数学史数学的起源

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▪ 卢佛尔博物馆收藏的一块泥版发现有两个级数问题.
1 2 2 2 3 2 12 0 1 1 1 0 2 1 2 10
3 3
美索不达米亚
▪ 普林顿322号
美索不达米亚
▪ 普林ห้องสมุดไป่ตู้322号
美索不达米亚
▪ 普林顿322号
胡夫金字塔
所有这些都显示了埃及数学是实用数学,他们
在命题证明方面几乎没有什么进展,不过他们常 常对问题的数值结果加以验证。
▪ 埃及文明在历代王朝更迭中表现出一种静止的特性。
▪ 莱茵德纸草书和莫斯科纸草书中的数学,就像祖传家宝 一样世代相传,在数千年漫长的岁月中很少变化。
▪ 公元前4世纪希腊人征服埃及以后,这一古老的数学文化 完全被蒸蒸日上的希腊数学所取代。
▪ 柯西在临终之前所说的一句话:
人总是要死的,但是他们的业绩永存。
欧拉
▪ 欧拉,全名是莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler,17071783),1707年出生在瑞士的巴塞尔城。18世纪最优秀 的数学家,也是历史上最伟大的数学家之一,被称为 “分析的化身”。欧拉是18世纪科学界的代表人物,是 那个时代的巨人。他是历来最有才华、最博学的人物之 一,也是历史上最多产的一位数学家。
数学史数学的起源
▪ 2.人类对数的意识

1)建立一一对应关系,产生数的概念.

2)数(shǔ)数,解决原始计数,促使数的概念
的萌发.又通过记数而产生数字,进一步完善数的概念
▪ 结绳记事 结绳记数 ▪ 狼骨
数学的起源
二、古代主要的记数系统
▪ 古埃及的象形数字 ▪ 巴比伦的楔形数字 ▪ 中国的甲骨文数字 ▪ 玛雅数字
▪ 埃及的数学原典就是由象形文字书写而成,其中,对考 察古埃及数学有重要价值的是“莱因德纸草书”,这部
纸草书是在埃及古都---底比斯(Thebes)的废墟中发现 的.1858年由莱因德购买,尔后,遗赠给伦敦大英博物 馆.因此, 叫做莱因德纸草书.这种纸草书长约550厘 米、宽33厘米,摹本出版于1898年.
埃及
▪ (1)算术
▪ 关于加减法,主要用叠加法,即增加或减少一些记号. ▪ 关于乘除法,将其化成叠加步骤来进行.
▪ (2)代数
埃及
▪ 主要来源于一些实际问题,如考虑面包的成分和啤酒的
浓度,牛和家禽的饲料混和比例及谷物贮藏,大部分是
用一元一次方程来解决. “已知‘堆’与七分之一‘堆’相加得19,求‘堆’的 值”.
欧拉
▪ 欧拉渊博的知识,无穷无尽的创作精力和空前丰富的 著作,都是令人惊叹不已的!他从19岁开始发表论文, 直到76岁,半个多世纪写下了浩如烟海的书籍和论文。 据统计他那不倦的一生,共写下了856篇论文,专著32部, 其中分析、代数、数论占40%,几何占18%,物理和力 学占28%,天文学占11%,弹道学、航海学、建筑学等 占3%,彼得堡科学院为了整理他的著作,足足忙碌了四 十七年。
辑学家亚里士多德(Aristotle,公元前384---约前322)在其《形而上
学》一书中指出“之所以在埃及能够产生数学,是受到上帝的恩
赐.”对此,恩格斯在《反杜林论》中明确指出:“数学是人的需
要中产生的,是从丈量土地和测量容积,从计算时间和制造器皿产 生的.”事实上,埃及的数学产生,符合恩格斯的精辟阐述.
玛雅金字塔
玛雅数字
▪ 罗马数字是最早的数字表示方式,比阿拉 伯数字早2000多年。起源于罗马。
▪ 如今我们最常见的罗马数字就是钟表的表 盘符号:I , II , III ,IV ,V ,VI ,VII , VIII ,IX ,X ,XI ,XII 。
数学的起源
三、历史上数的进制问题
▪ 主要与人们生产生活中对应的匹配有关。 ▪ (1)十进制,由于人的手指的使用。如英语中的名称:one,two,… ▪ (2)五进制,由于手的缘故。如现在一些南美的部落。 ▪ (3)十二进制,由于与量度有关,可能由于一年大约有12个朔望月,
玛雅
▪ 玛雅文明是南美洲古代印第安人文明的 杰出代表,以印第安玛雅人而得名。主 要分布在墨西哥南部、危地马拉、巴西、 伯利兹以及洪都拉斯和萨尔瓦多西部地 区。
▪ 玛雅文明在物质文化、科学艺术等方面 有很大成就。
▪ 玛雅文明约形成于公元前1500年,公 元前400年左右建立早期奴隶制国家, 公元3~9世纪为繁盛期,15世纪衰落, 最后为西班牙殖民者摧毁,此后长期湮 没在热带丛林中。
欧拉
▪ 欧拉不但重视教育,而且重视人才。当时法国的拉格朗 日只有19岁,而欧拉已48岁。拉格朗日与欧拉通信讨论" 等周问题",欧拉也在研究这个问题。后来拉格朗日获得 成果,欧拉就压下自己的论文,让拉格朗日首先发表, 使他一举成名。
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▪ 古埃及人创造出了几套文字,其中一套是象形文
字.“象形文字”这个词源于希腊文,意思是神圣的文 字.直到基督降生的年代,埃及在纪念碑文和器皿上还 刻有象形字.自公元前2500年左右起,开始使用象形文 字的缩写,称作僧侣文(hieraticwriting).
象形文字记号
▪ 1、2、3、4、5
▪ 单位分数 ▪ 分数分解
图形.量是在人们生产实践中不断地量(liáng)出来的结果.
古老的埃及
古埃及样式花纹图案矢量素材
1、2 河谷文明与早期数学
一、埃及数学
▪ 埃及是数学古国,被人们认为是数学产生的最早国家之一,因此, 在研究数学历史的时候,必须提及埃及的数学.

对埃及数学的产生,曾有过各种不同的看法,例如,希腊的逻
莱因德纸草书用很大的篇幅来记载2/N(N从5到 101)型的分数分解成单位分数的结果。为什么要这 样分解以及用什么方法去分解,到现在还是一个谜。 这种繁杂的分数算法实际上阻碍了算术的进一步发 展。
纸草书还给出圆面积的计算方法:将直径减 去它的1/9之后再平方。计算的结果相当于用 3.1605作为圆周率,不过他们并没有圆周率这个 概念。根据莫斯科纸草书,推测他们也许知道正四 棱台体积的计算方法。总之,古代埃及人积累了一 定的实践经验,但还没有上升为系统的理论。
▪ 到今几乎每一个数学领域都可以看到欧拉的名字,从 初等几何的欧拉线,多面体的欧拉定理,立体解析几何 的欧拉变换公式,四次方程的欧拉解法到数论中的欧拉 函数,微分方程的欧拉方程,级数论的欧拉常数,变分 学的欧拉方程,复变函数的欧拉公式等等数不胜数。欧 拉的兴趣十分广泛,他研究过天文学、物理学、航海学、 建筑学、地质学、化学等等,在这些领域,欧拉也留下 了大量的论文、著作。
研究埃及数学的依据
▪ ▪ ▪
▪ 埃及最古老的文字是象形文字,后来演变成一种较简单的书写 体,通常叫僧侣文。除了这两卷纸草书外,还有一些写在羊皮 上或用象形文字刻在石碑上和木头上的史料,藏于世界各地。 两卷纸草书的年代在公元前1850~前1650年之间,相当于中 国的夏代。
单位分数之和:
71111 1 296 245887232
通过逐次加倍的程序来实现的,在除法运算中,埃及人 将加倍程序倒过来执行,即除数取代了被除数的地位而 被拿来逐次加倍。
▪ ☆(3) 尼罗河泛滥后的土地重新测量给埃及人带来了 赠礼——几何学 。在纸草书中可以找到正方形,矩形, 等腰梯形等图形面积的正确公式。 P21
▪ ☆(4) 埃及人在体积计算中达到了很高水平,这表现 在对金字塔的建造及计算方面。
(六十进制)
美索不达米亚
▪ (1)相当于给出了毕达哥拉斯三元数组,即
a 2 u,b v u 2 v 2 ,c u 2 v 2
▪ (2)相当于给出了正割的平方表.
下面介绍两位大家比较熟悉的数学家: 柯西 和 欧拉。
柯西
▪ 柯西(Cauchy,Augustin Louis 1789-1857),出生生 于巴黎,在数学领域,有很高的建树和造诣。很多数学 的定理和公式也都以他的名字来称呼,如柯西不等式、 柯西积分公式...他在纯数学和应用数学的功力是相当深厚 的,在数学写作上,他是被认为在数量上仅次于欧拉的 人,他一生一共著作了789篇论文和几本书。
欧拉
▪ 1735年,过度的工作使他得了眼病,并且不幸右眼失明 了,这时他才28岁。 1741年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的 邀请,到柏林担任科学院物理数学所所长,直到1766年, 后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡,不料 没有多久,左眼视力衰退,最后完全失明。不幸的事情 接踵而来,1771年彼得堡的大火灾殃及欧拉住宅,带病 而失明的64岁的欧拉被围困在大火中,虽然他被别人从 火海中救了出来,但他的书房和大量研究成果全部化为 灰烬了
也可能由于12能被许多整数整除。如1英尺是12英寸,钟有12个小 时,古代的一英磅是12盎斯,1先令是12便士,一打是12个。
数学的起源
▪ (4)二十进制,可能由于人类手脚合起来的缘故。如玛 雅人。
▪ (5)六十进制,古代巴比伦人使用过。
数学的起源
四、形与几何知识的积累
▪ 产生于人类改造客观世界的结果,并与当时宗教有着密切的联系. ▪ 1. 宗教绘画为图形几何化创造条件. ▪ 2. 生产实践加深和扩大了对几何图形的认识,形成抽象意义的几何
方法.由此出现倒数表.
美索不达米亚
▪ 关于开方,表现相当高程序化的算法,即二分法,并将 其制成数表.
▪ 例如,在耶鲁大学收藏的一块古巴比伦泥版载有 2 的
近似值.
美索不达米亚
▪ 代数
▪ 主要体现在用文字叙述的代数学,有相当于代入法和配方法来解二 次方程,还讨论了某些三次方程和双二次方程.
▪ 例如,“已知依几布姆比依古姆大7,问依几布姆和依古姆各为多
▪ 其方法相当于现代的试位法.
美索不达米亚
美索不达米亚
美索不达米亚
(1)算术
▪ 主要体现在商业数学与农用数学,显示出古代人们高水平的计算能 力.
▪ 关于加减法,采取加上或减去某些基本记号. ▪ 关于乘法,主要是整数的乘法,相当于用乘法对加法的分配律. ▪ 如乘以37,先是乘以30,另外再乘以7,然后,把结果相加. ▪ 关于除法,也主要是整数除以整数的运算,采用乘以除数的倒数的
▪ 两部纸草书中的问题,大部分来自现实生活,从这两部 纸草书中可以看出埃及数学有如下几个突出的成就:
▪ ☆(1)单位分数的研究

从纸草书中的记载可以看出埃及人对单位分数研究
的较为透彻,且被广泛使用,这成为埃及数学一个重要
而有趣的特色。
▪ ☆(2) 加法为基本算术运算 埃及人最基本的算术运算是加法运算,乘法运算是
欧拉
▪ 沉重的打击,仍然没有使欧拉倒下,他发誓要把损失夺 回来。欧拉完全失明以后,虽然生活在黑暗中,但仍然 以惊人的毅力与黑暗搏斗,欧拉的记忆力也确实罕见, 他能够完整地背诵出几十年前的笔记内容,数学公式当 然更能背诵如流。欧拉总是把推理过程想得很细,然后 口授,由他的长子记录。他用这种方法又发表了论文4 00多篇以及多部专著,这几乎占他全部著作的半数以 上。直到逝世,竟达17年之久。
记载着古埃及数学的另一部古典书籍是莫斯科纸草书,此书是 由俄罗斯收藏者于1893年获得的.约20年后,即1912年转藏于莫斯 科图书馆.这部纸草书长约550厘米、宽8厘米,共记载着25个问 题.由于卷首遗失,书名无法考证.
俄罗斯历史学家古拉叶夫(1868---1920)于1917年和斯特卢威 1891---1964)于1930年对莫斯科纸草书进行了研究,后-者完成了出 版工作,对进一步研究埃及的数学提供了方便.
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