世纪)收集秦火遗残,加以整理删补,便成为《九章算术》。方田章提出了完整的分数运算法则,各种多边形、圆、弓形等的面积公式;粟米章提出了比例算法;衰[cui崔]分章提出了比例分配法则;少广章给出了完整的开平方、开立方程序;商功章讨论各种立体体积公式及工程分配方法;均输章解决赋役中的合理负担,也是比例分配问题,还有若干结合西汉社会实际的算术杂题;盈不足章解决盈亏问题及可以用盈不足术解决的一般算术问题;方程章是线性方程组解法,并给出了正负数加减法则;勾股章由旁要发展而成,提出了勾股定理、解勾股形及若干测望问题的方法。全书以计算为中心,有90余条抽象性算法、公式,246道例题及其解法,基本上采取算法统率应用问题的形式。它的许多成就居世界领先地位,奠定了此后中国数学居世界前列千余年的基础。《九章》分类不甚合理,没有任何定义和推导,少数公式不准确,个别公式有错误,则是不容讳言的缺点。《九章》的框架、形式、风格和特点深刻影响了中国和东方的数学。
《九章算术》成书后,注家蜂起。《汉书·艺文志》所载《许商算术》、《杜忠算术》(公元前1世纪)估计为研究《九章》的作品。东汉马续、张衡、刘洪、郑玄、徐岳、王粲等通晓《九章算术》,或为之作注。这些著作都未传世,从后来刘徽(今山东邹平人,生卒不详)《九章算术注》所反映的信息看,这些研究基本上停留在归纳验证《九章算术》的正确性方面,理论上未能在《九章》基础上作出长足进步。
3、魏晋至唐初中国数学理论体系的建立
《九章算术》之后,中国的数学著述基本上采取两种方式:一是为《九章算术》作注;二是以《九章算术》为楷模编纂新的著作。经过两汉社会经济和科学技术的大发展,到魏晋,中国封建社会进入一个新的阶段,庄园农奴制和门阀士族占据了经济政治舞台的中心。思想文化领域中,儒家的统治地位被削弱,谶纬迷信和繁琐的经学退出历史舞台,代之以谈三玄——《周易》、《老子》、《庄子》为主的辩难之风。学者们通过析理,探讨思维规律,思想界出现了战国的百家争鸣以来所未有过的生动局面。与此相适应,数学家重视理论研究,力图把自先秦到两汉积累起来的数学知识建立在必然的可靠的基础之上。刘徽和他的《九章算术注》便是这个时代造就的最伟大的数学家和最杰出的数学著作。
大约与刘徽同时或稍前,有赵爽(又名婴,字君卿,生卒不详,估计是三国吴人)的《周髀算经注》,其可观者为“勾股圆方图”,用600余字概括了两汉以来勾股算术的成果。
刘徽《九章算术注》作于魏景元四年(公元263年),原十卷。前九卷全面论证了《九章》的公式、解法,发展了出入相补原理、截面积原理、齐同原理和率的概念,在圆面积公式和锥体体积公式的证明中引入了无穷小分割和极限思想,首创了求圆周率的正确方法,指出并纠正了《九章》的某些不精确的或错误的公式,探索出解决球体积的正确途径,创造了解线性方程组的互乘相消法与方程新术,用十进分数逼近无理根的近似值等,使用了大量类比、归纳推理及演绎推理,并且以后者为主。第十卷原名重差,为刘徽自撰自注,发展完善了重差理论,此卷后来单行,因第一问为测望一海岛的高远,名之曰《海岛算经》。他还著有《九章重差图》一卷,已佚。刘徽生活在辩难之风兴起而尚未流入清谈的魏晋之交,受思想界“析理”的影响,对《九章算术》“析理以辞,解体用图”(《九章算术注·序》),并对各种算法进行总结分析,认为数学像一株枝条虽分而同本干的大树,发自一端,形成了一个完整的理论体系。刘徽博览群书,谙熟诸子百家,他不迷信古人,敢于创新,实事求是。对他未能解决的牟合方盖,坦诚直书,表示“以俟能言者”(《九章算术·少广章注》),表现了一位伟大学者寄希望于后学的坦荡胸怀。
《孙子算经》三卷,常被误认为春秋军事家孙武所著,实际上是公元400年前后的作品,作者不详。这是一部数学入门读物,给出了筹算记数制度及乘除法则等预备知识,其河上荡杯、鸡兔同笼等问题后来在民间广泛流传,“物不知数”题则开一次同余式解法之先河。张丘建(今山东人,生平不详)著的《张丘建算经》三卷,成书于北魏(5世纪下半叶)。此书补充了等差级数的若干公式,其百鸡问题是著名的不定方程问题,后世十分重视。
《缀术》包含了祖冲之(公元429—500年)和儿子祖暅〔geng 更〕之(一作祖暅,生平不详)的数学贡献。由于其内容深奥,隋唐算学馆学官(相当于今天大学数学系教授)读不懂,遂失传。据认为,将圆周率精确到八位有效数字、球体积的解决及含有负系数的二次、三次方程皆是其中的内容。祖冲之,字文远,祖籍范阳逎(今河北省涞源县)人。刘宋大明六年(公元462年)造大明历,使用岁差,改革闰制。他的改革遭到守旧派官僚戴法兴的反对,祖冲之不畏权势,据理驳斥,坚持了反对谶纬迷信,不虚推古人,实事求是的科学精神。他对机械深有研究,制造过水碓、水磨、指南车、千里船、漏壶等,并著《安边论》、《述异记》等。祖暅之,字景烁。从小爱好数学,巧思入神,极其精微。专心致志之时,雷霆不能入。有一次走路时思考问题,仆射徐勉迎面而来竟然没有发现,头撞到徐勉身上,徐勉唤他,他才知道撞了人。其父的《大明历》经他的努力在梁朝颁行。
北周甄鸾(今河北无极人,生卒不详)有三部数学著作传世,即《五曹算经》、《五经算术》、《数术记遗》。前二部内容浅近,无足道者。《数术记遗》一卷,传本题(东)汉徐岳撰、北周甄鸾注,近人多以为系甄鸾自撰自注,假托徐岳。书中记载了三种大数进位制及14种算法,其中珠算虽不同于元明的珠算盘,然开后者之先河,似无可疑。
中国古代的高等数学成就
《九章算术》在中国古代数学发展过程中占有非常重要的地位。它经过许多人整理而成,大约成书于东汉时期。全书共收集了246个数学问题并且提供其解法,主要内容包括分数四则和比例算法、各种面积和体积的计算、关于勾股测量的计算等。在代数方面,《九章算术》在世界数学史上最早提出负数概念及正负数加减法法则...
我国在哪些方面取得过世界领先的成就
被誉为“世界水利文化的鼻祖”,是全国著名的旅游胜地。通常认为,都江堰水利工程是由秦国蜀郡太守李冰及其子率众于公元前256年左右修建的,是全世界迄今为止,年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程,也是全国重点文物保护单位。2.赵州桥:隋朝工匠李春设计建造,是世界上最早的敞肩石拱桥。
隋唐时期科技飞速发展,取得的科技成就有哪些?
1、隋朝修建的赵州桥是世界上现存最古老的石拱桥;2、隋唐时期我国已发明了雕版印刷术,晚唐印刷的《金刚经》是世界上现存的最早标有年代的雕版印刷品;3、唐朝药王孙思邈著《千金方》,记载了800多种药物和5300多个医方;4、唐代僧一行第一次实测出子午线的长度,他是世界上用科学方法实测地球子午线长度...
隋朝的科技成果有哪些?
火药:虽然中国人在南北朝时期就已经知道火药,但隋朝仍在继续开发火药用于军事目的。他们改进了配方,开发了火药的新应用,包括炸药、火箭和大炮。天文学:隋朝时期,中国天文学家在观测和记录天体事件方面取得了重大进展。他们开发了新的仪器,如浑仪,这有助于提高观测的准确性。数学:隋朝也对数学领域...
祖冲之伟大的贡献是什么呢。感觉他好伟大啊。
南朝的祖冲之是我国古代著名的数学家和天文学家。他从小就对科学研究兴趣浓厚,注意学习前人的成就,但又不盲从。后来他在多方面取得成就,最突出的是在数学领域求得比较精确的圆周率。 祖冲之测算的一年的时间,与现代天文科学测得的结果比较,只相差50秒;他造出的“千里船”,日行百里;他设计制造的水碓磨,能同时舂米...
数学的历史进程
秦汉是中国古代数学体系的形成时期,为使不断丰富的数学知识系统化、理论化,数学方面的专书陆续出现。现传中国历史最早的数学专著是1984年在湖北江陵张家山出土的成书于西汉初的汉简《算数书》,与其同时出土的一本汉简历谱所记乃吕后二年(公元前186年),所以该书的成书年代至晚是公元前186年(应该在此前)。西汉...
隋唐的科技成就的历史地位∞
隋唐科技的历史地位:隋唐科技成就非常巨大,尤其是在天文,数学,农学,地理学,医学,水利,建筑学,物理,化学,瓷器,手工业领域,都处于世界领先地位,为中国成为世界上最大的科技国奠定了基础,对后世的中国和西方产生了极大的影响,是中国古代一次重大的技术进步,提高了生活水平,也推动了经济发展和社会进步,是一次具有深远意义...
请简要概括我国古代科技成就。
(9)清代:蒙古族数学家明安图推出“割圆九术”,将其研究成果整理成《割圆密率捷法》。他用解析几何方法把三角函数和圆周率的研究提高到一个新的水平。(...20、②宇文恺采用图纸和模型结合的设计方法,是我国建筑技术上的一大突破。21、③隋朝工匠李春设计建造的赵州桥,是世界上最早的敞肩石拱桥,在世界桥梁史上...
中国古代数学形成学科出现在哪个朝代?他比世界上其他国家早出现多少年...
《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典著作,约成书于东汉初年﹝公元前一...隋朝大兴土木,客观上促进了数学的发展。唐初王孝通撰《缉古算经》,主要是通过土木工程中计算土方、工程...宋元数学在很多领域都达到了中国古代数学,也是当时世界数学的巅峰。其中主要的工作有: 公元1050年左右,...
请问有人知道些有关数学历史吗?
《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典著作,约成书于东汉初年[公元前一世纪...他们同时在天文学上也有突出的贡献。其著作《缀术》已失传,根据史料记载,他们在数学上主要有三项成就:...宋元数学在很多领域都达到了中国古代数学,甚至是当时世界数学的巅峰。其中主要的工作有: 1. 高次方程...