精品原創:一篇文章帶你讀懂中國數學史

2021-01-09 騰訊網

數學是一門重要的學科,是一切科學研究的基礎工具,因此它在各個學科中起著基石的作用。中國具有五千年的文明,而中國的數學史則開始於公元前4000年左右,下面我們就來看看這些演進歷程吧。

半坡的圓與方形

半坡遺址形成於公元前4000多年,距今有6000-6700多年的歷史,是新石器時代仰韶文化聚落遺址,位於陝西省西安市滻河東岸,發現於1953年。遺址發掘的房屋有平面呈圓形或正方形、長方形等幾種形制。這是目前我國發現的最早具有圓、方等建築形制的遺址。

半坡的圓與方形

甲骨文中的十進位數字

甲骨文,是中國的一種古老文字,又稱「契文」、「甲骨卜辭」、殷墟文字或「龜甲獸骨文」。是漢字的早期形式,是現存中國商朝時期一種成熟文字,最早出土於河南省安陽市殷墟。在已出圖的甲骨文中,學者們發現了十進位計數的文字。

甲骨文中的十進位數字

籌算計數

籌算是中國古代的計算方法之一,以刻有數字的算籌記數、運算,約始於春秋,直至明代才被珠算代替。它最初是小竹棍一類的自然物,以後逐漸發展成為專門的計算工具,質地與製作也愈加精緻。據文獻記載,算籌除竹籌外,還有木籌、鐵籌、骨籌、玉籌和牙籌,並且有盛裝算籌的算袋和算子筒。

籌算計數

《算數書》與《九章算術》

上世紀80年代在湖北省荊州市江陵縣張家山,出土了一批西漢初年,即呂后至文帝初年的竹簡,共千餘支。經初步整理,其中有律令、《脈書》、《引書》、歷譜、日書等多種古代珍貴的文獻,還有一部數學著作,這部竹簡算書的書名叫《算數書》。

《九章算術》是中國古代張蒼、耿壽昌所撰寫的一部數學專著,成於公元一世紀左右。現今流傳的大多是在三國時期魏元帝景元四年(263年),劉徽為《九章》所作的注本。《九章算術》比《算數書》要晚一個半世紀以上,兩書中有些內容非常相似,一些內容的文句也基本相同,有人推測兩書具有某些繼承關係。

《算數書》

《九章算術》

趙爽與勾股定理

趙爽,又名嬰,字君卿,中國數學家。東漢末至三國時代吳國人。他是我國歷史上著名的數學家與天文學家。他的主要貢獻是約在222年深入研究整理出《周髀》,該書是我國最古老的天文學著作,唐初改名為《周髀算經》。該書簡明扼要地總結出中國古代勾股算術的深奧原理。

趙爽與勾股定理

祖衝之與圓周率

這是一個家喻戶曉的故事。

祖衝之(429年—500年),字文遠,出生於建康(今南京),中國南北朝時期傑出的數學家、天文學家。

祖衝之一生鑽研自然科學,其主要貢獻在數學、天文曆法和機械製造三方面。他在劉徽開創的探索圓周率的精確方法的基礎上,首次將「圓周率」精算到小數第七位,即在3.1415926和3.1415927之間,他提出的「祖率」對數學的研究有重大貢獻。直到16世紀,阿拉伯數學家阿爾·卡西才打破了這一紀錄。

祖衝之

賈憲三角與楊輝三角

賈憲,北宋人,約於1050年左右完成《黃帝九章算經細草》,原書佚失,但其主要內容被楊輝(約13世紀中)著作所抄錄,因能傳世。楊輝《詳解九章算法》(1261)載有「開方作法本源」圖,註明「賈憲用此術」。這就是著名的「賈憲三角」。

楊輝三角,是二項式係數在三角形中的一種幾何排列,中國南宋數學家楊輝1261年所著的《詳解九章算法》一書中出現。在歐洲,帕斯卡(1623-1662)在1654年才發現這一規律,所以這個表又叫做帕斯卡三角形。帕斯卡的發現比楊輝要遲393年,比賈憲遲600年。

楊輝三角

沈括與會圓術

沈括(1031年—1095年),字存中,號夢溪丈人,浙江杭州錢塘縣人,北宋政治家、科學家。沈括一生除了在政治上有卓越的建樹外,也致志於科學研究,被譽為「中國整部科學史中最卓越的人物」,其代表作《夢溪筆談》。而在數學領域,他也有很高的造詣。他發明隙積術,運用類比、歸納的方法,發展了自南北朝時期就停滯不前的等差級數求和問題,並推進到高階等差級數求和的新階段。此外,他還發明「會圓術」,利用弦、矢求出了孤長的近似值。這一方法的創立,不僅促進了平面幾何的發展,而且在天文計算中也起了重要的作用,為中國球面三角學的發展作出了重要貢獻。

沈括

秦九韶與《數書九章》

秦九韶(1208年-1268年),字道古,魯郡(今河南範縣)人。南宋著名數學家,與李冶、楊輝、朱世傑並稱宋元數學四大家。1247年,他完成著作《數書九章》,其中的大衍求一術(一次同餘方程組問題的解法,也就是現在所稱的中國剩餘定理)、三斜求積術和秦九韶算法(高次方程正根的數值求法)是具有世界意義的重要貢獻。

秦九韶

朱世傑與四元術

朱世傑(1249年-1314年),字漢卿,號松庭,燕山(今北京)人氏,元代數學家、教育家,畢生從事數學教育。有「中世紀世界最偉大的數學家」之譽。朱世傑發明出「四元術」,也就是列出四元高次多項式方程,以及消元求解的方法。此外他還創造出「垛積法」,即高階等差數列的求和方法,與「招差術」,即高次內插法。主要著作是《算學啟蒙》與《四元玉鑑》。

朱世傑

徐光啟譯《幾何原本》

徐光啟(1562-1633),字子先,號玄扈,天主教聖名保祿,上海縣法華匯(今上海市)人,明代著名科學家、政治家。官至崇禎朝禮部尚書兼文淵閣大學士、內閣次輔。徐光啟畢生致力於數學、天文、曆法、水利等方面的研究,勤奮著述,尤精曉農學,譯有《幾何原本》,著有《泰西水法》《農政全書》等書。

徐光啟

李善蘭與自然數冪求和公式

李善蘭,原名李心蘭,字竟芳,號秋紉,別號壬叔。出生於1811年,逝世於1882年,浙江海寧人,是中國近代著名的數學、天文學、力學和植物學家,創立了二次平方根的冪級數展開式,研究各種三角函數,反三角函數和對數函數的冪級數展開式(現稱「自然數冪求和公式」),是19世紀中國數學界最重大的成就。譯有《代數學》等書籍。

李善蘭

熊慶來與熊氏無窮數

熊慶來(1893年9月11日—1969年2月3日),字迪之,出生於雲南省彌勒市,中國現代數學先驅,中國函數論的主要開拓者之一。熊慶來主要從事函數論方面的研究工作,定義了一個「無窮級函數」,國際上稱為「熊氏無窮數」。 1934年,他的論文《關於無窮級整函數與亞純函數》發表。這篇論文中,熊慶來所定義的「無窮級函數」,國際上稱為「熊氏無窮數」,被載入了世界數學史冊。

熊慶來

陳省身與吳文俊

陳省身(Shiing Shen Chern),1911年10月28日生於浙江嘉興秀水縣,美籍華裔數學大師、20世紀最偉大的幾何學家之一。陳省身是20世紀重要的微分幾何學家,被譽為「微分幾何之父」。早在40年代,陳省身他結合微分幾何與拓撲學的方法,完成了兩項劃時代的重要工作:高斯-博內-陳定理和Hermitian流形的示性類理論,為大範圍微分幾何提供了不可缺少的工具。

吳文俊(1919年5月12日-2017年5月7日),祖籍浙江嘉興,數學家,中國科學院院士。吳文俊從1946年開始研究拓撲學,30年中在拓撲學領域取得了一系列重大成果,其中最著名的是「吳示性類」與「吳示嵌類」的引入以及「吳公式」的建立。

陳省身與吳文俊

華羅庚與陳景潤

華羅庚(1910.11.12—1985.6.12), 出生於江蘇常州金壇區,祖籍江蘇丹陽,數學家,中國科學院院士。主要從事解析數論、矩陣幾何學、典型群、自守函數論、多複變函數論、偏微分方程、高維數值積分等領域的研究並取得突出成就;在解決高斯完整三角和的估計難題、華林和塔裡問題改進、一維射影幾何基本定理證明、近代數論方法應用研究等方面獲出色成果。

陳景潤(1933年5月22日-1996年3月19日),男,漢族,無黨派人士,福建福州人,當代數學家。1966年5月,他發表了論文《表大偶數為一個素數及一個不超過二個素數的乘積之和》(即「1+2」)。論文的發表,受到世界數學界和著名數學家的高度重視和稱讚。英國數學家哈伯斯坦和德國數學家黎希特把陳景潤的論文寫進數學書中,稱為「陳氏定理」。

華羅庚與陳景潤

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