數(shù)學(xué)家劉徽

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)
(生于公元250年左右),三國后期魏國人,是中國古代杰出的數(shù)學(xué)家,也是中國古典數(shù)學(xué)理論的奠基者之一.其生卒年月、生平事跡,史書上很少記載。據(jù)有限史料推測,他是魏晉時代山東臨淄或淄川一帶人。終生未做官。
著作
劉徽的數(shù)學(xué)著作留傳后世的很少,所留之作均為久經(jīng)輾轉(zhuǎn)傳抄。他的主要著作有:
《九章算術(shù)注》10卷;
《重差》1卷,至唐代易名為《海島算經(jīng)》;
《九章重差圖》l卷,可惜后兩種都在宋代失傳。
數(shù)學(xué)成就
劉徽的數(shù)學(xué)成就大致為兩方面:
一是清理中國古代數(shù)學(xué)體系并奠定了它的理論基礎(chǔ)。這方面集中體現(xiàn)在《九章算術(shù)注》中。它實(shí)已形成為一個比較完整的理論體系:
①在數(shù)系理論方面
用數(shù)的同類與異類闡述了通分、約分、四則運(yùn)算,以及繁分?jǐn)?shù)化簡等的運(yùn)算法則;在開方術(shù)的注釋中,他從開方不盡的意義出發(fā),論述了無理方根的存在,并引進(jìn)了新數(shù),創(chuàng)造了用十進(jìn)分?jǐn)?shù)無限逼近無理根的方法。
②在籌式演算理論方面
先給率以比較明確的定義,又以遍乘、通約、齊同等三種基本運(yùn)算為基礎(chǔ),建立了數(shù)與式運(yùn)算的統(tǒng)一的理論基礎(chǔ),他還用“率”來定義中國古代數(shù)學(xué)中的“方程”,即現(xiàn)代數(shù)學(xué)中線性方程組的增廣矩陣。
③在勾股理論方面
逐一論證了有關(guān)勾股定理與解勾股形的計算原理,建立了相似勾股形理論,發(fā)展了勾股測量術(shù),通過對“勾中容橫”與“股中容直”之類的典型圖形的論析,形成了中國特色的相似理論。
④在面積與體積理論方面
用出入相補(bǔ)、以盈補(bǔ)虛的原理及“割圓術(shù)”的極限方法提出了劉徽原理,并解決了多種幾何形、幾何體的面積、體積計算問題。這些方面的理論價值至今仍閃爍著余輝。
二是在繼承的基礎(chǔ)上提出了自己的創(chuàng)見。這方面主要體現(xiàn)為以下幾項(xiàng)有代表性的創(chuàng)見:
①割圓術(shù)與圓周率
他在《九章算術(shù)?圓田術(shù)》注中,用割圓術(shù)證明了圓面積的精確公式,并給出了計算圓周率的科學(xué)方法。他首先從圓內(nèi)接六邊形開始割圓,每次邊數(shù)倍增,算到192邊形的面積,得到π=157/50=3.14,又算到3072邊形的面積,得到π=3927/1250=3.1416,稱為“徽率”。
②劉徽原理
在《九章算術(shù)?陽馬術(shù)》注中,他在用無限分割的方法解決錐體體積時,提出了關(guān)于多面體體積計算的劉徽原理。
③“牟合方蓋”說
在《九章算術(shù)?開立圓術(shù)》注中,他指出了球體積公式v=9d3/16(d為球直徑)的不精確性,并引入了“牟合方蓋”這一著名的幾何模型。“牟合方蓋”是指正方體的兩個軸互相垂直的內(nèi)切圓柱體的貫交部分。
④方程新術(shù)
在《九章算術(shù)?方程術(shù)》注中,他提出了解線性方程組的新方法,運(yùn)用了比率算法的思想。
⑤重差術(shù)
在白撰《海島算經(jīng)》中,他提出了重差術(shù),采用了重表、連索和累矩等測高測遠(yuǎn)方法。他還運(yùn)用“類推衍化”的方法,使重差術(shù)由兩次測望,發(fā)展為“三望”、“四望”。而印度在7世紀(jì),歐洲在15~16世紀(jì)才開始研究兩次測望的問題。
貢獻(xiàn)和地位
劉徽的工作,不僅對中國古代數(shù)學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,而且在世界數(shù)學(xué)吏上也確立了崇高的歷史地位。鑒于劉徽的巨大貢獻(xiàn),所以不少書上把他稱作“中國數(shù)學(xué)史上的牛頓”。

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