《刘徽与海岛算经》中职数学(拓展模块)【高教版】

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刘 徽
制作者:林依然
刘徽
• 刘徽(约公元225年—295 年),汉族,山东邹平县 人,魏晋期间伟大的数学 家,被称为布衣数学家。 中国古典数学 理论的奠基 者之一。是中国数学史上 一个非常伟大的数学家, 他的杰作《九章算术注》 和《海岛算经》,是中国 最宝贵的数学遗产刘徽思 想敏捷,方法灵活,既提 倡推理又主张直观.他是 中国最早明确主张用逻辑 推理的方式来论证数学命 题的人.刘徽的一生是为
难读到老师的表情。认真听讲不单纯是指听老师说的话,把握老师的表情和语调之类的小细节也是很有必要的。说话比平时更用力,或者表情严肃地强调的那个部分几乎百分之百地会出现在考试中。但是如果坐在后面,那种重要的提示就全都错过了。

与此相反,如果坐在前面,首先心情就很不同,自己比别人靠前的感觉让你听课时的态度变得更积极。与老师眼神交会的机会增多,感觉就好像是老师在做一对一个人辅导。
言意思想等均是其科学思想的真实
体现刘徽集各家优秀思想方法,并加以创新 而用于数学研究,使以《九章算术》为代表 的中国传统数学发生了根本性的变化,并上 升到了一个新的阶段,他是遥遥领先于中国 传统数学 领域的杰出代表,也堪称是世 界数学泰斗。
刘徽的割圆术
圆周率计算上的有所突破,有赖于有效方法的诞生, 这种方法就是割圆术。刘徽经过深入研究,他发现圆内接 正多边形边数无限增加时,多边形周长可无限逼近圆周长, 从而创立了“割圆术”。
割圆术:“割之弥细,所失弥 少,割之又割,以至于不可割, 则与圆周合体而无所失矣。” 这可视为中国古代极限观念的 佳作
徽率(徽术)157/50即3.14
刘徽的割圆术
割圆术
• 刘徽在《九章算术•圆田术》注中,用割圆术证明 • 了圆面积的精确公式,并给出了计算圆周率的科 • 学方法。他首先从圆内接六边形开始割圆,每次 • 边数倍增,算到192边形的面积, • 得到π =157/50=3.14,又算到3072边形的面积, • 得到π =3927/1250=3.1416,称为“徽率”。
《海岛算经》
学《 提海
供岛
• 《海岛算经》是三国时代魏国数学家刘徽所著 的测量学著作,原为《刘徽九章算术注》第九卷
了算 数经 学》
勾股章内容的延续和发展,名为《九章重差图》,
基是 础中
附于《刘徽九章算术注》之后作为第十章。唐代
。国
将《重差》从《九章》分离出来,单独成书,按
最 早
第一题“今有望海岛”,取名为《海岛算经》,

关键是,出错了你就知道上课时应该重点听哪里,注意力自然就能集中了。

4、即便上课时不理解也不要放弃

有些同学觉得老师讲的听不懂,就干脆不再听讲,按照自己的方法去学习。其实这样做真的很傻,因为不听讲就非常容易和同学们的学习进度脱节,这就会直接导致考试时成绩下降。原因是,老师讲的内容不一定都在教材中体现,有相当一部分重点内容
③在勾股理论方面
逐一论证了有关勾股定理与解勾股形的计算原理,建立了相似勾股 形理论,发展了勾股测量术,通过对“勾中容横”与“股中容直”之类 的典型图形的论析,形成了中国特色的相似理论。
④在面积与体积理论方面 用出入相补、以盈补虚的原理及“割圆术”的极限方法提出了刘徽 原理,并解决了多种几何形、几何体的面积、体积计算问题。这些方面 的理论价值至今仍闪烁着余辉。
• 翻译:假设测量海岛,立两根表高均为5步,前后 相距1000步,令后表与前表在同一直线上,从前 表退行123 步,

人目著地观测到岛峰,从后表退行127步,人
目著地观测到岛峰,问岛高多少 岛与前表相距
多远?
• 由于前表去岛的距离不能直接测量,刘徽用同
样高度的表杆前后测量,表杆与地面垂直,人
眼贴地,望表杆顶和岛Байду номын сангаас山顶对齐,这时测得
2019/8/9
教学资料精选
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谢谢欣赏!
2019/8/9
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2、不要看书,要看老师的眼睛

只要老师不是在一味地读教材,那老师的“话”就不可能和你低头看着的教材上的“文字”一致。头脑聪明的学生,也许能做到既集中精神听老师的话,又集中精神看眼前书上的内容。可是实际上大部分的学生都做不到这一点。

认真听讲的第一个阶段就是上课时间无条件地“往前看”,上课的时候看书往往很容易开小差。摒除杂念,将视线从摊在眼前的书上移开。老师讲课的时候只看前面,集中注意力听老师嘴里说出来的话,那才是认真听讲的态度。
• 二是在继承的基础上提出了自己的创见。这方面主要体现为以下 几项有代表性的创见:
①割圆术与圆周率 他在《九章算术•圆田术》注中,用割圆术证明了圆面积的精确公式,并 给出了计算圆周率的科学方法。他首先从圆内接六边形开始割圆,每次边数倍 增,算到192边形的面积,得到π =157/50=3.14,又算到3072边形的面积,得 到π =3927/1250=3.1416,称为“徽率”。 ②刘徽原理 在《九章算术•阳马术》注中,他在用无限分割的方法解决锥体体积时, 提出了关于多面体体积计算的刘徽原理。 ③“牟合方盖”说 在《九章算术•开立圆术》注中,他指出了球体积公式V=9D3/16(D为球直 径)的不精确性,并引入了“牟合方盖”这一著名的几何模型。“牟合方盖” 是指正方体的两个轴互相垂直的内切圆柱体的贯交部分。 ④方程新术 在《九章算术•方程术》注中,他提出了解线性方程组的新方法,运用了 比率算法的思想。 ⑤重差术 在白撰《海岛算经》中,他提出了重差术,采用了重表、连索和累矩等测 高测远方法。他还运用“类推衍化”的方法,使重差术由两次测望,发展为 “三望”、“四望”。而印度在7世纪,欧洲在15~16世纪才开始研究两次测 望的问题。
• 今有望海岛,立两表,齐高三丈,前后相去千 步,令后表与前表三相直。从前表却行一百二 十三步,人目着地取望岛峰,与表末三合。从 后表却行一百二十七步,人目着地取望岛峰, 亦与表末三合。问岛高及去表各几何? 答曰: 岛高四里五十五步;去表一百二里一百五十步。
• 术曰:以表高乘表间为实;相多为法,除之。 所得加表高,即得岛高。求前表去岛远近者: 以前表却行乘表间为实;相多为法。除之,得 岛去表里数。

有的学生恰恰就是因为这一点,讨厌坐在前面。和老师眼神交会非常有负担,稍微做点儿小动作就会被老师发现,非常不方便。而且坐在前面说不定还会被问到一些难以回答的问题。

但是,那却是提升成绩最快的方法。学习要带有一定程度的紧张感,坐在前面,自然而然就会紧张起来。没有必要自己费心思集中精神,那种环境就能帮助你做到。虽然看上去好像不太方便,但其实那才是最便于学习的位置。
①在数系理论方面 用数的同类与异类阐述了通分、约分、四则运算,以及繁分数化简 等的运算法则;在开方术的注释中,他从开方不尽的意义出发,论述了 无理方根的存在,并引进了新数,创造了用十进分数无限逼近无理根的 方法。
②在筹式演算理论方面
先给率以比较明确的定义,又以遍乘、通约、齐同等三种基本运算 为基础,建立了数与式运算的统一的理论基础,他还用“率”来定义中 国古代数学中的“方程”,即现代数学中线性方程组的增广矩阵。

鉴于刘徽的巨大贡献,所以不少
书上把他称作 中国数学史上的“牛顿”。

刘徽的工作,不仅对中国古代数学发
展产生了深远 影响,而且在世界数学史上也确立
了崇高的历史地位,成为中国传统数学理论体系的
奠基者之一。
《九章算术》
《九章算术》约成书于东汉之初,共 有246个问题的解法。在许多方面: 如解联立方程,分数四则运算,正负





• 告往知来,举一反三

• 异辞

• 触类而长,靡所不入 • 出入相补,各从其类
理 论
编者语
• 要如何做到上课认真听讲?

我们都知道一个人的注意力集中时间是有限的,一节课45分钟如何保持时时刻刻都能认真听讲不走神呢?

1、往前坐

坐的位置越靠后,注意力就越难集中。老师不会注意到你的事实可以让你不再紧张,放心去做别的事情。坐在后面,视线分散,哪怕你是在看老师,如果有人移动,你的视线就会飘到那个同学的后脑勺上去,也就无法集中注意力。 而且,坐在后面很
是老师在上课时补充讲解的,如果不听讲很可能就会错过这些重点。

所以,上课的时间一定要专注于课堂,决不能打开别的习题集去学习,这样才是高效率的学习,才是提高成绩最快的方法。因此,困难也要先听课,那对你将来的自学一定会很有帮助,哪怕你只是记住了一些经常出现的术语,上课的内容好像马上就忘光
了,但等到你日后自己学习的时候,也能让你回想起很多内容。
的 一
是《算经十书》之一。


• 刘徽《海岛算经》“使中国测量学达到登峰造极
量 数
的地步”[1],使“中国在数学测量学的成就,超

越西方约一千年”(美国数学家弗兰克·斯委特
事 着
兹语)[2]





《海岛算经》
《海岛算经》共九问。都是用表尺重复从不同位置 测 望,取测量所得的差数,进行计算从而求得山高或谷 深,这就是刘徽的重差理论。《海岛算经》中,从题目文 字可知所有计算都是用筹算进行的。“为实”指作为一个 分数的分子,“为法”指作为分数的分母。所用的长度单 位有里、丈、步、尺、寸;1里=180丈=1800尺;1丈=10 尺:1步=6尺,1尺=10寸。
论体系的奠基者之一。如他说:“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”。又说:“析理以辞,解体用图。庶亦 约而能周,通而不黩,览之者思过半矣。” 其精
髓是言必有据。
《九章算术注》中所蕴涵的科学思想可谓极其 深邃.逻辑思想、重验思想、极限思想、求 理思想、创新思想、对立统一思想和

低着头,心情就放松了,但那种放松对学习一点好处也没有,之所以会放松,就是因为觉得即便是自己开小差,老师也不知道。如果你往前看,不时地和老师眼神交会一下,注意力必然会集中起来。和老师眼神交汇的那种紧张感会让你注意力集中,并充
实地听完整堂课。

3、课前预习

课前预习新课内容,找出不理解的地方标记下来。预习后尝试做课后练习题,不要怕出错,因为老师还没有讲,出错也是正常的。
数运算,几何图形的体积面积计算等, 都属于世界先进之列。
但因解法比较原始,缺乏必要的 证明,刘徽则对此均作了补充证明
方田 粟米 衰分 少广 商功
均输 盈不足 方程 勾股
以筹算为基础的中国古代 数学体系正式形成
• 据《隋书·律历志》称:“魏陈留王景元四年(263) 刘徽注《九章》”。他在长期精心研究《九章算术》的基 础上,采用高理论,精计算,潜心为《九章》撰写注解文 字。他的注解内容详细、丰富,并纠正了原书流传下来的 一些错误,更有大量新颖见解,创造了许多数学原理并严 加证明,然后应用于各种算法之中,成为中国传统数学理
在白撰《海岛算经》中,刘徽提出了重差术,采用了重 表、连索和累矩等测高测远方法。他还运用“类推衍化” 的方法,使重差术由两次测望,发展为“三望”、“四 望”。而印度在7世纪,欧洲在15~16世纪才开始研究两 次测望的问题。
1 望海岛2 望松生山上3 南望方邑4 望深谷5 登山望楼 6 南望波口7 望清渊8 登山望津9 登山临邑
=FH-DG 表间=DF 岛高=AB 前表去岛远近=BD 可见中国古代测量学的意境之深,功用之广”。
• 依法得岛高AB=CDxDF/(FH-DG)+CD
刘徽《海岛算经》的测量术,实比欧洲早一千 三百至一千五百年。
• 前表去岛远近BD=DGxDF/(FH-DG)
总结:刘徽的数学成就
• 一是清理中国古代数学体系并奠定了它的理论基础。 这方面集中体现在《九章算术注》中。它实已形成为 一个比较完整的理论体系:
人眼和前表杆的水平距离叫“前表却
行”DG=123步;再将表杆往后移动,两彪杆间 《中国数学大系》一书中评价《海岛算经》:
距称为“表间”=1000步,依法测出“后表却 行”FH=127步。
“使中国测量学达到登 峰造极的地步。在西 欧直到16,17世纪,才出现二次测量术的记
• 表高 =CD, 前表却行=DG 后表却行=FH 相多 载,到18世纪,才有了三、四次测量之术,
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