數學的由來簡介
數學本身是一個歷史的概念,數學的內涵隨著時代的變化而變化,給數學下一個一勞永逸的定義是不可能的。我們在這里就從歷史的角度來談談“什么是數學”這個問題。以下是小編為大家分享的數學的由來簡介,歡迎借鑒!
數學:這一詞在西方源自于古希臘語,其有學習、學問、科學,以及另外還有個較狹隘且技術性的意義。古希臘人在數學中引進了名稱,概念和自我思考,他們很早就開始猜測數學是如何產生的。雖然他們的猜測僅是匆匆記下,但他們幾乎先占有了猜想這一思考領域。
數學是研究現實世界空間形式和數量關系的一門科學。它包括算術、代數、幾何、三角、解析幾何、微積分等等。小學數學是指算術和簡易代數及幾何初步知識。
數學科學伴隨著人類社會的發展,也有它自身發展的歷程。前蘇聯科學院院士A·H·柯爾莫戈洛夫曾把數學發展史劃分為四個階段:第一個階段的前期產生自然數概念、計算方法和簡單的幾何圖形,后期出現數的寫法、數的算術運算、某些幾何圖形的運用,解答簡單的代數題目;第二個階段逐漸形成了初等數學的分支,即算術、代數、幾何、三角;第三個階段建立了解析幾何、微積分、概率論等學科;第四個階段出現計算機學科,以及應用數學的眾多分支、純數學的若干問題的重大突破等。
我國數學在世界數學發展史上,有它卓越的貢獻。早在遠古時代,人們就用繩結表示事物的多少,在彩陶中繪有大量的直線、三角、圓、方、菱形、五邊形、六邊形等對稱圖案,在房屋遺址的基地上,亦發現幾何圖形,表明遠古的人們在一定程度上已經具有數和形的概念。
在新石器時期的彩陶缽上,有多種刻畫符號,其中丨、×、+等,很可能是我國最早的記數符號。產生文字之后,在殷商的甲骨文中出現了記數的專用文字和十進制記數法,并且運用規和矩作為簡單的繪圖和測量工具。《前漢書·律歷志》記載了用竹棍表示數和計算的方法,稱為算籌和籌算。在春秋早期乘法口訣被稱為“九九”歌,已經成為很普通的知識。
春秋戰國時期,學術繁榮,產生了相當精彩和可貴的數學思想;公元前6世紀,已經有了關于簡單體積和比例分配問題的算法,在《考工記》中記載了分數和角度的資料;到秦始皇時,統一了度量衡,并且基本上采用了十進制的度量單位,在《墨經》中提出了幾何名詞的定義和幾何命題等。《杜忠算術》和《許商算術》是最早的數學專著,但這兩部書都失傳了。至今仍保留的古代數學專著是《算數書》,全書共有60多個小標題、90多個題目,書中內容涉及了整數和分數的四則運算、比例問題、面積和體積問題等、并且含有“合分”、“少廣”等數學思想。
大約公元前1世紀完成了《周髀算經》(書中大部分內容于公元前7到6世紀完成),書中記述了矩的用途、勾股定理及其在測量上的應用,相似直角三角形對應邊成比例的定理、開平方問題、等差級數問題,應用古“四分歷”計算相當復雜的分數運算等,此書為重要的寶貴文獻。
古代數學的著名著作是《九章算術》,大約成書于公元1世紀東漢初年,全書列舉了246個數學問題及解決問題的方法。共有九章:第一章“方田”介紹土地面積的計算、含有正方形、矩形、三角形、梯形、圓、環等面積公式,弓形面積和球形表面積的近似公式,還有分數四則運算法則、約分、通分、求最大公約數等方法;第二章“粟米”介紹了各種糧食折算的比例問題,及解比例的方法,稱為“今有術”;第三章“衰(Cuǐ)分”介紹了按等級分配物資或按一定標準攤派稅收的比例分配問題、等差數列和等比數列問題等;第四章“少廣”介紹了已知正方形面積或正方體體積,求邊長或棱長的開平方或開立方的方法,已知球的體積求直徑的問題等;第五章“商功”介紹了立體體積計算,包括長方體、棱柱、棱錐、棱臺、圓柱、圓錐、圓臺、楔形體等體積的計算公式;第六章“均輸”介紹了計算按人口多少、物價高低、路程遠近等條件,合理攤派稅收、民工的正比、反比、復比例、等差級數等問題;第七章“盈不足”介紹了盈虧類問題的算法;第八章“方程”介紹了一次聯立方程問題,引入了負數的概念,及正負數的加減法則;第九章“勾股”介紹了勾股定理的應用和簡單的測量問題,其后,歷史上著名數學家劉徽、祖沖之、李淳風、賈憲等,都曾經深入研究和注釋過《九章算術》并且提出許多新的概念和新的方法。在諸如勾股定理的證明、重差術、割圓術、圓周率近似值、球的體積公式、二次和三次方程的解法。同余式和不定方程的解法等方面做出了重要的`新貢獻。
我國古代數學專著有《勾股圓方圖注》、《九章算術注》、《孫子算經》、《五經算術》、《綴術》等。特別應該指出的是,劉徽在《九章算術注》中對《九章算術》的大部分數學方法作了嚴密的論證,對于一些數學概念提出了明確的解釋,為中國數學發展奠定了堅實的理論基礎。祖沖之在《綴術》中得出了比劉徽所提出的值更精密的圓周率,成為舉世公認的重大成就。賈憲在《黃帝九章算法細草》中提出的“開方作法本源”圖和增乘開方法,以及《孫子算經》中的“孫子問題”,《張邱建算經》中的“百雞問題”、珠算盤和珠算術等等,均在世界數學發展史上有深遠影響。
拓展:中國古代數學名著簡介
中國古代數學,和天文學以及其他許多科學技術一樣,也取得了極其輝煌的成就。可以毫不夸張地說,直到明代中葉以前,在數學的許多分支領域里,中國一直處于遙遙領先的地位。中國古代的許多數學家曾經寫下了不少著名的數學著作。許多具有世界意義的成就正是因為有了這些古算書而得以流傳下來。這些中國古代數學名著是了解古代數學成就的豐富寶庫。
例如現在所知道的最早的數學著作《周髀算經》和《九章算術》,它們都是公元紀元前后的作品,到現在已有兩千年左右的歷史了。能夠使兩千年前的數學書籍流傳到現在,這本身就是一項了不起的成就。
開始,人們是用抄寫的方法進行學習并且把數學知識傳給下一代的。直到北宋,隨著印刷術的發展,開始出現印刷本的數學書籍,這恐怕是世界上印刷本數學著作的最早出現。現在收藏于北京圖書館、上海圖書館、北京大學圖書館的傳世南宋本《周髀算經》、《九章算術》等五種數學書籍,更是值得珍重的寶貴文物。
從漢唐時期到宋元時期,歷代都有著名算書出現:或是用中國傳統的方法給已有的算書作注解,在注解過程中提出自己新的算法;或是另寫新書,創新說,立新意。在這些流傳下來的古算書中凝聚著歷代數學家的勞動成果,它們是歷代數學家共同留下來的寶貴遺產。
《算經十書》
《算經十書》是指漢、唐一千多年間的十部著名數學著作,它們曾經是隋唐時候國子監算學科(國家所設學校的數學科)的教科書。十部算書的名字是:《周髀算經》、《九章算術》、《海島算經》、《五曹算經》、《孫子算經》、《夏侯陽算經》、《張丘建算經》、《五經算術》、《緝古算經》、《綴術》。
這十部算書,以《周髀算經》為最早,不知道它的作者是誰,據考證,它成書的年代當不晚于西漢后期(公元前一世紀)。《周髀算經》不僅是數學著作,更確切地說,它是講述當時的一派天文學學說──“蓋天說”的天文著作。就其中的數學內容來說,書中記載了用勾股定理來進行的天文計算,還有比較復雜的分數計算。當然不能說這兩項算法都是到公元前一世紀才為人們所掌握,它僅僅說明在現在已經知道的資料中,《周髀算經》是比較早的記載。
對古代數學的各個方面全面完整地進行敘述的是《九章算術》,它是十部算書中最重要的一部。它對以后中國古代數學發展所產生的影響,正像古希臘歐幾里得(約前330—前275)《幾何原本》對西方數學所產生的影響一樣,是非常深刻的。在中國,它在一千幾百年間被直接用作數學教育的教科書。它還影響到國外,朝鮮和日本也都曾拿它當作教科書。
《九章算術》,也不知道確實的作者是誰,只知道西漢早期的著名數學家張蒼(前201—前152)、耿壽昌等人都曾經對它進行過增訂刪補。《漢書?藝文志》中沒有《九章算術》的書名,但是有許商、杜忠二人所著的《算術》,因此有人推斷其中或者也含有許、杜二人的工作。1984年,湖北江陵張家山西漢早期古墓出土《算數書》書簡,67 推算成書當比《九章算術》早一個半世紀以上,內容和《九章算術》極相類似,有些算題和《九章算術》算題文句也基本相同,可見兩書有某些繼承關系。可以說《九章算術》是在長時期里經過多次修改逐漸形成的,雖然其中的某些算法可能早在西漢之前就已經有了。正如書名所反映的,全書共分九章,一共搜集了二百四十六個數學問題,連同每個問題的解法,分為九大類,每類算是一章。
從數學成就上看,首先應該提到的是:書中記載了當時世界上最先進的分數四則運算和比例算法。書中還記載有解決各種面積和體積問題的算法以及利用勾股定理進行測量的各種問題。《九章算術》中最重要的成就是在代數方面,書中記載了開平方和開立方的方法,并且在這基礎上有了求解一般一元二次方程(首項系數不是負)的數值解法。還有整整一章是講述聯立一次方程解法的,這種解法實質上和現在中學里所講的方法是一致的。這要比歐洲同類算法早出一千五百多年。在同一章中,還在世界數學史上第一次記載了負數概念和正負數的加減法運算法則。
《九章算術》不僅在中國數學史上占有重要地位,它的影響還遠及國外。在歐洲中世紀,《九章算術》中的某些算法,例如分數和比例,就有可能先傳入印度再經阿拉伯傳入歐洲。再如“盈不足”(也可以算是一種一次內插法),在阿拉伯和歐洲早期的數學著作中,就被稱作“中國算法”。現在,作為一部世界科學名著,《九章算術》已經被譯成許多種文字出版。
《算經十書》中的第三部是《海島算經》,它是三國時期劉徽(約225—約295)所作。這部書中講述的都是利用標桿進行兩次、三次、最復雜的是四次測量來解決各種測量數學的問題。這些測量數學,正是中國古代非常先進的地圖學的數學基礎。此外,劉徽對《九章算術》所作的注釋工作也是很有名的。一般地說,可以把這些注釋看成是《九章算術》中若干算法的數學證明。劉徽注中的“割圓術”開創了中國古代圓周率計算方面的重要方法(參見本書第98頁),他還首次把極限概念應用于解決數學問題。
《算經十書》的其余幾部書也記載有一些具有世界意義的成就。例如《孫子算經》中的“物不知數”問題(一次同余式解法,參見本書第106頁),《張丘建算經》中的“百雞問題”(不定方程問題)等等都比較著名。而《緝古算經》中的三次方程解法,特別是其中所講述的用幾何方法列三次方程的方法,也是很具特色的。
《綴術》是南北朝時期著名數學家祖沖之的著作。很可惜,這部書在唐宋之際公元十世紀前后失傳了。宋人刊刻《算經十書》的時候就用當時找到的另一部算書《數術記遺》來充數。祖沖之的著名工作──關于圓周率的計算(精確到第六位小數),記載在《隋書?律歷志》中(參見本書第101頁)。
《算經十書》中用過的數學名詞,如分子、分母、開平方、開立方、正、負、方程等等,都一直沿用到今天,有的已有近兩千年的歷史了。
宋元算書
中國古代數學,經過從漢到唐一千多年間的發展,已經形成了更加完備的體系。在這基礎上,到了宋元時期(公元十世紀到十四世紀)又有了新的發展。宋元數學,從它的發展速度之快、數學著作出現之多和取得成就之高來看,都可以說是中國古代數學史上最光輝的一頁。
特別是公元十三世紀下半葉,在短短幾十年的時間里,出現了秦九韶(1202—1261)、李冶(1192—1279)、楊輝、朱世杰四位著名的數學家。所謂宋元算書就指的是一直流傳到現在的這四大家的數學著作,包括:
秦九韶著的《數書九章》(公元1247年);
李冶的《測圓海鏡》(公元1248年)和《益古演段》(公元1259年);
楊輝的《詳解九章算法》(公元1261年)、《日用算法》(公元1262年)、《楊輝算法》(公元1274—1275年);
朱世杰的《算學啟蒙》(公元1299年)和《四元玉鑒》(公元1303年)。
《數書九章》主要講述了兩項重要成就:高次方程數值解法和一次同余式解法(分別參見本書第119頁和第110頁)。書中有的問題要求解十次方程,有的問題答案竟有一百八十條之多。《測圓海鏡》和《益古演段》講述了宋元數學的另一項成就:天元術(用代數方法列方程,參見本書第121頁);也還講述了直角三角形和內接圓所造成的各線段間的關系,這是中國古代數學中別具一格的幾何學。楊輝的著作講述了宋元數學的另一個重要側面:實用數學和各種簡捷算法。這是應當時社會經濟發展而興起的一個新的方向,并且為珠算盤的產生創造了條件。朱世杰的《算學啟蒙》不愧是當時的一部啟蒙教科書,由淺入深,循序漸進,直到當時數學比較高深的內容。《四元玉鑒》記載了宋元數學的另兩項成就:四元術(求解高次方程組問題,參見本書第123頁)和高階等差級數、高次招差法(參見本書第131頁)。
宋元算書中的這些成就,和西方同類成果相比:高次方程數值解法比霍納(1786—1837)方法早出五百多年,四元術要比貝佐(1730—1783)早出四百多年,高次招差法比牛頓(1642—1727)等人早出近四百年。
宋元算書中所記載的輝煌成就再次證明:直到明代中葉之前,中國科學技術的許多方面,是處在遙遙領先地位的。
宋元以后,明清時期也有很多算書。例如明代就有著名的算書《算法統宗》。這是一部風行一時的講珠算盤的書。入清之后,雖然也有不少算書,但是像《算經十書》、宋元算書所包含的那樣重大的成就便不多見了。特別是在明末清初以后的許多算書中,有不少是介紹西方數學的。這反映了在西方資本主義發展進入近代科學時期以后我國科學技術逐漸落后的情況,同時也反映了中國數學逐漸融合到世界數學發展總的潮流中去的一個過程。
中國數學發展的歷史表明:中國數學曾經為世界數學的發展作出過卓越的貢獻,只是在近代才逐漸落后了。我們深信,經過努力,中國數學一定能迎頭趕上世界先進水平。
【數學的由來簡介】相關文章:
數學符號由來簡介02-20
清明果的由來簡介03-30
座右銘的簡介和歷史的由來06-29
數學的由來03-28
圣誕節的由來簡介及傳說10-10
除夕的由來和傳說故事簡介02-14
中國春節的由來和風俗簡介12-24
中秋節的由來簡介與傳說07-24
數學的由來介紹06-25