中国古代数学的成就与衰落

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中国古代数学方面成就

中国古代数学方面成就

中国古代数学方面成就
中国古代数学在数学方面取得了多项重要成就。

1. 十进制数制:中国古代最早使用十进制数制,并且将其发扬光大。

十进制数制在中国的使用可以追溯到公元前14世纪的商代。

2. 《九章算术》:《九章算术》是中国古代最重要的数学著作之一,成书于公元前2世纪至公元前1世纪。

它包含了古代数学中的代数、几何、方程、数论、测量等方面的内容。

3. 二次方程的解法:中国古代数学家刘徽在《九章算术》中提出了一种解二次方程的方法,称为“大衍求一术”。

这种方法可以用于解决二次方程的正根和负根的问题,并且比欧几里得的方法更简便。

4. 数学符号的发展:中国古代数学家发明了一些数学符号,如用“〇”表示零、用“甲、乙、丙、丁”表示未知数、用“倍、分”表示乘法和除法等。

这些数学符号的发展对于数学的计算和表达起到了重要的作用。

5. 数学理论的发展:中国古代数学家在代数、几何、数论等方面做出了许多重要的贡献。

他们发展了一些数学理论,如勾股定理、三角函数、立体几何等,为后来的数学研究奠定了基础。

总的来说,中国古代数学在数学理论、数学方法和数学符号等方面取得了丰富的成就,对于世界数学的发展起到了重要的影响。

中国传统数学衰落之解析

中国传统数学衰落之解析

中国传统数学衰落之解析中国传统数学衰落之解析中国的历史数学和科学发展受到西方的巨大影响,在西方的影响下,传统的中国数学思维受到重大影响,逐渐败落。

本文通过解析中国传统数学衰落的原因,揭示中国传统数学衰落的历史背景,从而深刻地理解传统的中国数学思维的独特性及其对中国数学的重要性。

一、衰亡的历史背景1.外来文化的影响中国传统数学以综合性、抽象性而闻名,但在近代新近现代历史阶段,受到西方文化的影响,中国传统数学开始走上衰落的路线。

在近代文化冲击下,中国传统数学普遍受到质疑和抨击,导致传统数学在国内研究学术发展和市场中被认为是“古旧、滞后”的科学技术。

2.教育体制的变化清末民初,围绕着新型的教育制度的建立,原有的传统数学教学大量减少,几乎消失,同时,新的数学教学也出现,增添西方数学知识,进一步淘汰传统中国数学。

二、历史思维与中国数学之间的融合1.数学思维深度融合由于中国传统数学和西方数学的差异,两者的融合必须在理论层面进行,为此,“数学思维深度融合”成为中国数学发展的重要视角之一,不但能够有效发展中国数学,而且能够将传统中国数学的思想内涵与西方数学的思维方法进行有机的融合,从而提升数学的实践意义及其全球性价值观。

2.把握历史思维发展路径中国传统数学不仅是中国人历史思维发展历程和继承的重要实体,而且更是人类历史思维发展的重要贡献。

只有把握好历史思维和数学思维之间的联系,才能够认识到中国传统数学衰落隐藏着的人类思维潜在价值,从而在发展中国数学的过程中,勇敢地施用传统数学,努力实现传统数学的复兴繁荣。

三、为实现传统数学复兴提出的建议1.重视传统数学的思维能力传统数学的思维能力要比西方数学更强,在学习过程中要学会灵活运用传统数学的解决思路和计算方法,发掘数学学习和思考的乐趣,进而培养孩子锻炼思维,培养高形象抽象思维能力。

2.强调儒家文化精神儒家文化和数学极为贴近,其哲学思想也改变了中国传统数学研究的方向,为恢复中国传统数学提供了有力的保障及其历史基础,因此,应该强调儒家文化的精神,以建立力学与礼仪、理性和道德的有机结合。

中国古代数学的衰落及其原因

中国古代数学的衰落及其原因

中国古代数学的衰落及其原因文/汤博(3100100713)工信1006 摘要:中国传统数学源远流长,成就辉煌,呈现出鲜明的“东方数学”色彩,对于世界数学发展的历史进程有着深远的影响。

但到明代以后由于政治社会等种种原因,致使中国传统数学走向了衰落。

关键词:古代中国,数学; 衰落,原因中华名族,善良勤奋,睿智机敏,数学科学乃我之所长。

从公元前20世纪到14世纪,上下3000多年之间,我国在数学科学上取得了丰硕成果,为人类的科学文化做出辉煌贡献,不朽的数学典籍不胜枚举,著名的就有11部:《周髀算经》,《九章算术》,《海岛算经》,《孙子算经》,《张丘建算经》,《五曹算经》,《五经算术》,《缉古算经》,《数术记遗》,《夏侯阳算经》,《数书九章》,其中以《周髀算经》最早,而《九章算术》和《数书九章》最为有名。

同样,出于中国古代数学家之手的重要数学成果也非常多,还有不少是里程碑式的成就,例如:1.商高定理(勾股定理)2.刘徽与祖冲之的圆周率近似值3.祖暅定理4.一行的二次不等距内插法5.秦九韶的大衍求一术(中国剩余定理)6.杨辉三角7.李冶的天元术8.朱世杰的四元术与高阶等差级数,等。

有足够的史料证实,古代时的中国是世界上的第一数学强国。

但令人遗憾的是,从14世纪开始,中国数学开始走下坡路,到了清代前期,数学几乎成了中国文化教育界不被重视的冷门学科。

明代有的数学家甚至弄不懂朱世杰书中的内容,明清两代的数学家大都干一些前人(刘,祖,祖,僧,秦,杨,李,朱)著作和10本算经的注释工作,或编些已有结论的数学歌谣,或搞些珠算技术,这种抱残守缺的状态一直延续到19世纪。

而16世纪以来,欧洲数学异军突起,笛卡尔于1637年弄出个解析分析,牛顿(1661年)与莱布尼兹(1684年)发明了微积分,中国呢?一个尖锐而重要的问题是:中国古代数学为什么会衰落?首先,我们需要从中国古代数学的特点谈起。

1.中国古代数学长于计算,注重程序;于此相对应的负面影响是逻辑性较差,理论水平偏低。

中国数学家在历史上的主要成就

中国数学家在历史上的主要成就

摘要我们伟大的祖国是世界上公认的四大文明古国之一,有悠久的历史和灿烂的文化。

上下五千年的中国文化丰富多采、为世界文明作出了不朽的贡献。

中国数学的发展和成就,在世界数学史上占有非常重要的地位。

在世界数学的宝库里,中国古代数学是影响深远、风格独特的体系。

在古代四大文明中,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。

而在近代,中国数学虽然有些衰落,但还是在向前发展。

中国数学家的伟大成就,不仅是中国人民的财富,而且还是世界科学的瑰宝。

中国数学家在历史上的主要成就人类进入文明时代以来,数学经过了几次大转移。

公元前19世纪至公元前6世纪的古巴比伦最先进入文明社会,他们的数学知识自然超前其他民族。

巴比伦数学以计算为主。

公元前6世纪,数学中心转移到了古希腊,以研究空间形式为主,形成了严密的公理化体系,十分发达。

公元前2世纪前后,古希腊数学走向衰替,以探讨数量关系为主的中国数学后来居上,在文艺复兴(15、16世纪)之前,中国数学(到14世纪初),以及后来发展起来的印度、阿拉伯数学占据了世界数学舞台的中心。

文艺复兴之后,世界数学中心转移到了欧美。

从公元前2、3世纪至公元14世纪初,长达一千六、七百年,中国传统数学虽有高潮、低潮,却一直走在世界的前列。

一、十进位值制记数法这是我国古代劳动人民一项非常出色的创造。

十进,就是以十为基数,逢十进一位。

位值这个数学概念的要点,在于使同一数字符号因其位置不同而具有不同的数值。

例如同样是2,在十位就是20,在百位就是200;又如4676这个数,同一个6在右数第一位表示的是个位的6,在右数第三位则表示600。

我国自有文字记载开始,记数法就遵循十进制了。

商代的甲骨文和西周的钟鼎文,都是用一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万等字的合文来记10万以内的自然数。

这种记数法已含有明显的位值制意义,只要把千、百、十和又的字样取消,便和位值制记数法基本一样了。

从数学的源泉看中国古代数学的衰落

从数学的源泉看中国古代数学的衰落

从数学的源泉看中国古代数学的衰落李敏,(安康学院数学系,陕西安康725000)摘要:本文主要是中国古代数学与西方数学的比较,从数学的源泉出发,通过简单的例子来论述中国古代数学是如何走向衰落,随着社会的进步,数学已经向多学科渗透,被更多人所关注,那我们究竟如何才能把我们昔日数学崇高的地位继续发展下去呢?值得我们深思。

关键词:古代;数学;衰落数学,这门古老而又常新的科学,正阔步迈向21世纪,回顾已经过去的20世纪,数学的巨大发展比任何时代都更牢固地确立了它作为整个科学技术的基础地位。

数学正突破传统的应用范围向几乎所有的人类知道的领域渗透,并越来越多地为人类物质生产与日常生活作出贡献。

同时对于当今社会的每一个有文化的人士而言,不论他从事任何职业,都需要学习数学,了解数学和应用数学。

现代社会对数学的这种需要,在未来的世纪中无疑将与日俱增,随着我国综合国力的不断提高,我国在数学领域里也取得了巨大的成就,为人类的科学文化知识作出了辉煌的贡献。

可悲的是,由于中国封建制度和古代数学的弱点,从14世纪到20世纪,中国的数学停滞不前,落后于西方一大截,这一点很值得我们搞数学的人的深思,以便从中悟出中国数学事业振兴的正确道路,把中国尽快建成数学强国。

我们要弄清中国数学的衰落,就必须从中国古代的数学说起,看古代数学究竟是一个什么概念呢?它又是从那里来的呢?一、中国古代数学经过多方翻阅资料,我们知道古代的中国数学是研究物体的大小和形状关系的科学,它可以分为初等数学与高等数学,经典数学与现代数学,离散数学与联系数学,纯粹数学与应用数学,自从中国进入秦汉以来,随着封建社会制度的建立和不断完善,各种技术提高,社会生产力取得了长足的发展,社会对数学的需求,范围也越来越大,要求也越来越高,已从原来的占卜算命和简单的计算,开始向社会的各个方面渗透。

如天文观测,历法编制,生产分配,消费流通,军事劳役等,从公元前2世纪到公元14世纪经过秦汉时期,魏晋南北朝时期以及宋元时期的三次发展高峰。

中华古代数学成就

中华古代数学成就

中华古代数学成就
中国古代数学有许多重要的成就,以下是其中一些:
1. 数字系统:中国古代发明了用十进制数字系统表示数值,这种系统随后传播到世界各地。

此外,中国还发明了零的概念,并将其用于数学计算。

2. 天元术:天元术是中国古代解决方程的一种方法,它可以用来解决一元二次方程和一元三次方程。

这种方法在中国数学史上有重要的地位。

3. 十进制计数法:中国古代使用十进制计数法进行计算,并使用算盘进行计算。

算盘是中国古代的一种计算工具,它使得复杂的计算变得容易和高效。

4. 几何学:中国古代的几何学成就主要体现在土木工程、城市规划和农业工程方面。

例如,中国古代建筑采用了严格的几何原理,城市规划也注重对地形地貌的测量和利用。

5. 《九章算术》:《九章算术》是中国古代一部重要的数学著作,它包含了很多数学问题的解法和计算方法。

这本书在古代数学教育中起到了重要的作用,对世界数学的发展产生了一定的影响。

总体而言,中国古代数学在数字系统、方程解法、计算工具和几何学等方面取得了重要的成就,并对世界数学的发展产生了一定的影响。

5个中国古代数学的成就

5个中国古代数学的成就

5个中国古代数学的成就中国古代数学是世界数学史上的重要组成部分,其成就不仅在于数学理论的创新,更在于数学应用的广泛。

以下将按照类别介绍5个中国古代数学的成就。

一、算术中国古代算术是世界上最早的算术之一,其成就在于发明了九九乘法表、算盘、珠算等工具,以及一些算法,如竖式算法、分数算法等。

其中,算盘是中国古代最重要的计算工具之一,它的出现极大地提高了计算效率,被广泛应用于商业、财务、科学等领域。

二、代数中国古代代数的成就主要在于发明了一些代数符号和方法,如“方程”、“未知数”、“系数”等概念,以及“正负数”、“零”等符号。

这些符号和方法为代数学的发展奠定了基础,为后来的代数学家提供了重要的启示。

三、几何中国古代几何学的成就主要在于发明了一些几何工具和方法,如圆规、直尺、勾股定理等。

其中,勾股定理是中国古代几何学的重要成就之一,它的发现和证明为后来的几何学家提供了重要的启示,成为了世界数学史上的重要里程碑。

四、数论中国古代数论的成就主要在于发现了一些数学规律和定理,如“勾股数”、“完全数”、“质数分解定理”等。

这些规律和定理为后来的数学家提供了重要的启示,成为了世界数学史上的重要贡献。

五、应用数学中国古代应用数学的成就主要在于将数学应用于实际问题的解决中,如天文学、地理学、农业、商业等领域。

其中,天文学是中国古代应用数学的重要领域之一,中国古代天文学家发明了一些天文仪器和方法,如日晷、水平仪、天球仪等,为天文学的发展做出了重要贡献。

总之,中国古代数学的成就不仅在于数学理论的创新,更在于数学应用的广泛。

这些成就为后来的数学家提供了重要的启示,成为了世界数学史上的重要贡献。

中国古代数学成就梳理

中国古代数学成就梳理

中国古代数学成就梳理一、先秦时期1. 《九章算术》:是中国古代最早的一部数学专著,成书于公元前1世纪左右。

全书共分为九章,包括方田、粟米、差分、少广、商功、均输、方程、勾股和割补等内容,涵盖了当时数学的主要领域。

2. 《周髀算经》:是中国古代最早的一部天文学著作,成书于公元前1世纪左右。

书中记载了古代中国的天文观测数据和计算方法,如浑仪、盖天说等。

3. 《管子·轻重篇》:是战国时期的一部经济著作,其中涉及到了一些数学知识,如分数、比例等。

二、秦汉时期1. 《数书九章》:是西汉时期的一部数学著作,作者为张苍。

书中记载了当时的数学知识和计算方法,如分数、比例、开平方等。

2. 《算经》:是东汉时期的一部数学著作,作者为刘洪。

书中记载了当时的数学知识和计算方法,如分数、比例、开平方等。

3. 《九章算术注》:是东汉时期的一部数学著作,作者为郑玄。

书中对《九章算术》进行了详细的注解和补充。

三、魏晋南北朝时期1. 《孙子算经》:是三国时期的一部数学著作,作者为孙武。

书中记载了当时的数学知识和计算方法,如分数、比例、开平方等。

2. 《五曹算经》:是南北朝时期的一部数学著作,作者为祖冲之。

书中记载了当时的数学知识和计算方法,如分数、比例、开平方等。

四、隋唐时期1. 《缀术》:是唐代的一部数学著作,作者为王孝通。

书中记载了当时的数学知识和计算方法,如分数、比例、开平方等。

2. 《大衍历》:是唐代的一部天文学著作,作者为僧一行。

书中记载了当时的天文观测数据和计算方法,如浑仪、盖天说等。

五、宋元时期1. 《数书九章》:是北宋时期的一部数学著作,作者为秦九韶。

书中记载了当时的数学知识和计算方法,如分数、比例、开平方等。

2. 《算经》:是南宋时期的一部数学著作,作者为李冶。

书中记载了当时的数学知识和计算方法,如分数、比例、开平方等。

3. 《几何原本》:是元代的一部数学著作,作者为赵爽。

书中记载了当时的几何学知识,如三角形、四边形等。

中国古代数学

中国古代数学

1 引言中国是四大文明古国之一,也是数学的发源地之一,由于地域、文化等特点,中国古代数学与欧洲数学存在着巨大的差别.这不仅表现在对理论与计算的偏重上,还表现在数学与社会关系的处理上.欧洲数学注重理论的逻辑推演和系统的建立.而与之相对,中国数学注重算法的研究和知识的现实可用性.这些特点使得中国数学在很长一段时间里成就位居世界之首.尤其是在古希腊数学衰落之后,中国数学取得了许多举世瞩目的成就.当西欧进入黑暗时代时,中国数学却在腾飞,许多成就比后来欧洲在文艺复兴和文艺复兴之后取得的同样成就早得多.这些成就的取得固然令我们感到骄傲,但到了十四世纪以后中国数学却开始走向了衰落.几百年来,中国人在数学这片领域上几乎找不到任何重大的发现与创新.这其中的原因不能不令我们深思.对历史进行研究能让我们看到中国古代数学由兴到衰的过程.对产生这种结果的诸多因数进行分析就能让我们深刻认识到衰落的真正原因,从而弃其糟粕,取其精华.中国古代数学究竟取得了那些重要成就?中国古代数学又是怎样走向衰落的?为弄清这些问题,首先让我们来回顾一下中国的数学发展史.2 中国古代数学发展简史数学在中国的历史悠久绵长.在殷墟出土的甲骨文中有一些是记录数字的文字,包括从一至十,以及百、千、万,最大的数字为三万;司马迁的史记提到大禹治水使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,而且知道“勾三股四弦五”;《易经》中还包含有组合数学与二进制思想.2002年在湖南发掘的秦代古墓中,考古人员发现了距今大约2200多年的九九乘法表,与现代小学生使用的乘法口诀“小九九”十分相似.算筹是中国古代的计算工具,它在春秋时期已经很普遍;使用算筹进行计算称为筹算.中国古代数学的最大特点是建立在筹算基础之上,这与西方及阿拉伯数学是明显不同的.但是,真正意义上的中国古代数学体系形成于自西汉至南北朝的三、四百年期间.《算数书》成书于西汉初年,是传世的中国最早的数学专著,它是1984年由考古学家在湖北江陵张家山出土的汉代竹简中发现的.《周髀算经》编纂于西汉末年,它虽然是一本关于“盖天说”的天文学著作,但是包括两项数学成就——(1)勾股定理的特例或普遍形式(“若求邪至日者,以日下为句,日高为股,句股各自乘,并而开方除之,得邪至日.”——这是中国最早关于勾股定理的书面记载);(2)测太阳高或远的“陈子测日法”.《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;现在中学讲授的线性方程组的解法和《九章算术》介绍的方法大体相同.注重实际应用是《九章算术》的一个显著特点.该书的一些知识还传播至印度和阿拉伯,甚至经过这些地区远至欧洲.《九章算术》标志以筹算为基础的中国古代数学体系的正式形成.中国古代数学在三国及两晋时期侧重于理论研究,其中以赵爽与刘徽为主要代表人物.赵爽是三国时期吴人,在中国历史上他是最早对数学定理和公式进行证明的数学家之一,其学术成就体现于对《周髀算经》的阐释.在《勾股圆方图注》中,他还用几何方法证明了勾股定理,其实这已经体现“割补原理”的方法.用几何方法求解二次方程也是赵爽对中国古代数学的一大贡献.三国时期魏人刘徽则注释了《九章算术》,其著作《九章算术注》不仅对《九章算术》的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,而且系统地阐述了中国传统数学的理论体系与数学原理,并且多有创造.其发明的“割圆术”(圆内接正多边形面积无限逼近圆面积),为圆周率的计算奠定了基础,同时刘徽还算出圆周率的近似值——“3927/1250(3.1416)”.他设计的“牟合方盖”的几何模型为后人寻求球体积公式打下重要基础.在研究多面体体积过程中,刘徽运用极限方法证明了“阳马术”.另外,《海岛算经》也是刘徽编撰的一部数学论著.南北朝是中国古代数学的蓬勃发展时期,计有《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学著作问世.祖冲之、祖暅父子的工作在这一时期最具代表性.他们着重进行数学思维和数学推理,在前人刘徽《九章算术注》的基础上前进了一步.根据史料记载,其著作《缀术》(已失传)取得如下成就:①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16世纪德国人鄂图和荷兰人安托尼兹才得出同样结果.②祖暅在刘徽工作的基础上推导出球体体积公式,并提出二立体等高处截面积相等则二体体积相等(“幂势既同则积不容异”)定理;欧洲17世纪意大利数学家卡瓦列利才提出同一定理,此外,祖氏父子在天文学上也有一定贡献.隋唐时期的主要成就在于建立中国数学教育制度,这大概主要与国子监设立算学馆及科举制度有关.在当时的算学馆《算经十书》成为专用教材对学生讲授.《算经十书》收集了《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》等10部数学著作.所以当时的数学教育制度对继承古代数学经典是有积极意义的.公元600年,隋代刘焯在制订《皇极历》时,在世界上最早提出了等间距二次内插公式;唐代僧一行在其《大衍历》中将其发展为不等间距二次内插公式.从公元11世纪到14世纪的宋、元时期,是以筹算为主要内容的中国古代数学的鼎盛时期,其表现是这一时期涌现许多杰出的数学家和数学著作.中国古代数学以宋、元数学为最高境界.在世界范围内宋、元数学也几乎是与阿拉伯数学一道居于领先集团的.贾宪在《黄帝九章算法细草》中提出开任意高次幂的“增乘开方法”,同样的方法至1819年才由英国人霍纳发现;贾宪的二项式定理系数表与17世纪欧洲出现的“巴斯加三角”是类似的.遗憾的是贾宪的《黄帝九章算法细草》书稿已佚.秦九韶是南宋时期杰出的数学家.1247年,他在《数书九章》中将“增乘开方法”加以推广,论述了高次方程的数值解法,并且例举20多个取材于实践的高次方程的解法(最高为十次方程).16世纪意大利人菲尔洛才提出三次方程的解法.另外,秦九韶还对一次同余式理论进行过研究.李冶于1248年发表《测圆海镜》,该书是首部系统论述“天元术”(一元高次方程)的著作,在数学史上具有里程碑意义.尤其难得的是,在此书的序言中,李冶公开批判轻视科学实践活动,将数学贬为“贱技”、“玩物”等长期存在的士风谬论.公元1261年,南宋杨辉在《详解九章算法》中用“垛积术”求出几类高阶等差级数之和.公元1274年他在《乘除通变本末》中还叙述了“九归捷法”,介绍了筹算乘除的各种运算法.公元1280年,元代王恂、郭守敬等制订《授时历》时,列出了三次差的内插公式.郭守敬还运用几何方法求出相当于现在球面三角的两个公式.公元1303年,元代朱世杰著《四元玉鉴》,他把“天元术”推广为“四元术”(四元高次联立方程),并提出消元的解法,欧洲到公元1775年法国人别朱才提出同样的解法.朱世杰还对各有限项级数求和问题进行了研究,在此基础上得出了高次差的内插公式,欧洲到公元1670年英国人格里高利和公元1676一1678年间牛顿才提出内插法的一般公式.14世纪中、后叶明王朝建立以后,统治者奉行以八股文为特征的科举制度,在国家科举考试中大幅度消减数学内容,于是自此中国古代数学便开始呈现全面衰退之势,到了近代已远远落后于西方国家的数学水平.在中国古代数学几千年的发展历程中,我们不难看出中国古代数学思想与西方数学思想的诸多不同点,也就是其独具特色的一面.接下来让我们来分析一下中国古代数学的思想特点.3 中国古代数学思想特点(1). (实用性)《九章算术》收集的每个问题都是与生产实践有联系的应用题,以解决问题为目的.从《九章算术》开始,中国古典数学著作的内容,几乎都与当时社会生活的实际需要有着密切的联系.这不仅表现在中国的算学经典基本上都遵从问题集解的体例编纂而成,而且它所涉及的内容反映了当时社会政治、经济、军事、文化等方面的某些实际情况和需要,以致史学家们常常把古代数学典籍作为研究中国古代社会经济生活、典章制度(特别是度量衡制度),以及工程技术(例如土木建筑、地图测绘)等方面的珍贵史料.而明代中期以后兴起的珠算著作,所论则更是直接应用于商业等方面的计算技术.中国古代数学典籍具有浓厚的应用数学色彩,在中国古代数学发展的漫长历史中,应用始终是数学的主题,而且中国古代数学的应用领域十分广泛,著名的十大算经清楚地表明了这一点,同时也表明“实用性”又是中国古代数学合理性的衡量标准.这与古代希腊数学追求纯粹“理性”形成强烈的对照.其实,中国古代数学一开始就同天文历法结下了不解之缘.中算史上许多具有世界意义的杰出成就就是来自历法推算的.例如,举世闻名的“大衍求一术”(一次同余式组解法)产于历法上元积年的推算,由于推算日、月、五星行度的需要中算家创立了“招差术”(高次内插法);而由于调整历法数据的要求,历算家发展了分数近似法.所以,实用性是中国传统数学的特点之一. (2).(算法程序化)中国传统数学的实用性,决定了他以解决实际问题和提高计算技术为其主要目标.不管是解决问题的方式还是具体的算法,中国数学都具有程序性的特点.中国古代的计算工具是算筹,筹算是以算筹为计算工具来记数,列式和进行各种演算的方法.有人曾经将中国传统数学与今天的计算技术对比,认为算筹相应于电子计算机可以看作“硬件”,那么中国古代的“算术”可以比做电子计算机计算的程序设计,是一种软件的思想.这种看法是很有道理的.中国的筹算不用运算符号,无须保留运算的中间过程,只要求通过筹式的逐步变换而最终获得问题的解答.因此,中国古代数学著作中的“术”,都是用一套一套的“程序语言”所描写的程序化算法.各种不同的筹法都有其基本的变换法则和固定的演算程序.中算家善于运用演算的对称性、循环性等特点,将演算程序设计得十分简捷而巧妙.如果说古希腊的数学家以发现数学的定理为目标,那么中算家则以创造精致的算法为已任.这种设计等式、算法之风气在中算史上长盛不衰,清代李锐所设计的“调日法术”和“求强弱术”等都可以说是我国古代传统的遗风. 古代数学大体可以分为两种不同的类型:一种是长于逻辑推理,一种是发展计算方法.这也大致代表了西方数学和东方数学的不同特色.虽然以算为主的某些特点也为东方的古代印度数学和中世纪的阿拉伯数学所具有,但是,中国传统数学在这方面更具有典型性.中算对于算具的依赖性和形成一整套程序化的特点尤为突出.例如,印度和阿拉伯在历史上虽然也使用过土盘等算具,但都是辅助性的,主要还是使用笔算,与中国长期使用的算筹和珠算的情形大不相同,自然也没有形成像中国这样一贯的与“硬件”相对应的整套“软件”.(3).(模型化)“数学模型”是针对或参照某种事物系统的特征或数量关系,采用形式话数学语言,概括的近似地表达出来的一种数学结构.古代的数学模型当然没有这样严格,但如果不要求“形式化的数学语言”,对“数学结构”也作简单化的解释,则仍然可以应用这个定义.按此定义,数学模型与现实世界的事物有着不可分割的关系,与之有关的现实事物叫做现实原形,是为解释原型的问题才建立应用数学模型的.《九章算术》中大多数问题都具有一般性解法,是一类问题的模型,同类问题可以按同种方法解出.其实,以问题为中心、以算法为基础,主要依靠归纳思维建立数学模型,强调基本法则及其推广,是中国传统数学思想的精髓之一.中国传统数学的实用性,要求数学研究的结果能对各种实际问题进行分类,对每类问题给出统一的解法;以归纳为主的思维方式和以问题为中心的研究方式,倾向于建立基本问题的结构与解题模式,一般问题则被化归、分解为基本问题解决.由于中国传统数学未能建立起一套抽象的数学符号系统,对一般原理、法则的叙述一方面是借助文辞,一方面是通过具体问题的解题过程加以演示,使具体问题成为相应的数学模型.这种模型虽然和现代的数学模型有一定的区别,但二者在本质上是一样的.(4).(寓理于算)由于中国传统数学注重解决实际问题,而且因中国人综合、归纳思维的决定,所以中国传统数学不关心数学理论的形式化,但这并不意味中国传统仅停留在经验层次上而无理论建树.其实中国数学的算法中蕴涵着建立这些算法的理论基础,中国数学家习惯把数学概念与方法建立在少数几个不证自明、形象直观的数学原理之上,如代数中的“率”的理论,平面几何中的“出入相补”原理,立体几何中的“阳马术”、曲面体理论中的“截面原理”(或称刘祖原理,即卡瓦列利原理)等等.中国古代数学的特点虽然在一定的程度上促进了其自身的发展,但正是因为这其中的某些特点,中国古代数学走向了低谷.4 中国古代数学由兴转衰的原因分析(1).独尊儒术,蔑视逻辑.汉武帝时,“罢黜百家,独尊儒术”使得当时注重形式逻辑的墨子思想未能得到继承和发展.儒家思想讲究简约,而忽视了逻辑思维的过程.这一点从中国古代的典籍中能找到最准确的说明.《周髀算经》中虽然给出了勾股定理,但却没给出证明.《九章算术》同样只在给出题目的同时,给出一个结果和计算的程式,对其中的逻辑思维却没有去说明.中国古代数学这种只注重计算形式(即古代数学家所谓的“术”)与过程,不注重逻辑思维的做法,在很长一段时间里禁锢了中国古代数学发展.这种情况的出现当然也有其原因,中国古代传统数学主要是在算筹的基础上发展起来的,后来发展到以算盘为工具的计算时代,但是这些工具的使用在另一方面为中国人提供了一种程式化的求解方法,从而忽视了其中的逻辑思维过程.此外,中国传统数学讲究“寓理于算”.即使高度发达的宋元数学也是如此.数学书是由一系列的数学问题组成的.你也可以称它们为“习题解集”.数学理论以‘术”的形式出现.早期的“术”只有一个过程,后人就纷纷为它们作注,而这些注释也很简约.实际上就是举例“说明”,至于说明了什么,条件变一下怎么办,就要读者自已去总结了,从来不会给你一套系统的理论.这是一种相对原始的做法.但随着数学的发展,这种做法的局限性就表现出来了,它极不利于知识的总结.如果只有很少一点数学知识,那么,问题还不严重,但随着数学知识的增长,每个知识点都用一个题目来包装,而不把它们总结出来就难以从整体上去把握这些知识.这无论对学习数学还是研究,发展数学都是不利的.(2).崇尚玄学,迷信数术,歪曲数学思想.魏晋时期,儒学虽然受到一定的冲击,但其统治地位并未受到动摇.老庄学说和儒家学说相反相成便形成了玄学.玄学原本探究的是有关人生的哲学,但后来与数学混在了一起.古人曾就常常以玄术来解释数学问题,使得数学概念和方法遭到歪曲.张衡是我国著名科学家.当时他虽然已经知道圆周率“周一径三”不准确,但由于他始终相信“周一径三”来源于“参天两地”的说法,一直没深入探究,因而未能将圆周率推算到更精确的地步,这不能不说是一大遗憾.当玄术和数术充塞数学时,数学已经明显存有落后的隐患.(3).故步自封,墨守成规,拒绝数学符号.中国古代数学是以汉语描述的,历来不重视汉字以外的数学符号,给逻辑思维带来很大的困难,使我国长期不能形成演绎推理的传统,严重影响了我国数学的发展.从明朝开始,中国就走上了闭关锁国的道路.这种行为与小农思想相适应,早在秦代就已经出现端倪,建一条长城将自己围起来,对外面的东西不闻不问.相比之下,西方在度过了中世纪的黑暗时期后,进入了文艺复兴时期.欧洲的扩张、航海技术开阔了西方人的眼界,同时也大大推动了数学的发展.在18世纪的改革和动荡中,新出现的资产阶级推翻了英、法的君主政治.封建的政治、社会和经济思想被经典的自由主义哲学所取代,这种哲学促进了19世纪的工业革命.社会生产力的提高成了西方数学发展的源源不断的动力.最终,近代的数学在西方被建立起来,而曾是数学大国之一的中国,在其中却无所作为.(4). 此外,中国长期处于封建社会,迟迟未能进入资本主义阶段,也是导致中国古代数学发展停顿的直接原因.从整体上看,数学是与所处的社会生产力相适应的.中国社会长期处于封闭的小农经济环境,生产力低下,不仅没有工业,商业也不发达.整个社会对数学没有太高的要求,自然研究数学的人也就少了. 恩格斯说,天文学和力学是推动数学发展的动力,而在当时的中国这种动力已趋近枯竭.5 我从中国古代数学的研究中得到的几点启示:通过对中国古代数学史及数学思想史的研究,我们看到了中国古代数学由兴到衰的历史过程,并分析了其由兴到衰的历史原因.由此,针对中国古代数学发展的特殊历史背景,我对今后数学发展方向作出了以下意见:(1).继承并创新中国古代传统数学思想的精华.数学应服务于生产实践,这是一个不争的事实.虽然很多理论都是在贯之以“纯数学”,但是,我们应该相信,这些理论只是数学上的一个过渡,它的引入是为了解决其他的问题而展开的.现代数学教育中经常会引入一些现实中的模型,让学生用数学方法加以解决,这就是很好的做法.一方面它让学生认识到了数学源于生活,服务于生活的理念;令一方面它有效得锻炼了学生数学建模的思想,并从真正意义上让学生学懂学活了.很多人怀疑中国古代数学知识已经过时,就在一些数学思想也与现代格格不入.其实这是不正确的.近年来,我国著名数学家吴文俊同志从中国古代数学擅长于算,习惯将算法程序化这一做法中得到了启示,从而研究开辟了机器证明数学命题的新领域.这就是很好的例子,它说明中国古代数学思想并没有过时,要想走出创新和成就的瓶颈,我们就必须认真研究中国古代数学的历史和世界数学的现状,并有效得将二者进行结合.(2).数学研究应沿着注重逻辑思维的过程以及理论体系的建立这一路线发展,虽然当今数学发展已经相当完备,但仍有大量的问题有待我们去努力解决.就比如:如何将数学的各个分支用一中简约的数学思想统一起来?这个难题有许许多多的数学工作者在为之奋斗,并取得了一的成绩,群论的建立就是其中优秀的范例.难以想像,如果对数学的理论体系没有一定的了解,并且不注重逻辑思维的过程,而又试图解决这一问题是多么困难的事.(3).数学研究要以一种科学的态度去对待.就比如马克思主义辩证思想,只要我们的数学研究秉承着这样一种思想,就不会走太多的弯路,更不会走上歧途.中国古代数学是与玄术并行发展的,这难免阻碍了数学的发展.而由于中国文化的特点,这种思想依然对一大批数学工作着有着较深的影响.我们的数学要发展和创新就不能不摒弃一切有碍数学发展的因素.(4).我们的每个理论研究者都应密切关注国内国外的学术动态,吸收一切有用的、正确的、外来的文化与知识,而不能做一个闭门造车的数学工作者.数学发展至今,很多分支都已经发展地相当完备了,一个研究者倘若对世界数学在本领域的现状缺乏了解的情况下开展研究工作,必定会走弯路.多元化的信息时代为我们提供了便捷的世界文化知识交流渠道.网络就是很好的例子,我们可以充分地加以应用,从而共同推动数学的发展.(5).建立健全的国家发展体制.只有在一种迫切的发展动力下,才能激发人的潜力,从而创造出成绩.当代中国经济发展迅猛,生产力不断发展壮大.这种状况对我们的每个数学工作者提供了良好的契机,只要我们的数学工作者将目光更多地投入到生产实践中去,让科学服务于生产实践,就能有所成就,有所创新.6 结束语中国传统数学思想具有显著的民族性特征.我国传统数学是沿着注重从实践经验中产生和发展数学的思维方式发展数学的,擅长于算,运算主要以算筹作为工具.但同时却又在逻辑思维上存有欠缺.这与西方许多国家发展数学的道路是不同的.中国传统数学思想有着自已的渊源和模式,有其长,也有其短.在初等数学领域之内,正是这种传统数学思想把我国数学推向世界的最高峰.许多国家与我国相比,望尘莫及.好的传统我们应当学会继承和发展.我们应当好好研究中国古代数学的独特之处,并将其加以应用,以指导当代的数学研究工作.对于落后不利于数学发展的思想我们又要学会放弃,就比如中国古代数学曾一度故步自封,这是极其不利于其自身发展的做法.我们要从中吸取教训,努力加强中西文化交流,尽可能多得吸取西方数学的精华与长处.这样我们的数学才能在真正意义上走想成熟.继承和发展中国传统数学思想,“纯粹的”民族传统是不行的,要面向世界,面向现代化.我们应该恰当调节数学和环境的关系,为数学提供源源不断的动力机制.并建立一套完善的理论体系,把应用广泛地拓展开来.另一方面我们要提高数学抽象结构,加强其内在联系,注重分析,全面把握,只有这样才是真正意义上认识了我国古代数学思想中体现出来的优与劣,我们的数学也才能拥有一片光明的前景.致谢:本论文的顺利完成主要得益于张正才教授和李圣国老师的辛勤指导和帮助.在此表示感谢!参考文献文献资料[1] /200503/ca667014.htm.[2]王树禾, 数学思想史,北京:国防工业出版社,2003.[3]王青建, 数学史简编,北京:科学出版社,2004.[4]朱家生, 数学史,北京:高等教育出版社,2004.[5]李迪,数学史研究文集,内蒙古大学出版社,1990.[6]李文林, 数学史教程, 2000.[7]李继闵, 《九章算术》导读与注释型, 1998.[8]郭书春, 中国古代数学, 1997[9]袁小明胡炳生周焕山,数学思想发展简史, 1992.[10]高隆昌胡勋玉,中国数学的智慧之光,1992.[11]项观捷,中国古代数学成就,1988.[12]李惠民,漫谈古代数学, 1986.。

中国古代数学成就

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中国古代数学成就1.甲骨文中的数字商代(1500BC~1000BC)甲骨文表明,当时已有比较完整的字系统.从1到10的每个整数,以及100,1000,10000,都有相应的符号表示:十、百、千、万的倍数多用合文,例如10的倍数在甲骨文中,最大的数是三万.人们能表示三万以内的任何自然数(也许更多).甲骨文中的数字,大部分联系着实物,如五十犬,三十羊.也有一些甲骨上的数字是独立出现的,人们曾在一片龟甲上发现了10以内的全部自然数,没有和实物连在一起,说明商代已经有了抽象的自然数概念2.记数和运算商代数学中,十进制已相当完善了.对甲骨文的研究表明,商朝人已经会做自然数的加、减法和简单乘法了,遗憾的是不知道他们的具体算法,因为甲骨文记录的只是运算结果,而没有运算过程.周代记数法与商代相比,有---个明显的进步,就是出现了位值记数.如20世纪70年代出土的一个中山国铜灯铭文中,355记作,末位的五表示个位五,而前一个五表示五十,两个五间没有用十隔开.这说明当时已有了位值的观念,只是应用不多,还未形成系统的制度.3.干支纪年法六十循环的“天干地支”记数法,是商代数学的又一个成就.这种方法主要用于历法,可称干支纪年法.天干有10个,即甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸;地支有12个,即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥.天干与地支相配,共得60个不同单位---以甲子开始,以癸亥告终.然后又是甲子,如此循环不断.中国农历至今还使用这种方法.人们在商代甲骨文和西周金文的基础上,逐渐懂得把字写在竹片(或木片)上,用绳子穿成册,这就是早期的书.写上字的竹片称为简,或竹简.春秋战国的大批数学成果,便是通过竹简流传下来的.1.几何与逻辑《墨经》中讨论的几何概念可以看作数学理论研究在中国的最初尝试.《墨经》是以墨翟(约公元前490---前405)为首的墨家学派的著作,包括光学、力学、逻辑学、几何学等各方面问题.它试图把形式逻辑用于几何研究,这是该书的显著特色.在这一点上,它同欧几里得(Euclid,约公元前330—前275)《几何原本》相似,一些几何定义也与《原本》中的定义等价.下面略举几例:(1)“平,同高也”---两线间高相等,叫平.这实际是平行线的定义.(2)“同长,以正相尽也”---如果两条线段重合,就叫同长.(3)“中,同长也”---到线段两端的距离相同的点叫中(点).(4)“圆,一中同长也”---到一个中心距离相同的图形叫圆.《墨经》中依次给出点、线、面等基本几何图形的定义,这些图形的名称分别为端、尺、区.在研究线的过程中,墨家明确给出“有穷”及“无穷”的定义:“或不容尺,有穷;莫不容尺,无穷也.”即:用线段去量一个区域,若能达到距边缘不足一线的程度,叫有穷;若永远达不到这种程度,叫无穷.《墨经》中还有一条重要记载:“小故,有之不必然,无之必不然.大故,有之必然.”用现代语言说,大故是“充分条件”而小故则是“必要条件.”大故和小故的区分,在哲学史和数学史上都是十分重要的事件.可惜的是,随着墨家的衰落,墨家数学理论在形成体系之前便夭折了.2.算术到公元前四、五世纪时,分数已在中国广泛应用了,有些分数还有春秋战国时代,“九九歌”(乘法口诀表)已是家喻户晓的常识了.《管子》等书中便记载着九九歌诀,顺序与今不同,是从“九九八十一”起,到“一一如一”止.至于改为“一一如一”到“九九八十一”的顺序,则是宋元时代的事情了.3.对数学中“无限”的认识有限与无限的矛盾,是数学中的一对基本矛盾.对这一问题认识的不断深化,推动着古今数学的发展.据战国时成书的《庄子》记载,惠施曾提出“至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一”的观点.其中“大一”、“小一”可理解为无穷大,无穷小.这段话的意思是:大到没有外部,称为无穷大;小到没有内部,称为无穷小.书中“一尺之棰,日取其半,万世不竭”的著名命题,可以看作是对“小一”的发挥.一尺长的木棒,第一天取它的一半,第二天取剩下那一半的一半,如此不断地取下去,同《庄子》一样,《墨经》中也讨论了分割物体的问题.但墨家反对物质的无限可分.他们认为,如果把一条线段分成前后两半(比如以左为前,以右为后),保留前半而弃去后半(图4.4中OB),再弃去前半的后半(即CO),如此不断地分割和取舍,剩余部分小到不能再分为两半,就是端(A点).如果采用前后取的办法,即第一次取线段前半,第二次取前半的后半,第三次取后半的前半,……取到最后,也会出现一个不可分割的端,这个端在线段中间而不在边缘(位于CO之间),这就是《墨经》所云“前则中无为半,犹端也;前后取,则端中也”.很明显,这种思想与近代极限理论是相符的.数学分析中用区间套来限定数轴上一个实数点的方法与此类似.所以,我们可以把这种分割思想看作区间套原理的雏型,其中蕴含着“点是线段无限分割之极限”的思想.4.组合数学的萌芽组合数学虽是现代数学的分支,它的思想却可以追溯到遥远的古代.春秋时期成书的《易经》便含有组合数学的萌芽.《易经》是中国最古老的书籍之一,书中通过阴阳卦爻预言吉凶.“--”是阳爻,“--”是阴爻,合称“两仪”.每次取两个,按不同顺序排列,生成“四象”;每次取三个,生成八卦(图4.5);每次取六个,则生成六十四卦.四象、人卦与六十四卦的排列,相当于组合数学中的有重排列:从n 种元素中每次取r个,共有nr种排列法.例如,在两种卦爻中每次取3个,共有23=8种排列,这就是八卦.德国数学家莱布尼茨(G.W.Leibniz,1646---1716)发明二进制后不久,见到了传教士白晋(J.Bouvet,1656---1730)从中国寄去的八卦.莱布尼茨认为,八卦中蕴含着二进制思想,因此惊叹不已.实际上,若把“--”和“--”两种卦爻用1和0代替,八卦就可表示为000(坤) 001(震) 010(坎) 011(兑)100(艮) 101(离) 110(巽) 111(乾)莱布尼茨说八卦是“流传于宇宙的科学中最古老的纪念物”,这项发明“对于中国人民实在是值得庆幸的事情”.5.早期的数学工具---算筹与规、矩算筹即用于计算的小竹棍(也有木质、骨质或金属材料的算筹),它是中国人创造的计算工具.春秋战国时代,算筹的使用已相当普遍,书中多有记载,如“孟子持筹而算之”(《十发》),“善计者不用筹策”(《老子》),等等.1954年在长沙的一座战国楚墓中挖出一个竹筒,内装竹棍40根,长短一致,约12厘米,是为算筹之实物.用筹进行计算称为筹算.据文献记载,筹式有纵横两种:(图中第一行为纵式,第二行为横式)算筹的摆法是纵横相间,从右到左:个位为纵,十位为横,百位为纵,千位为横……,遇零则空位.例如2561摆成308摆成筹算加减法与今珠算类似,从左到右逐位相加或相减即可.筹算乘除法的步骤稍微复杂一些.二数相乘(如48&amp;times;36)时,先用筹摆一数于上,一数于下,并使下数的末位和上数首位对齐(图4.6(1)),按从左到右的顺序用上数首位乘下数各位,把乘得的积摆在上下二数中间(图4.6(2)),然后将上数的首位去掉、下数向右移动一位(图4·6(3)),再以上数第二位乘下数各位,加入中间的乘积,并去掉上数第二位(图4.6(4)).直到上数各位用完,中间的数便是结果.筹算除法也分三层,上层是商;中层是被除数,叫实;下层是除数,叫法.算筹在中国数学史上占有非常重要的地位,在长达两千年的时间里,算筹一直是中国的主要计算工具,直到元明时代才逐渐被珠算所代替.筹算的优点是简便、灵活,用一些小竹木棍便可进行复杂的计算.它的缺点是中间步骤不能保留,因此不便于检验.另外,过分依赖于算具,也不利于数学的符号化和抽象化.规、矩是两种测绘工具.规即圆规,矩是直角拐尺,用来画直线形.商代甲骨文中已有规和矩的象形字,所以它们最迟在商代已经出现.春秋战国时期,这两种工具被普遍用于测量和几何作图.《周髀》是西汉(200BC~1AC)初期的一部天文、数学著作.髀是量日影的标杆(亦称表),因书中记载了不少周代的天文知识,故名《周髀》.唐初凤选定数学课本时,取名《周髀算经》.1.勾股定理在中国,《周髀算经》是第一部记载勾股定理的书.该书云:“求邪(斜)至日者,以日下为勾,日高为股,勾股各自乘,并而开方除之,2.等差数列《周髀算经》中的“七衡”便是一等差数列.七衡是七个等距离的里,书中给出计算各圆径的一般法则:“欲知次衡径,倍而增内衡之径.二之以增内衡径,得三衡径.次衡放(仿)此.”这相当于给出通项公式Dn=D1+(n-1)·2d,其中d为相邻两圆间的距离.3.内插法所谓内插法,是已知若干自变量所对应的函数值,求这些自变量之间其他自变量对应的函数值的一种方法,古代常用来推算日、月、五星(即金星、木星、水星、火星、土星)的行度,为制订历法服务.内插分两种---等间距内插和不等间距内插.等间距指的是自变量的间距相等.设自变量x,等间距h,函数关系为f,若函数值之差f(x+nh)-f(x+(n-1)h)(即一次差,其中n=1,2,…)为一不等于0的常数,则用一次内插法;若这些函数值之差的差(即二次差)为一不等于0的常数,则用二次内插法,依此类推.用现代数学的观点来看,n次内插法反映的是n次函数关系.《周髀算经》中的内插法是最简单的等间距一次内插法.已经测得二十四节气中冬至、夏至的日影&amp;#9312;长,推算其他节气的日影长.假定每两个节气的时间间隔相等,并以f(a),f(b)表示夏至及冬至的日影长,则有其中f(n)是从夏至到冬至的第n个节气的日影长,Δ被称为损益数.4.相似形与测量术《周髀算经》中记载着商高的“用矩之道”:“平矩以正绳,偃矩以望高,覆矩以测深,卧矩以知远,环矩以为圆,合矩以为方.”头一句是说用矩的一边测量一线是否直线,第五、六句是用矩画圆、画方的方法.第二、三、四句是相似直角三角形的应用:把矩的一边垂直向上去测量高度,把矩的一边垂直向下测量深度,把矩平放去测量地面上两点间距离.下面以第二句为例说明测量方法:设AB为矩的一边,BC是矩的另一边由顶点到视线的一段,AD为图4.8所示之可测距离,DE其中显然用到了相似原理,可见当时的人们已懂得相似三角形的一些性质了.《九章算术》一、成书背景中国数学经过长期积累,到西汉时期已有了相当丰富的内容.除《周髀算经》外,西汉初期出现了第一部数学专著---《算术书》,用竹简写成.全书共60多个标题,如“相乘”、“增减”、“少广”、“税田”、“金价”、“合分”等,标题下列有各种问题.《九章算术》的体例便受到《算术书》的影响.另外,从甘肃居延等地出土的竹简发现,西汉已有初步的负数及比例概念,面积和体积计算的知识也增多了.这些都为我国初等数学体系的形成准备了条件.《许商算术》和《杜忠算术》是《九章算术》之前不久成书的著作.许商,长安人,公元前32---前8年曾任西汉大司农、河堤都尉等官职.他参加过治水工作,精通天文历法和计算,著《许商算术》26卷.杜忠与许商同时代,著《杜忠算术》16卷.现传本《九章算术》约成书于西汉末年,作者不详,可能经多人之手而成.它是一部承前启后的著作,一方面总结了西汉及西汉以前的数学成果,集当时初等数学之大成;另一方面又对后世数学发展产生了深远的影二、内容与体例《九章算术》包括丰富的算术、代数和几何内容,全书共246题,几乎全是应用题.这些问题按不同的用途分为九卷,故名《九章算术》.下面简介各卷内容.卷一“方田”,38问,主要讲平面图形的计算,包括系统的分数算法.卷二“粟米”,46问,粮食交换中的比例问题.卷三“衰(cu&amp;#299;)分”,20问,比例算法在分配物资等问题中的应用.卷四“少广”,24问,开平方、开立方问题.卷五“商功”,28问,土木工程中的体积计算.卷六“均输”,28问,主要讲纳税和运输方面的计算问题,实际是比较复杂的比例算法.卷七“盈不足”,20问,算术中盈亏问题的解法.卷八“方程”,18问,主要讲线性方程组解法,还论及正负数概念及运算方法.卷九“勾股”,24问,勾股定理的应用.书中的各类问题都有统一解法,但没有证明.经后人验证,这些解法的绝大部分是正确的.各法以“术”名之,术文统御习题,这是本书体例的基本特点.例如,方田术“广从步数相乘得积步”,勾股术“勾股各自乘,并而开方除之,即弦”,便分别统御各方田问题及勾股问题.三、数学成就1.算术(1)分数运算《九章算术》方田章系统给出了分数四则运算法则,以及通分、约分、化带分数为假分数的方法,其步骤与现代一致.分子、分母有公约数时,可利用公约数来化简分数.《九章算术》提出一种“更相减损”法来求最大公约数:“副置分母子之数,以少减多,更相减损,求其等也.”即用分子和分母中的大数减去小数,互相减,减到余数与减数相等为止,该数便是原来两数的最大公约数.然后(1),从91减去49余42,如图4.9(2);从49减去42余7,如图4.9(3);从42依次减去7,到第5次余7,如图4.9(4).谓“欧几里得算法”在本质上是一样的.(2)比例算法《九章算术》的二、三、六、九各卷中,广泛使用比例算法来解决应用问题,并给出一般法则:“以所有数乘所求率为实,以所有率为法,实如法而一.”即这是由比例式所求数:所有数=所求率&amp;#8758;所有率得出的.书中称该算法为“今有术”,大概是因为这类问题的开头常冠以“今有”二字.例如:“今有丝一斤价值二百四十钱,今有钱一千三百二十八,问得丝几何?”依法列式除了这种最简单的比例问题外,书中还有连比例、复比例、配分法等复杂的比例问题.例如:“今有贷人千钱,月息三十.今有贷人七百五十钱,九日归之,问息几何?”这便是一个复比例问题,其中9日乘750钱为所有数,30钱为所求率,30日乘1000钱为所有率.实际上,《九章算术》几乎包括了算术中的全部比例内容.(3)盈不足术《九章算术》卷七专讲盈亏问题,解法称为盈不足术.例如:“人出八盈三,人出七不足四,求人数、物价各多少?”设每人出钱a1,盈b1;每人出钱a2,不足b2,人数为m,物价为n,则有这就是盈不足术的现代形式,其中各字母都是正数,分母也是正数.若a1<a2,则分母为a2-a1.将例题中数字代入,则这种方法的正确性很容易用现代解方程组的行列式法验证.2.代数(1)开方《九章算术》中载有开平方、开立方的方法.例如,欲求55225的平方根,摆筹式如图4.10(1)(改用阿拉伯数码表示),其中55225叫“实”(被开方数),最下面的1叫“借算”,代表最高项系数.此式实际上表示方程(由于上下标问题,所以修改了式子,用一些汉字说明)x的平方=55225.将“借算”向左移动,每一步移二位,移二步后停住,如图(2).于是,原方程变为10000倍x1的平方=55225.议得x1大于2小于3,就在实的百位上置2,作为平方根的第一位数.以议得的2乘10000得20000,放在实之下,借算之上,叫法.再以2乘法得40000,从实中减去,余15225,如图(3).把法加倍,向右移一位,变为4000,叫定法.把借算向右移二位,变为100,如图(4),这相当于方程100倍x2的平方+4000倍x的平方=15225.议得x2大于3而小于4,就以3为平方根的十位数.以3乘100得300,加入定法得4300;以3乘4300,从实中减去,余2325,如图(5).再以300与4300相加,得4600,向右移一位变为460,这是第三位方根的定法.把借算向右移二位,变为1;如图(6).这相当于方程x3的平方+460倍x3=2325.议得x3=5为平方根的个位,以5乘借算1,加入460得465.以5乘465,从实内减去,恰尽,得55625的平方根235,如图(7).从文字叙述来看,筹算开方法似乎很繁,实际摆筹运算是相当简便的.这种方法到宋代发展为增乘开方法,对高次方程解法产生了巨大影响.(2)正负数《九章算术》中不仅有正负数,而且还建立了正负数加减法则,即“正负术”.加法法则为:“异名相除,同名相益;正无入正之,负无入负之.”即异号两数相加,绝对值相减;同号两数相加,绝对值相加;0加正数为正,0加负数为负.类似地有减法法则:“同名相除,异名相益;正无入负之,负无入正之.”(3)线性方程组《九章算术》中的“方程”,实际是线性方程组.例如卷八第一题:“今有上禾三秉,中禾二秉,下禾一秉,实三十九斗;上禾二秉,中禾三秉,下禾一秉,实三十四斗;上禾一秉,中禾二秉,下禾三秉,实二十六斗.问上中下禾实一秉各几何?”(禾即庄稼,秉即捆,实即粮食.)依术列筹式如图4.11,它相当于三元一次方程组其中xy,z分别为上中下三等禾每捆打粮食的斗数.按《九章算术》解法,用(1)式x的系数3去乘(2)的各项,得6x+9y+3z=102.(4)用(4)减(1)二次,得5y+z=24.(5)再用(3)&amp;times;3,得3x+6y+9z=78.(6)(6)减(1),得4y+8z=39.(7)中把这种方法叫“直除法”,即连续相减法.它的原理与现在加减消元法一致,只是比较烦琐.《九章算术》中还有一道“五家共井”题,是说五户人家共用一口井,各家都有提水的绳子但都不够长,甲户的两条与乙户的一条合起来够用,乙户的三条和丙户的一条合起来够用,丙户的四条与丁户的一条合起来够用,丁户的五条与戊户的一条合起来够用,戊户的六条与甲户的一条合起来够用,问井深和各户的“一绳之长”.假定五户绳长依次为x,y,z,u,v,井深为a,则有该方程组有五个方程,六个未知数,所以是不定方程组.书中给出了它的一组解.3.几何《九章算术》中给出正方形、长方形、三角形、梯形、圆、弓形等常见图形的面积公式.圆的面积公式有三个,即其中c为周长,d为直径,取圆周率为3.书中的体积公式很多,包括立方体、长方体、棱柱、梭锥、棱台、圆柱、圆锥、圆台,其体积公式都与今一致.还给出一种比较复杂的几何体---刍童,即上下底面都是长方形的拟台体(图4.12)的体积公式&amp;nbsp;九章算术》对勾股定理的应用很广泛.它首先给出勾股定理的三种形式,即然后解决了几十个应用题.例如:“今有圆材不知大小,以锯锯之,深一寸,锯道长一尺,问径几何?”(图4.13)以r 为圆半径,由勾股定理得r的平方=5的平方+(r-1)的平方,解得r=13,倍之即圆径.在讨论勾股定理的过程中,《九章算术》提供了许多整勾股数,如5的平方+12的平方=13的平方等.《九章算术注》作者刘徽是三国时代(184~265)魏国人,籍贯山东,生卒年不详,约死于西晋初年.刘徽出身平民,终生未仕,被称为“布衣”数学家.刘徽在童年时代学习数学时,是以《九章算术》为主要读本的,成年后又对该书深入研究,于公元263年左右写成《九章算术注》,刘徽自序说:“徽幼习《九章》,长再详览.观阴阳之割裂,总算术之根源.探赜之暇,遂悟其意,是以敢竭顽鲁,采其所见,为之作注.”刘徽在研究《九章算术》的基础上,对书中的重要结论一一证明,对其错误予以纠正,方法予以改进,并提出一些卓越的新理论、新思想.《九章算术注》是刘徽留给后世的十分珍贵的数学遗产,是中国传统数学理论研究的奠基之作.刘徽还著有《重差》一卷,专讲测量问题.他本来把《重差》作为《九章算术注》的第十卷,唐代初年改为单行本,并将书名改作《海岛算经》,流传至今.1.算术(1)十进分数刘徽之前,计算中遇到奇零小数时,就用带分数表示,或者四舍五入.刘徽首创十进分数,用以表示无理根的近似值.这种记数法与现代刘徽用忽来表示,但a后各位就不必再命名了,刘徽称它们为“微数”,说:“微数无名者以为分子,其一退以十为母,其再退以百为母.退之弥下,其分弥细.”这种方法,与我们现在开平方求无理根的十进小数近似值的方法一致,即其中a1,a2,…,an是0至9之间的一位整数.(2)齐同术《九章算术》中虽有分数通分的方法,但没有形成完整理论,刘徽提出齐同术,使这一理论趋于完善.他说:“凡母互乘子谓之齐,群母相乘谓之同.”又进一步提出通分后数值不变的理论依据,即“一乘一除,适足相消,故所分犹存“法实俱长,意亦等也”.前句话的意思是,一个分数用同一个(非零)数一乘一除,其值不变;后句话的意思是,分数的分子、分母扩大同一倍数,分数值不变.刘徽指出,“同”即一组分数的公分母,“齐”是由“同”而来的,是为了使每个分数值不变.另外,刘徽还将齐同术引而伸之,用来解释方程及盈不足问题.2.代数(1)对正负数的认识《九章算术》成书后,正负数的运算越来越广泛,但究竟应该如何认识正负数,却很少有人论及.刘徽在《九章算术注》中首次给出正负数的明确定义:“今两算得失相反,要令正负以名之.”就是说以正负数表示得失相反的量.他还进一步阐述正负的意义:“言负者未必负于少,言正者未必正于多.”即负数绝对值未必少,正数绝对值未必大.另外,他又提出筹算中表示正负数的两种方法:一种是用红筹表正数,黑筹表负数;再一种是以算筹摆法的正、斜来区别正、负数.这两种方法,对后世数学都有深远影响.(2)对线性方程组解法的改进《九章算术》中用直除法解线性方程组,比较麻烦.刘徽在方程章的注释中,对直除法加以改进,创立了互乘相消法.例如方程组刘徽是这样解的:(1)&amp;times;2,(2)&amp;times;5,得(4)-(3),得21y=20(下略).显然,这种方法与现代加减消元法一致,不过那时用的是筹算.刘徽认为,这种方法可以推广到多元,“以小推大,虽四、五行不异也.”他还进一步指出,“相消”时要看两方程首项系数的同异,同则相减,异则相加.刘徽的工作,大大减化了线性方程组解法.(3)方程理论的初步总结刘徽在深入研究《九章算术》方程章的基础上,提出了比较系统的方程理论.刘徽所谓“程”是程式或关系式的意思,相当于现在的方程,而“方程”则相当于现在的方程组.他说:“二物者再程,三物者三程,皆如物数程之.并列为行,故谓之方程.”这就是说:“有两个所求之物,需列两个程;有三个所求之物,需列三个程.程的个数必须与所求物的个数一致.诸程并列,恰成一方形,所以叫方程.”这里的“物”,实质上是未知数,只是当时尚未抽象出未知数的明确概念.定义中的“皆如物数程之”是十分重要的,它与刘徽提出的另一原则“行之左右无所同存”,共同构成了方程组有唯一组解的条件.若译成现代数学语言,这两条即:方程个数必须与未知数个数一致,任意两个方程的系数不能相同或成比例.刘徽还认识到,当方程组中方程的个数少于所求物个数时,方程组的解不唯一;如果是齐次方程组,则方程组的解可以成比例地扩大或缩小,即“举率以言之”.对于方程组的性质,刘徽总结出如下诸条:“令每行为率”,即方程各项成比例地扩大或缩小,不改变方程组的解;“每一行中,虽复赤黑异算,无伤”,即方程各项同时变号,不改变方程组的解;“举率以相减,不害余数之课也,即两方程对应项相减,不改变方程组的解.很明显,刘徽对于线性方程组的初等变换,已经基本掌握了.不过,他没有考虑。

中国古代的数学成就

中国古代的数学成就

中国古代有许多重要的数学成就,以下是其中一些主要的方面:
十进制计数系统:中国古代发展出了十进制的计数系统,采用了符号0-9,并具有位置价值表示法,为后来的数学发展奠定了基础。

数字记数法:中国古代发明了竖式记数法,即将数字按位数竖直排列的方法,使得大数的表达更加简便。

《九章算术》:这是中国古代数学著作中最重要的一本,包含了广泛的数学知识,包括算术、代数、几何等方面的内容。

勾股定理:中国古代已经有发现和应用勾股定理的记录,早于欧洲的出现。

数学符号与记号:中国古代创造了许多数学符号和记号,如加号、减号、乘号、除号等,为数学表达和计算提供了便利。

日月经纬仪:中国古代发明了日月经纬仪,用于观测天体的位置和测定经度,对天文学和导航等领域产生了重要影响。

算盘:中国古代发明了算盘,用于进行计算,成为计算工具的重要代表,对于数学运算的发展起到了重要作用。

这些数学成就展示了中国古代数学的丰富与独特性,对世界数学的发展做出了重要贡献。

这些成就不仅在数学领域有影响,也渗透到了工程、天文学、农业和商业等多个领域。

中国古代数学的成就与衰落

中国古代数学的成就与衰落

中国古代数学的成就与衰落数学在中国历史久矣。

在殷墟出土的甲骨文中有一些是记录数字的文字,包括从一至十,以及百、千、万,最大的数字为三万;司马迁的史记提到大禹治水使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,而且知道“勾三股四弦五”;据说《易经》还包含组合数学与二进制思想。

2002年在湖南发掘的秦代古墓中,考古人员发现了距今大约2200多年的九九乘法表,与现代小学生使用的乘法口诀“小九九”十分相似。

算筹是中国古代的计算工具,它在春秋时期已经很普遍;使用算筹进行计算称为筹算。

中国古代数学的最大特点是建立在筹算基础之上,这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。

但是,真正意义上的中国古代数学体系形成于自西汉至南北朝的三、四百年期间。

《算数书》成书于西汉初年,是传世的中国最早的数学专著,它是1984年由考古学家在湖北江陵张家山出土的汉代竹简中发现的。

《周髀算经》编纂于西汉末年,它虽然是一本关于“盖天说”的天文学著作,但是包括两项数学成就——(1)勾股定理的特例或普遍形式(“若求邪至日者,以日下为句,日高为股,句股各自乘,并而开方除之,得邪至日。

”——这是中国最早关于勾股定理的书面记载);(2)测太阳高或远的“陈子测日法”。

《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;现在中学讲授的线性方程组的解法和《九章算术》介绍的方法大体相同。

注重实际应用是《九章算术》的一个显著特点。

该书的一些知识还传播至印度和阿拉伯,甚至经过这些地区远至欧洲。

《九章算术》标志以筹算为基础的中国古代数学体系的正式形成。

中国古代数学在三国及两晋时期侧重于理论研究,其中以赵爽与刘徽为主要代表人物。

赵爽是三国时期吴人,在中国历史上他是最早对数学定理和公式进行证明的数学家之一,其学术成就体现于对《周髀算经》的阐释。

中国古代数学的成就与衰落

中国古代数学的成就与衰落

中国古代数学的成就与衰落杜航旗一.摘要提起中国古代数学,相信大多数人只会想到一本本发黄的旧书,但就是这些书上的内容,曾经引领着世界数学文化的发展,奠定了现代数学的基础。

虽然中国古代数学最终走向衰落,但千年前的辉煌成就不曾磨灭,本文将介绍中国古代数学的发展及成就,分析衰落的原因。

二.关键词中国古代数学发展成就衰落三.正文1.中国古代数学发展在古代世界四大文明中,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)中国数学的起源(上古~西汉末期)古希腊学者毕达哥拉斯(约公元约前580~约前500年)有这样一句名言:“凡物皆数”。

的确,一个没有数的世界是不堪设想的。

祖先们先是结绳记数,然后又发展到“书契”,五六千年前就会写1~30的数字,到了2000多年前的春秋时代,祖先们不但能写3000以上的数学,还有了加法和乘法的意识。

在金文周《※鼎》中有这样一段话:“东宫迺曰:偿※禾十秭,遗十秭为廾秭,来岁弗偿,则付秭。

”这段话包含着一个利滚利的问题。

说的是,如果借了10捆粟子,晚点还,就从借时的10捆变成20捆。

如果隔年才还,就得从借时的10捆涨到40捆。

用数学式子表达即:10+10=2020×2=40除了在记数和算法上有了较大的进步外,祖先还开始把一些数字知识记载在书上。

春秋时代孔子(公元前551~前479)年修改过的古典书籍之一《周易》中,就出现了八卦。

这神奇的八卦至今在中国和外国仍然是人们努力研究和对象,它在数学、天文、物理等多方面都发挥着不可低估和作用。

到了战国时期,祖先们的数学知识已远远超出了会数1~3000的水平。

这一阶段他们在算术、几何,甚至在现代应用数学的领域,都开始了耕耘播种。

算术领域,四则运算在这一时期内得到了确立,乘法中诀已经在《管子》、《荀子》、《周逸书》等著作中零散出现,分数计算也开始被应用于种植土地、分配粮食等方面。

中国传统数学及其衰落

中国传统数学及其衰落

中国传统数学的特点及其衰落我要和大家分享的题目是中国传统数学的特点及其衰落,内容主要有两部分:中国传统数学的特点和中国传统数学衰落的原因。

周教授在前面已经非常详细地给我们介绍了中国传统数学的辉煌及其衰退,通过周教授的讲解和结合相关资料,我想和大家一起思考上面两个内容。

一、中国传统数学的特点(1)属于应用数学中国数学具有浓郁应用色彩,《孙子算经》中,“今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二,问物几何?”《张邱建算经》中“今有鸡翁一,直钱五;鸡母一,直钱三;鸡雏三,直钱一,凡百钱买鸡百只,问鸡翁、母、雏各几何?”等等类似例子在中国古代数学著作中非常多,都是与社会生活和生产密切相关而又普遍存在的问题,从以上这些可以知道,中国传统数学是不脱离社会生活与生产的实际、以解决实际问题为目标而发展的。

(2)以算法为中心中国传统数学有着强烈的算法精神。

着重算法的概括,不讲究命题的形式推导。

从生活和生产中提出问题,然后用一般性的计算方法解决问题。

如《九章算术》中的消元法,虽然问题的提出具体到特殊的“上中下禾实一秉各几何”,但是它的解题方法可以解一般性的方程。

(3)具有较强的社会性。

中国传统数学文化中,中国传统数学总是被打上中国哲学与古代学术思想的烙印,往往与术数交织在一起。

同时,数学教育与研究往往被封建政府所控制,唐宋时代的数学教育与科举制度、历代数学家往往是政府的天文官员,这些事例充分反映了这一性质。

(4)寓理于算,理论高度概括。

由于中国传统数学注重解决实际问题,而且因中国人综合、归纳思维的决定,所以中国传统数学不关心数学理论的形式化,但这并不意味中国传统仅停留在经验层次而无理论建树。

其实中国数学的算法中蕴涵着建立这些算法的理论基础,中国数学家习惯把数学概念与方法建立在少数几个不证自明、形象直观的数学原理之上,如平面几何中的“出入相补”原理、曲面体理论中的“截面原理”等等。

中国传统数学源远流长,成就辉煌,呈现出鲜明的“东方数学”色彩,对于世界数学发展的历史进程有着深远的影响,它曾经出现的辉煌是我们国人的骄傲。

中国古代数学的衰落及其原因(word文档良心出品)

中国古代数学的衰落及其原因(word文档良心出品)

中国古代数学的衰落及其原因文/汤博(3100100713)工信1006 摘要:中国传统数学源远流长,成就辉煌,呈现出鲜明的“东方数学”色彩,对于世界数学发展的历史进程有着深远的影响。

但到明代以后由于政治社会等种种原因,致使中国传统数学走向了衰落。

关键词:古代中国,数学; 衰落,原因中华名族,善良勤奋,睿智机敏,数学科学乃我之所长。

从公元前20世纪到14世纪,上下3000多年之间,我国在数学科学上取得了丰硕成果,为人类的科学文化做出辉煌贡献,不朽的数学典籍不胜枚举,著名的就有11部:《周髀算经》,《九章算术》,《海岛算经》,《孙子算经》,《张丘建算经》,《五曹算经》,《五经算术》,《缉古算经》,《数术记遗》,《夏侯阳算经》,《数书九章》,其中以《周髀算经》最早,而《九章算术》和《数书九章》最为有名。

同样,出于中国古代数学家之手的重要数学成果也非常多,还有不少是里程碑式的成就,例如:1.商高定理(勾股定理)2.刘徽与祖冲之的圆周率近似值3.祖暅定理4.一行的二次不等距内插法5.秦九韶的大衍求一术(中国剩余定理)6.杨辉三角7.李冶的天元术8.朱世杰的四元术与高阶等差级数,等。

有足够的史料证实,古代时的中国是世界上的第一数学强国。

但令人遗憾的是,从14世纪开始,中国数学开始走下坡路,到了清代前期,数学几乎成了中国文化教育界不被重视的冷门学科。

明代有的数学家甚至弄不懂朱世杰书中的内容,明清两代的数学家大都干一些前人(刘,祖,祖,僧,秦,杨,李,朱)著作和10本算经的注释工作,或编些已有结论的数学歌谣,或搞些珠算技术,这种抱残守缺的状态一直延续到19世纪。

而16世纪以来,欧洲数学异军突起,笛卡尔于1637年弄出个解析分析,牛顿(1661年)与莱布尼兹(1684年)发明了微积分,中国呢?一个尖锐而重要的问题是:中国古代数学为什么会衰落?首先,我们需要从中国古代数学的特点谈起。

1.中国古代数学长于计算,注重程序;于此相对应的负面影响是逻辑性较差,理论水平偏低。

中国古代数学的成就

中国古代数学的成就

中国古代数学的成就中国古代数学的成就摘要:中国古代数学具有悠久的传统。

在古代四大文明中,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。

关键词:中国古代;数学成就中国古代数学的成就包括圆周率、割圆术、十进位制计数法、算经十书、勾股定理、(测高、远、深的方法)测量太阳高度、祖冲之~祖暅父子、等间距二次内插公式、秦九韶的高次方程数值解法、杨辉三角和剁积术以及珠算圆周率古今中外,许多人致力于圆周率的研究与计算。

为了计算出圆周率的越来越好的近似值,一代代的数学家为这个神秘的数贡献了无数的时间与心血。

十九世纪前,圆周率的计算进展相当缓慢。

中国古算书《周髀算经》(约公元前2世纪)中有“径一而周三”的记载,认为圆周率是常数。

我国数学家刘徽在注释《九章算术》(263)时只用圆内接正多边形就求得π的近似值,也得出精确到两位小数的π值,他的方法被后人称为割圆术。

他用割圆术一直算到圆内接正192边形,得出π≈根号10(约为3.16)。

汉朝时,张衡得出π的平方除以16等于5/8,即π等于10的开方(约为3.162)。

虽然这个值不太准确,但它简单易理解,所以也在亚洲风行了一阵。

王蕃(229-267)发现了另一个圆周率值,这就是3.156,但没有人知道他是如何求出来的南北朝时代著名数学家祖冲之进一步得出精确到小数点后7位的π值(约5世纪下半叶),给出不足近似值3.1415926和过剩近似值3.1415927,还得到两个近似分数值,密率355/113和约率22/7。

他的辉煌成就比欧洲至少早了1000年。

其中的密率在西方直到1573才由德国人奥托得到,1625年发表于荷兰工程师安托尼斯的著作中,欧洲不知道是祖冲之先知道密率的,将密率错误的称之为安托尼斯率。

割圆术3世纪中期,魏晋时期的数学家刘徽首创割圆术,为计算圆周率建立了严密的理论和完善的算法,所谓割圆术,就是不断倍增圆内接正多边形的边数求出圆周长的方法。

中国传统数学衰落之解析

中国传统数学衰落之解析

中国传统数学衰落之解析中国传统数学是世界上最古老的数学系统之一,自公元前2000多年以来一直流传至今,曾经成为大多数亚洲国家数学发展的重要基础。

然而,随着欧洲数学模式的不断发展,越来越多的国家开始朝着现代数学的发展转变,中国传统数学在许多国家的教育体系中逐渐被淘汰,衰落也成为见证这一变化的象征。

那么,中国传统数学为什么要衰落,是什么原因导致了这一现象?首先,中国传统数学缺乏实用性。

与西方数学模式不同,中国传统数学基本上是一种哲学思考,思路更复杂,学习者在实际应用中很难在短时间内得出结果。

很多数学系统都需要数学家去深入思考一些内在规律,这就需要一些技术知识和深厚的数学知识,而大多数人却无法理解这些复杂的理论,所以,在实际应用中,传统数学遭到淘汰。

其次,对中国传统数学的缺乏重视是导致中国传统数学衰落的另一主要原因。

中国传统数学研究和教学在早期受到政府的支持,但随着外国数学技术的进入,政府开始将重心转向现代数学,传统数学的发展受到很大的影响。

许多传统数学的经典著作由于缺乏研究和教学资源而逐渐被遗忘,很多传统数学的学科也渐渐失去了影响力。

再次,中国传统数学的枯竭是导致中国传统数学衰落的一个重要原因。

毫无疑问,中国传统数学是一个庞大的学科,蕴藏着巨大的知识和智慧,但是随着科技的发展,许多传统数学的知识和技术已经过时,在现代社会中已经没有实际应用价值。

由于技术的限制,许多传统数学的研究已经停止,这也导致了传统数学的衰落。

最后,中国传统数学衰落的原因也取决于中国传统文化的衰落。

由于2000多年来传统数学和传统文化有着密不可分的联系,许多数学理论都在传统文化的框架下得以发展和深化,而随着现代文化的流行,传统文化很快成为被遗忘的概念,这也引发了中国传统数学的衰落。

综上所述,中国传统数学衰落的原因是多方面的,主要是由于缺乏实用性、重视不足、技术上的枯竭和传统文化的衰落所致。

在当今社会,我们应该以应对当今数学发展趋势的方式对待这种古老的数学学科,这样才能发挥传统数学的优势,使它的价值得到充分发挥。

略谈中国古代的数学成就

略谈中国古代的数学成就

略谈中国古代的数学成就摘要:中华文化源远流长,博大精深。

中国古代数学亦在其领域取得了非凡的成就,一些成就为世界数学的发张提供了借鉴,有些还一度引领世界的数学发展,下面将会介绍中国古代数学的发展及成就。

关键词:中国数学发展及起源圆周率勾股定理九章算术1.中国数学起源及发展1.1 西汉以前的中国数学《史记·夏本纪》大禹治水(公元前21世纪)中提到“左规矩,右准绳”,表明使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,而且知道“勾三股四弦五”。

考古学的成就,充分说明了中国数学的起源与早期发展。

西安半坡村遗址、殷墟商代甲骨文、算筹、龙山里耶秦简。

公元3-4世纪成书的《孙子算经》记载说:“凡算之法,先识其位,一纵十横,百立千僵,千十相望,万百相当。

”虽然中国传统数学的最大特点是建立在筹算基础之上,但是中国传统数学对人类文明的特殊贡献,这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。

1.2古代印度的数学古代和中世纪,富庶的南亚次大陆几乎不断地处于外族的侵扰之下,所以古代印度文化不可避免地呈现出多元复杂的背景,最显著的特色是其宗教性。

吠陀时期(公元前10-前3世纪)。

《吠陀》成书于公元前15-前5世纪,印度婆罗门教的经典。

残留的《吠陀》中有《绳法经》(前8-前2世纪),这是印度最早的数学文献。

阿育王石柱记录了现在阿拉伯数字的最早形态。

公元前2-公元3世纪的印度数学,可参考的资料主要是“巴克沙利手稿”,出现了完整的十进制数码,其中有“•”(点)表示0,有公元876年的“瓜廖尔石碑”为证。

由上文可见,中国的数学很早就发展起来了,为后面交通方式的发达后的传播打下了深厚的基础,对中国古代数学交流发展与世界数学的发展发挥了重大的作用。

2.圆周率2.1起源古希腊作为古代几何王国对圆周率的贡献尤为突出。

古希腊大数学家阿基米德(公元前287–212 年) 开创了人类历史上通过理论计算圆周率近似值的先河。

阿基米德从单位圆出发,先用内接正六边形求出圆周率的下界为3,再用外接正六边形并借助勾股定理求出圆周率的上界小于4。

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中国古代数学的成就与衰落
数学在中国历史久矣。

在殷墟出土的甲骨文中有一些是记录数字的文字,包括从一至十,以及百、千、万,最大的数字为三万;司马迁的史记提到大禹治水使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,而且知道“勾三股四弦五”;据说《易经》还包含组合数学与二进制思想。

2002年在湖南发掘的秦代古墓中,考古人员发现了距今大约2200多年的九九乘法表,与现代小学生使用的乘法口诀“小九九”十分相似。

算筹是中国古代的计算工具,它在春秋时期已经很普遍;使用算筹进行计算称为筹算。

中国古代数学的最大特点是建立在筹算基础之上,这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。

但是,真正意义上的中国古代数学体系形成于自西汉至南北朝的三、四百年期间。

《算数书》成书于西汉初年,是传世的中国最早的数学专著,它是1984年由考古学家在湖北江陵张家山出土的汉代竹简中发现的。

《周髀算经》编纂于西汉末年,它虽然是一本关于“盖天说”的天文学著作,但是包括两项数学成就——(1)勾股定理的特例或普遍形式(“若求邪至日者,以日下为句,日高为股,句股各自乘,并而开方除之,得邪至日。

”——这是中国最早关于勾股定理的书面记载);(2)测太阳高或远的“陈子测日法”。

《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;现在中学讲授的线性方程组的解法和《九章算术》介绍的方法大体相同。

注重实际应用是《九章算术》的一个显著特点。

该书的一些知识还传播至印度和阿拉伯,甚至经过这些地区远至欧洲。

《九章算术》标志以筹算为基础的中国古代数学体系的正式形成。

中国古代数学在三国及两晋时期侧重于理论研究,其中以赵爽与刘徽为主要代表人物。

赵爽是三国时期吴人,在中国历史上他是最早对数学定理和公式进行证明的数学家之一,其学术成就体现于对《周髀算经》的阐释。

在《勾股圆方图注》中,他还用几何方法证明了勾股定理,其实这已经体现“割补原理”的方法。

用几何方法求解二次方程也是赵爽对中国古代数学的一大贡献。

三国时期魏人刘徽则注释了《九章算术》,其著作《九章算术注》不仅对《九章算术》的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,而且系统地阐述了中国传统数学的理论体系与数学原理,并且多有创造。

其发明的“割圆术”(圆内接正多边形面积无限逼近圆面积),为圆周率的计算奠定了基础,同时刘徽还算出圆周率的近似值——“3927/1250(3.1416)”。

他设计的“牟合方盖”的几何模型为后人寻求球体积公式打下重要基础。

在研究多面体体积过程中,刘徽运用极限方法证明了“阳马术”。

另外,《海岛算经》也是刘徽编撰的一部数学论著。

南北朝是中国古代数学的蓬勃发展时期,计有《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学著作问世。

祖冲之、祖暅父子的工作在这一时期最具代表性。

他们着重进行数学思维和数学推理,在前人刘徽《九章算术注》的基础上前进了一步。

根据史料记载,其著作《缀术》(已失传)取得如下成就:①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
16世纪德国人鄂图(Otto)和荷兰人安托尼兹(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公式,并提出二立体等高处截面积相等则二体体积相等(“幂势既同则积不容异”)定理;欧洲17世纪意大利数学家卡瓦列利(Cavalieri)才提出同一定理……祖氏父子同时在天文学上也有一定贡献。

隋唐时期的主要成就在于建立中国数学教育制度,这大概主要与国子监设立算学馆及科举制度有关。

在当时的算学馆《算经十书》成为专用教材对学生讲授。

《算经十书》收集了《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》等10部数学著作。

所以当时的数学教育制度对继承古代数学经典是有积极意义的。

公元600年,隋代刘焯在制订《皇极历》时,在世界上最早提出了等间距二次内插公式;唐代僧一行在其《大衍历》中将其发展为不等间距二次内插公式。

从公元11世纪到14世纪的宋、元时期,是以筹算为主要内容的中国古代数学的鼎盛时期,其表现是这一时期涌现许多杰出的数学家和数学著作。

中国古代数学以宋、元数学为最高境界。

在世界范围内宋、元数学也几乎是与阿拉伯数学一道居于领先集团的。

贾宪在《黄帝九章算法细草》中提出开任意高次幂的“增乘开方法”,同样的方法至1819年才由英国人霍纳发现;贾宪的二项式定理系数表与17世纪欧洲出现的“巴斯加三角”是类似的。

遗憾的是贾宪的《黄帝九章算法细草》书稿已佚。

秦九韶是南宋时期杰出的数学家。

1247年,他在《数书九章》中将“增乘开方法”加以推广,论述了高次方程的数值解法,并且例举20多个取材于实践的高次方程的解法(最高为十次方程)。

16世纪意大利人菲尔洛才提出三次方程的解法。

另外,秦九韶还对一次同余式理论进行过研究。

李冶于1248年发表《测圆海镜》,该书是首部系统论述“天元术”(一元高次方程)的著作,在数学史上具有里程碑意义。

尤其难得的是,在此书的序言中,李冶公开批判轻视科学实践活动,将数学贬为“贱技”、“玩物”等长期存在的士风谬论。

公元1261年,南宋杨辉(生卒年代不详)在《详解九章算法》中用“垛积术”求出几类高阶等差级数之和。

公元1274年他在《乘除通变本末》中还叙述了“九归捷法”,介绍了筹算乘除的各种运算法。

公元1280年,元代王恂、郭守敬等制订《授时历》时,列出了三次差的内插公式。

郭守敬还运用几何方法求出相当于现在球面三角的两个公式。

公元1303年,元代朱世杰(生卒年代不详)著《四元玉鉴》,他把“天元术”推广为“四元术”(四元高次联立方程),并提出消元的解法,欧洲到公元1775年法国人别朱(Bezout)才提出同样的解法。

朱世杰还对各有限项级数求和问题进行了研究,在此基础上得出了高次差的内插公式,欧洲到公元1670年英国人格里高利(Gregory)和公元1676一1678年间牛顿(Newton)才提出内插法的一般公式。

14世纪中、后叶明王朝建立以后,统治者奉行以八股文为特征的科举制度,在国家科举考试中大幅度消减数学内容,于是自此中国古代数学便开始呈现全面衰退之势。

明代珠算开始普及于中国。

1592年程大位编撰的《直指算法统宗》是一部集珠算理论之大成的著作。

但是有人认为,珠算的普及是抑制建立在筹算基础之上的中国古代数学进一步发展的主要原因之一。

由于演算天文历法的需要,自16世纪末开始,来华的西方传教士便将西方一些数学知识传入中国。

数学家徐光启向意大利传教士利马窦学习西方数学知识,而且他们还合译了《几
何原本》的前6卷(1607年完成)。

徐光启应用西方的逻辑推理方法论证了中国的勾股测望术,因此而撰写了《测量异同》和《勾股义》两篇著作。

邓玉函编译的《大测》﹝2卷﹞、《割圆八线表》﹝6卷﹞和罗雅谷的《测量全义》﹝10卷﹞是介绍西方三角学的著作。

此外在数学方面鲜有较大成就取得,中国古代数学自此便衰落了。

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