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          初等數(shù)學(xué)在中國(guó)發(fā)展的歷史
          瀏覽次數(shù):次      發(fā)布時(shí)間:2019-06-24       發(fā)布人:董文杰

          中國(guó)古代是一個(gè)世界上數(shù)學(xué)先進(jìn)的國(guó)家,用近代科目來(lái)分類的話,可以看出無(wú)論在算術(shù)、代數(shù)、幾何和三角各方而都十分發(fā)達(dá)?,F(xiàn)在就讓我們來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下初等數(shù)學(xué)在中國(guó)發(fā)展的歷史。

          (一)屬于算術(shù)方面的材料 

          大約在3000年以前中國(guó)已經(jīng)知道自然數(shù)的四則運(yùn)算,這些運(yùn)算只是一些結(jié)果,被保存在古代的文字和典籍中。

            乘除的運(yùn)算規(guī)則在后來(lái)的“孫子算經(jīng)”(公元三世紀(jì))內(nèi)有了詳細(xì)的記載。中國(guó)古代是用籌(簽籌;算籌 。木或象牙等制成的小棍兒或小片兒,用來(lái)計(jì)數(shù)或作為領(lǐng)取的物品的憑證)來(lái)計(jì)數(shù)的,在我們古代人民的計(jì)數(shù)中,己利用了和我們現(xiàn)在相同的位率,用籌記數(shù)的方法是以縱的籌表示單位數(shù)、百位數(shù)、萬(wàn)位數(shù)等;用橫的籌表示十位數(shù)、千位數(shù)等,在運(yùn)算過(guò)程中也很明顯的表現(xiàn)出來(lái)。

            和其他古代國(guó)家一樣,乘法表的產(chǎn)生在中國(guó)也很早。乘法表中國(guó)古代叫九九,估計(jì)在2500年以前中國(guó)已有這個(gè)表,在那個(gè)時(shí)候人們便以九九來(lái)代表數(shù)學(xué)?,F(xiàn)在我們還能看到漢代遺留下來(lái)的木簡(jiǎn)(公元前一世紀(jì))上面寫(xiě)有九九的乘法口訣。  

            現(xiàn)有的史料指出,中國(guó)古代數(shù)學(xué)書(shū)“九章算術(shù)”(約公元一世紀(jì)前后)的分?jǐn)?shù)運(yùn)算法則是世界上最早的文獻(xiàn),“九章算術(shù)”的分?jǐn)?shù)四則運(yùn)算和現(xiàn)在我們所用的幾乎完全一樣。  

            古代學(xué)習(xí)算術(shù)也從量的衡量開(kāi)始認(rèn)識(shí)分?jǐn)?shù),“孫子算經(jīng)”(公元三世紀(jì))和“夏候陽(yáng)算經(jīng)”(公元六、七世紀(jì))在論分?jǐn)?shù)之前都開(kāi)始講度量衡,“夏侯陽(yáng)算經(jīng)”卷上在敘述度量衡后又記著:“十乘加一等,百乘加二等,千乘加三等,萬(wàn)乘加四等;十除退一等,百除退二等,千除退三等,萬(wàn)除退四等?!边@種以十的方冪來(lái)表示位率無(wú)疑地也是中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)的。  

            在算術(shù)中還應(yīng)該提出由公元三世紀(jì)“孫子算經(jīng)”的物不知數(shù)題發(fā)展到宋朝秦九韶(公元1247年)的大衍求一術(shù),這就是中國(guó)剩余定理,相同的方法歐洲在十九世紀(jì)才進(jìn)行研究。

            宋朝楊輝所著的書(shū)中(公元1274年)有一個(gè)1-300以內(nèi)的因數(shù)表,例如297用“三因加一損一”來(lái)代表,就是說(shuō)297=3×11×9,(11101叫加一,910-1叫損一)。楊輝還用“連身加”這名詞來(lái)說(shuō)明201-300以內(nèi)的質(zhì)數(shù)。

          (二)屬于代數(shù)方面的材料

          “九章算術(shù)”卷八說(shuō)明方程以后,在數(shù)值代數(shù)的領(lǐng)域內(nèi)中國(guó)一直保持了光輝的成就。

            “九章算術(shù)”方程章首先解釋正負(fù)數(shù)是確切不移的,正象我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)初等代數(shù)時(shí)從正負(fù)數(shù)的四則運(yùn)算學(xué)起一樣,負(fù)數(shù)的出現(xiàn)便豐富了數(shù)的內(nèi)容。

            我們古代的方程在公元前一世紀(jì)的時(shí)代已有多元方程組、一元二次方程及不定方程幾種。

            一元二次方程是借用幾何圖形而得到證明。

            不定方程的出現(xiàn)在二千多年前的中國(guó)是一個(gè)值得重視的課題,這比我們現(xiàn)在所熟知的希臘丟番圖方程要早三百多年。

            十一世紀(jì)的賈憲已發(fā)明了和霍納(1786-1837)方法相同的數(shù)字方程解法,我們也不能忘記十三世紀(jì)中國(guó)數(shù)學(xué)家秦九韶在這方面的偉大貢獻(xiàn)。

            在世界數(shù)學(xué)史上對(duì)方程的原始記載有著不同的形式,但比較起來(lái)不得不推中國(guó)天元術(shù)的簡(jiǎn)潔明了。四元術(shù)是天元術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。

            十一世紀(jì)時(shí)代,中國(guó)已有完備的二項(xiàng)式系數(shù)表,并且還有這表的編制方法。

            十四世紀(jì)以前,屬于代數(shù)方面許多問(wèn)題的研究,中國(guó)是先進(jìn)國(guó)家之一。

            就是到十八、九世紀(jì)由李銳(1773-1817),汪萊(1768-1813)到李善蘭(1811-1882),他們?cè)谶@一方面的研究上也都發(fā)表了很多的名著。

            (三)屬于幾何方面的材料 

            自明朝后期(十六世紀(jì))歐幾里得“幾何原本”中文譯本一部分出版之前,中國(guó)的幾何早已在獨(dú)立發(fā)展著。 

            應(yīng)該重視古代的許多工藝品以及建筑工程、水利工程上的成就,其中蘊(yùn)藏了豐富的幾何知識(shí)。

          中國(guó)的幾何有悠久的歷史,可靠的記錄從公元前十五世紀(jì)談起,甲骨文內(nèi)己有規(guī)和矩二個(gè)字,規(guī)是用來(lái)畫(huà)圓的,矩是用來(lái)畫(huà)方的。

            漢代石刻中矩的形狀類似現(xiàn)在的直角三角形,大約在公元前二世紀(jì)左右,中國(guó)已記載了有名的勾股定理(勾、股二個(gè)字的起源比較遲)。

            圓和方的研究在古代中國(guó)幾何發(fā)展中占了重要位置。墨子對(duì)圓的定義是:“圜,一中同長(zhǎng)也。”-個(gè)中心到圜周相等的叫圜,這解釋要比歐幾里得還早一百多年。  

            在圓周率的計(jì)算上有劉歆(?一23)、張衡(78-139)、劉徽(263)、王蕃(219-257)、祖沖之(429-500)、趙友欽(公元十三世紀(jì))等人,其中劉徽、祖沖之、趙友欽的方法和所得的結(jié)果舉世聞名。

            祖沖之所得的結(jié)果圓周率π的精確度要比歐洲早一千多年。

            在劉徽的“九章算術(shù)”中曾多次顯露出他對(duì)極限概念的天才。  

            在平面幾何中用直角三角形或正方形和在立體幾何中用錐體和長(zhǎng)方柱體進(jìn)行移補(bǔ),這構(gòu)成中國(guó)古代幾何的特點(diǎn)。

            中國(guó)數(shù)學(xué)家善子把代數(shù)上的成就運(yùn)用到幾何上,而又用幾何圖形來(lái)證明代數(shù),數(shù)值代數(shù)和直觀幾何有機(jī)的配合起來(lái),在實(shí)踐中獲得良好的效果.

            (四)屬于三角方面的材料 

            三角學(xué)的發(fā)生由干測(cè)量,首先是天文學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生了球面三角,中國(guó)古代天文學(xué)很發(fā)達(dá),因?yàn)橐獩Q定恒星的位置很早就有了球面測(cè)量的知識(shí);平面測(cè)量術(shù)在“周牌算經(jīng)”內(nèi)已記載使用矩來(lái)測(cè)量高深遠(yuǎn)近。

            劉徽的割圓術(shù)以半徑為單位長(zhǎng)求圓內(nèi)正六邊形,十二邊形等的每一邊長(zhǎng),以后公元十二世紀(jì)趙友欽用圓內(nèi)正四邊形起算也同此理,我們可以從劉徽、趙友欽的計(jì)算中得出 、等的正弦函數(shù)值。

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            應(yīng)該重視古代的許多工藝品以及建筑工程、水利工程上的成就,其中蘊(yùn)藏了豐富的幾何知識(shí)。

           在古代歷法中有計(jì)算二十四個(gè)節(jié)氣的日晷影長(zhǎng),地面上直立一個(gè)八尺長(zhǎng)的“表”,太陽(yáng)光對(duì)這“表”在地面上的射影由于地球公轉(zhuǎn)而每一個(gè)節(jié)氣的影長(zhǎng)都不同,這些影長(zhǎng)和“八尺之表”的比,構(gòu)成一個(gè)余切函數(shù)表(不過(guò)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有這個(gè)名稱)。

            十三世紀(jì)的中國(guó)天文學(xué)家郭守敬(1231-1316)曾發(fā)現(xiàn)了球面三角上的三個(gè)公式。

            現(xiàn)在我們所用三角函數(shù)名詞:正弦,余弦,正切,余切,正割,余割,這都是我國(guó)十六世紀(jì)已有的名稱,那時(shí)再加正矢和余矢二個(gè)函數(shù)叫做八線。

            在十七世紀(jì)后期中國(guó)數(shù)學(xué)家梅文鼎(1633-1721)已編了一本平面三角和一本球面三角的書(shū),平面三角的書(shū)名叫“平三角舉要”,包含下列內(nèi)容:(1)三角函數(shù)的定義;(2)解直角三角形和斜三角形;(3)三角形求積,三角形內(nèi)容圓和容方;(4)測(cè)量。這已經(jīng)和現(xiàn)代平面三角的內(nèi)容相差不遠(yuǎn),梅文鼎還著書(shū)講到三角上有名的積化和差公式。  

            十八世紀(jì)以后,中國(guó)還出版了不少三角學(xué)方面的書(shū)籍。

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            在平面幾何中用直角三角形或正方形和在立體幾何中用錐體和長(zhǎng)方柱體進(jìn)行移補(bǔ),這構(gòu)成中國(guó)古代幾何的特點(diǎn)。

            中國(guó)數(shù)學(xué)家善子把代數(shù)上的成就運(yùn)用到幾何上,而又用幾何圖形來(lái)證明代數(shù),數(shù)值代數(shù)和直觀幾何有機(jī)的配合起來(lái),在實(shí)踐中獲得良好的效果.

            (四)屬于三角方面的材料 

            三角學(xué)的發(fā)生由干測(cè)量,首先是天文學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生了球面三角,中國(guó)古代天文學(xué)很發(fā)達(dá),因?yàn)橐獩Q定恒星的位置很早就有了球面測(cè)量的知識(shí);平面測(cè)量術(shù)在“周牌算經(jīng)”內(nèi)已記載使用矩來(lái)測(cè)量高深遠(yuǎn)近。

            劉徽的割圓術(shù)以半徑為單位長(zhǎng)求圓內(nèi)正六邊形,十二邊形等的每一邊長(zhǎng),以后公元十二世紀(jì)趙友欽用圓內(nèi)正四邊形起算也同此理,我們可以從劉徽、趙友欽的計(jì)算中得出 、等的正弦函數(shù)值。

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           在古代歷法中有計(jì)算二十四個(gè)節(jié)氣的日晷影長(zhǎng),地面上直立一個(gè)八尺長(zhǎng)的“表”,太陽(yáng)光對(duì)這“表”在地面上的射影由于地球公轉(zhuǎn)而每一個(gè)節(jié)氣的影長(zhǎng)都不同,這些影長(zhǎng)和“八尺之表”的比,構(gòu)成一個(gè)余切函數(shù)表(不過(guò)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有這個(gè)名稱)。

            十三世紀(jì)的中國(guó)天文學(xué)家郭守敬(1231-1316)曾發(fā)現(xiàn)了球面三角上的三個(gè)公式。

            現(xiàn)在我們所用三角函數(shù)名詞:正弦,余弦,正切,余切,正割,余割,這都是我國(guó)十六世紀(jì)已有的名稱,那時(shí)再加正矢和余矢二個(gè)函數(shù)叫做八線。

            在十七世紀(jì)后期中國(guó)數(shù)學(xué)家梅文鼎(1633-1721)已編了一本平面三角和一本球面三角的書(shū),平面三角的書(shū)名叫“平三角舉要”,包含下列內(nèi)容:(1)三角函數(shù)的定義;(2)解直角三角形和斜三角形;(3)三角形求積,三角形內(nèi)容圓和容方;(4)測(cè)量。這已經(jīng)和現(xiàn)代平面三角的內(nèi)容相差不遠(yuǎn),梅文鼎還著書(shū)講到三角上有名的積化和差公式。  

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            中國(guó)數(shù)學(xué)家善子把代數(shù)上的成就運(yùn)用到幾何上,而又用幾何圖形來(lái)證明代數(shù),數(shù)值代數(shù)和直觀幾何有機(jī)的配合起來(lái),在實(shí)踐中獲得良好的效果.

            (四)屬于三角方面的材料 

            三角學(xué)的發(fā)生由干測(cè)量,首先是天文學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生了球面三角,中國(guó)古代天文學(xué)很發(fā)達(dá),因?yàn)橐獩Q定恒星的位置很早就有了球面測(cè)量的知識(shí);平面測(cè)量術(shù)在“周牌算經(jīng)”內(nèi)已記載使用矩來(lái)測(cè)量高深遠(yuǎn)近。

            劉徽的割圓術(shù)以半徑為單位長(zhǎng)求圓內(nèi)正六邊形,十二邊形等的每一邊長(zhǎng),以后公元十二世紀(jì)趙友欽用圓內(nèi)正四邊形起算也同此理,我們可以從劉徽、趙友欽的計(jì)算中得出 、等的正弦函數(shù)值。

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            應(yīng)該重視古代的許多工藝品以及建筑工程、水利工程上的成就,其中蘊(yùn)藏了豐富的幾何知識(shí)。

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