中國數(shù)學(xué)的世界之最

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  我們偉大的祖國,作為世界四大文明古國之一,在數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史長河中,曾經(jīng)作出許多杰出的貢獻。這些光輝的成就,遠遠走在世界的前列,在世界數(shù)學(xué)史上享有崇高的榮譽。

  一、位置值制的最早使用

  所謂位置值制,是指同一個數(shù)字由于它所在位置的不同而有不同的值。例如,365中,數(shù)字3表示三百,6表示六十。

  用這種方法表示數(shù),不但簡明,而且便于計算。采用十進位置值制記數(shù)法,以我國為最早。在考古發(fā)掘的殷墟甲骨文中,就曾發(fā)現(xiàn)13個記數(shù)單字,它們是:

  用9個數(shù)字與4個位置值的符號,可以表示出大到上萬的自然數(shù),已經(jīng)有了位置值制的萌芽。到了春秋戰(zhàn)國時期,我們的祖先已普遍使用算籌來進行計算。在籌算中,完全是采用十進位置值制來記數(shù)的,既比古巴比倫的六十進位置值制方便,也比古希臘、羅馬的十進非位置值先進。這種先進的記數(shù)制度,是人類文明的重要里程碑之一,是世界數(shù)學(xué)史上無與倫比的光輝成就。

  二、分數(shù)的最早使用

  西漢時期,張蒼、耿壽昌等學(xué)者整理、刪補自秦代以來的數(shù)學(xué)知識,編成了《九章算術(shù)》。在這本數(shù)學(xué)經(jīng)典的《方田》章中,提出了完整的分數(shù)運算法則。

  從后來劉徽所作的《九章算術(shù)注》可以知道,在《九章算術(shù)》中,講到約分、合分(分數(shù)加法)、減分(分數(shù)減法)、乘分(分數(shù)乘法)、約分(分數(shù)除法)的法則,與我們現(xiàn)在的分數(shù)運算法則完全相同。另外,還記載了課分(比較分數(shù)大小)、平分(求分數(shù)的平均值)等關(guān)于分數(shù)的知識,是世界上最早的系統(tǒng)敘述分數(shù)的著作。
    分數(shù)運算,大約在15世紀才在歐洲流行。歐洲人普遍認為,這種算法起源于印度。實際上,印度在七世紀婆羅門笈多的著作中才開始有分數(shù)運算法則,這些法則都與《九章算術(shù)》中介紹的法則相同。而劉徽的《九章算術(shù)注》成書于魏景元四年(263年),所以,即使與劉徽的時代相比,我們也要比印度早400年左右。

  三、小數(shù)的最早使用

  劉徽在《九章算術(shù)注》中介紹,開方不盡時用十進分數(shù)(徽數(shù),即小數(shù))去逼近,首先提出了關(guān)于十進小數(shù)的概念。宋元時期,秦九韶、李冶都將1863.2寸表示為,與現(xiàn)在的記法基本相同。到公元 1300年前后,元代劉瑾所著《律呂成書》中,已將106368.6312寫成


  把小數(shù)部分降低一行寫在整數(shù)部分的后邊。而西方的斯臺汶直到1585年才有十進小數(shù)的概念,且他的表示方法遠不如中國先進,如上述的小數(shù),他記成或106368。所以,我們完全可以自豪地宣稱:中國是世界上最先使用小數(shù)的國家。

  四、負數(shù)的最早使用

  在《九章算術(shù)》中,已經(jīng)引入了負數(shù)的概念和正負數(shù)加減法則。劉徽說:“兩算得失相反,要令正負以名之”,這是關(guān)于正負數(shù)的明確定義,書中給出的正負數(shù)加減法則,和現(xiàn)在教科書中介紹的法則完全一樣。

  這些內(nèi)容出現(xiàn)在書上的《方程章》中,是為解方程(組)服務(wù)的,如該章的第八題是:

  今有賣牛二、羊五,以買十三豕,有余錢一千;賣牛三、豕三,以買九羊,錢適足;賣羊六、豕八,以買五牛,錢不足六百。問牛、羊、豕價各幾何?
 
  其解法為:

  術(shù)曰:如方程,置牛二、羊五正,豕十三負,余錢數(shù)正:次置牛三正,羊九負,豕三正;次置牛五負,羊六正,豕八正,不足錢負。以正負術(shù)人之。

  這里所說的意思就是:若每頭牛、羊、豕的價格分別用x、y、z表示,則可列出如下的方程(組):
                  



  然后利用正負數(shù)去計算結(jié)果。在方程的各項系數(shù)及常數(shù)項中都出現(xiàn)了負數(shù),在世界上率先把負數(shù)運用于計算之中。

  在國外,有很長時期認為負數(shù)是一種“荒謬的數(shù)”,被摒棄于數(shù)的大家庭之外。直到公元7世紀,印度的婆羅門笈多才開始認識負數(shù),歐洲第一個給予正負數(shù)以正確解釋的是斐波那契,但他們已分別比我們的祖先晚七百多年和一千年左右。

五、二項式系數(shù)的規(guī)律的最早發(fā)現(xiàn)
 
  在學(xué)習(xí)了多項式乘法以后,不難知道:

等等。那么,上述等式右端各項的系數(shù)有什么規(guī)律呢?

  1261年,我國宋代數(shù)學(xué)有楊輝曾在他所著的《詳解九章算法》中給出一個“開方作法本源”圖(見下圖),把指數(shù)分別               


 

為0—6的二項式系數(shù)—一列出,并且指明,“開方作法本源出《釋鎖算書》,賈憲用此術(shù)。”賈憲是北宋時期的數(shù)學(xué)家,生平不詳,大約生活在11世紀上半葉,這就是說,我國早在11世紀就已經(jīng)認識了二項式各項系數(shù)的規(guī)律,F(xiàn)在,我們把這個規(guī)律簡稱為“賈憲三角形”。
 
  在國外,直到15世紀,阿拉伯的數(shù)學(xué)家阿爾·卡西才用直角三角形表示了同樣意義的三角形。 1527年,德國人阿皮亞納斯在其所著的一本算術(shù)書的封面上也曾印有這個二項式系數(shù)表。16、17世紀,歐洲還有許多數(shù)學(xué)家也都提出過類似賈憲的三角形,其中以帕斯卡最為有名,歐洲人把這種二項式系數(shù)表稱為“帕斯卡三角形”,但那已經(jīng)是1654年的事了,時間要比賈憲晚600多年,就是與楊輝相比,也要落后近400年。

  當然,在世界數(shù)學(xué)發(fā)展史上,中國數(shù)學(xué)的“世界之最”遠遠不止上面介紹的五個方面。但由此可以看到,我們的祖國是一個歷史悠久的文明古國,我們中華民族是一個對世界文明的發(fā)展作出過許多貢獻的偉大民族,我們的祖先在數(shù)學(xué)方面所取得的輝煌業(yè)績,必將彪炳千古,為世界各國人民所贊頌。

 


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