在世界古代數(shù)學(xué)中汉规,古希臘歐幾里得幾何學(xué)的輝煌成就可說是家喻戶曉礼殊,為人們所熟知了。但是针史,對于中國古代數(shù)學(xué)的成就晶伦,人們卻知之甚少,或知之不詳啄枕。其實婚陪,中國古代數(shù)學(xué)的成就同樣是極其輝煌的,并對人類文明的發(fā)展做出了特殊的貢獻频祝。今天小編就來為大家盤點盤點我國古代在數(shù)學(xué)上所獲得的成就~
1近忙、《周髀算經(jīng)》:
漢武帝時期,我國第一部數(shù)學(xué)著作智润,是我國現(xiàn)存文獻中最早記錄勾股定理的著作。
2未辆、《九章算術(shù)》漢代著作窟绷,應(yīng)用了分數(shù)、負數(shù)咐柜、比例兼蜈、開平方、二次方程與聯(lián)立一次方程等拙友,標(biāo)志著我國古代數(shù)學(xué)完整體系的形成为狸。
3、九九乘法表春秋戰(zhàn)國時代發(fā)明遗契。十進位制和九九表是古代中國對世界文化的一項重要的貢獻辐棒。
首先,我們來詳細了解一下牍蜂,現(xiàn)在人們?nèi)粘I钪兴豢苫螂x的十進位值制漾根。早在商代時,中國已采用了十進位值制鲫竞。從現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的商代陶文和甲骨文中辐怕,可以看到當(dāng)時已能夠用一、二从绘、三寄疏、四是牢、五、六陕截、七驳棱、八、九艘策、十蹈胡、百、千朋蔫、萬等13個數(shù)字罚渐,記十萬以內(nèi)的任何自然數(shù)。這些記數(shù)文字的形狀驯妄,在后世雖有所變化而成為現(xiàn)在的寫法荷并,但記數(shù)方法卻從沒有中斷,一直被沿襲青扔,并日趨完善≡粗現(xiàn)在通用的印度—阿拉伯?dāng)?shù)碼和記數(shù)法,大約在10世紀(jì)時才傳到歐洲微猖。由此可見谈息,十進位值制的記數(shù)法是古代世界中最先進、科學(xué)的記數(shù)法凛剥,對世界科學(xué)和文化的發(fā)展有著不可估量的作用侠仇。正如李約瑟所說的:“如果沒有這種十進位制,就不可能出現(xiàn)我們現(xiàn)在這個統(tǒng)一化的世界了犁珠÷叽叮”
在計算數(shù)學(xué)方面,中國大約在商周時期已經(jīng)有了四則運算犁享,到春秋戰(zhàn)國時期整數(shù)和分數(shù)的四則運算已相當(dāng)完備余素。其中,出現(xiàn)于春秋時期的正整數(shù)乘法歌訣“九九歌”炊昆,堪稱是先進的十進位記數(shù)法與簡明的中國語言文字相結(jié)合之結(jié)晶桨吊,這是任何其他記數(shù)法和語言文字所無法產(chǎn)生的。從此凤巨,“九九歌”成為數(shù)學(xué)的普及和發(fā)展的基礎(chǔ)之一屏积,一直延續(xù)至今。其變化只是古代的“九九歌”從“九九八十一”開始磅甩,到“二二如四”止炊林,而現(xiàn)在是由“一一如一”到“九九八十一”。
與此同時卷要,中國發(fā)明了特有的計算工具和方法渣聚,即用“算籌”進行計算独榴。“籌”是一些粗細奕枝、長短一樣的小竹棍棺榔,也有用木或骨制成的,后來還有用鐵等金屬制作的隘道。用算籌表示數(shù)目症歇,有兩種形式,即縱式和橫式:
在表示數(shù)字時谭梗,用縱式代表個忘晤、百、萬位的數(shù)激捏,用橫式代表十设塔、千位的數(shù),遇零則用空位表示远舅,如此就可以用算籌擺出任何自然數(shù)闰蛔。
用算籌進行計算,叫做“籌算”图柏。即通過算籌的擺列序六,進行加減乘除以至開平方、開立方等的運算蚤吹,整數(shù)以后的奇零部分例诀,則用分數(shù)表示。后來的“籌劃”距辆、“籌策”、“籌算”暮刃、“籌議”等常用詞跨算,都是由此演生和引申出來的。
正是在上述的基礎(chǔ)上椭懊,中國古代數(shù)學(xué)以擅長計算著稱于世诸蚕,并逐步形成了自具特色的數(shù)學(xué)體系⊙踱《九章算術(shù)》一書是這個體系形成的重要標(biāo)志背犯。《九章算術(shù)》大約成書于公元1世紀(jì)中葉盅抚,是集戰(zhàn)國和秦漢數(shù)學(xué)成就之大全的著名古算書漠魏。該書采用應(yīng)用題集形式寫成,共收入實際生產(chǎn)和生活中的數(shù)學(xué)問題246個妄均,并給出答案柱锹。全書分為九章:
第一章“方田”哪自,主要講的是田畝面積的計算,包括分數(shù)的各種計算方法禁熏;
第二章“粟米”壤巷,講各種比例問題,特別是關(guān)于各種谷物間按比例相互交換的計算方法瞧毙;
第三章“衰分”胧华,講按等級分配物資或攤派稅收的比例問題;
第四章“少廣”宙彪,講開平方矩动、開立方的計算方法;
第五章“商功”您访,講各種形狀的體積的計算方法铅忿;
第六章“均輸”,講如何按人口灵汪、物價高低檀训、路途遠近等條件,以計算各地的賦稅和分派工役等問題的計算方法享言;
第七章“盈不足”峻凫,即用假設(shè)的方法解決如下一類的問題:“今有(人)共買(物),(每)人出八(錢)盈余三(錢)览露,(每)人出七(錢)不足四(錢)荧琼,問人數(shù)、物價各幾何差牛?”這類問題命锄,在《九章算術(shù)》中已有完整的解法;
第八章“方程”偏化,是關(guān)于聯(lián)立一次方程組普遍解法的敘述脐恩;
第九章“勾股”,主要是應(yīng)用勾股定理和直角三角形相似的各種比例關(guān)系侦讨,測量和計算“高驶冒、深、廣韵卤、遠”的問題骗污。
《九章算術(shù)》不僅有著一套較為完整的編寫體例,形成了具有自己風(fēng)格的數(shù)學(xué)體系沈条,而且其數(shù)學(xué)水平處于當(dāng)時世界的先進行列需忿,其中一些成就還遠遠走在世界的前面。如“盈不足術(shù)”類似于現(xiàn)代“行列式解法”,它在歐洲至中世紀(jì)方以“雙設(shè)法”的形式出現(xiàn)贴谎;歐洲直到16世紀(jì)時方得出類似一次聯(lián)立方程組的普遍解法汞扎;
再有“方程”章中已引入了負數(shù)的概念,并已產(chǎn)生和運用了正擅这、負數(shù)的加減法則澈魄,而印度到7世紀(jì)以后,歐洲到16世紀(jì)以后仲翎,才產(chǎn)生比較明確的負數(shù)概念痹扇。
以《九章算術(shù)》為代表的中國數(shù)學(xué)體系,其特點是以解決社會實際問題為主要目的溯香,以算籌為主要計算工具鲫构,以十進位值制的記數(shù)系統(tǒng)進行運算,其內(nèi)容包括算術(shù)玫坛、代數(shù)结笨、幾何等各個方面。這個數(shù)學(xué)體系在其自身的發(fā)展歷程中湿镀,逐步走向自己的高峰炕吸,呈現(xiàn)著久盛不衰的局勢,并結(jié)下了累累的碩果勉痴。其中最為突出的成就有:
古代世界中最精確的圓周率赫模,三國曹魏景元四年(263),著名數(shù)學(xué)家劉徽在為《九章算術(shù)》作注時蒸矛,創(chuàng)立了割圓術(shù)的新方法瀑罗,他認為當(dāng)圓內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)無限增加時,其周長即愈益逼近圓周長雏掠,“割之彌細斩祭,所失彌小。割之又割乡话,以至于不可割摧玫,則與圓合體而無所失矣” 。由此可以看到蚊伞,劉徽已把極限的思想應(yīng)用于圓周率的計算席赂。
劉徽應(yīng)用割圓術(shù)吮铭,從圓內(nèi)接正六邊形算起时迫,邊數(shù)逐步加倍,直算至圓內(nèi)接正192邊形的面積谓晌,求得圓周率相當(dāng)于3.1416)掠拳,成為當(dāng)時世界上最精確的圓周率數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中纸肉,他則主張采用(相當(dāng)于3.14)溺欧。
南朝的祖沖之繼承了劉徽的工作喊熟,求出了精確到七位有效數(shù)字的圓周率:3.1415926<π<3.1415927。這一結(jié)果的得到姐刁,相當(dāng)于應(yīng)用算籌對九位數(shù)字的大數(shù)目進行各種運算(包括開方)130次以上芥牌,其勞動量之大是可以想象的。
為了計算方便聂使,祖沖之還求出了兩個用分數(shù)表示圓周率的數(shù)據(jù)壁拉,一個是,稱密率柏靶,這是分子弃理、分母在一千以內(nèi)表示圓周率的最佳漸近分數(shù);另一個是屎蜓,稱約率痘昌。祖沖之求得的圓周率數(shù)據(jù),遠遠地走在世界的前面炬转,直至1000年后辆苔,阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家阿爾·卡西(al Kashi)于公元1427年,法國數(shù)學(xué)家維葉特(Viete)于公元1540—1603年間返吻,才求出更精確的數(shù)據(jù)姑子。而密率的求得,歐洲也是直至16世紀(jì)方達到的测僵。
其他如隋代劉焯創(chuàng)立的“等間距二次內(nèi)插法”街佑;唐代一行的“不等間距二次內(nèi)插法”,王孝通的三次方程解法捍靠;宋元時期的解三次以上方程的方法沐旨,高階等差級數(shù)求和、聯(lián)立一次同余式等等榨婆,也都在世界上領(lǐng)先數(shù)百年之久磁携。而在明代廣泛使用的珠算盤,更是幾百年來最先進的一種計算工具良风,至今仍有一定的生命力谊迄。
但這并不是說,中國古代就沒有幾何學(xué)烟央。其中墨子在《墨經(jīng)》中所提出的圓统诺、直、點疑俭、線粮呢、面、體、平行等各種命題和概念啄寡,都可與歐幾里得幾何學(xué)的相關(guān)定理和命題媲美豪硅。勾股定理及其應(yīng)用,制圖工具規(guī)挺物、矩的普遍使用懒浮,也都反映了中國古代在幾何學(xué)方面有著相當(dāng)?shù)某删汀.?dāng)然识藤,在實用計算數(shù)學(xué)的掩蓋下嵌溢,中國古代在幾何學(xué)上沒有在理性論證方面得到充分地發(fā)展;計算數(shù)學(xué)本身也在《九章算術(shù)》體例的影響下蹋岩,一直采用習(xí)題問答的方式赖草,沒有加以很好地抽象、提高剪个,使其更具理性化的程度秧骑,這不能不說是重大的缺陷。