导航:首页 > 数字科学 > 究竟是多少数学史

究竟是多少数学史

发布时间:2022-06-01 11:09:32

A. 中国数学的发展历史

有关数学史的论文

学习一门学科首先要弄清楚这是一门怎样的学科,《标准》明确提出要使学生“初步了解数学产生与发展的过程,体会数学对人类文明发展的作用”,而现阶段高中学生对数学的看法大都停留在感性的层面上——枯燥、难学。数学的本质特征是什么?当今数学究竟发展到了哪个阶段?在科学中的地位如何?与其它学科有什么联系?这些问题大都不被学生全面了解,而从数学史中可以找到这些问题的答案。

日本数学家藤天宏教授在第九次国际数学教育大会报告中指出,人类历史上有四个数学高峰:第一个是古希腊的演绎数学时期,它代表了作为科学形态的数学的诞生,是人类“理性思维”的第一个重大胜利;第二个是牛顿-莱布尼兹的微积分时期,它为了满足工业革命的需要而产生,在力学、光学、工程技术领域获得巨大成功;第三个是希尔伯特为代表的形式主义公理化时期;第四个是以计算机技术为标志的新数学时期,我们现在就处在这个时期。而数学历史上的三大危机分别是古希腊时期的不可公度量,17、18世纪微积分基础的争论和20世纪初的集合论悖论,它同前三个高峰有着惊人的密切联系,这种联系绝不是偶然,它是数学作为一门追求完美的科学的必然。学生可以从这种联系中发现数学追求的是清晰、准确、严密,不允许有任何杂乱,不允许有任何含糊,这时候学生就很容易认识到数学的三大基本特征——抽象性、严谨性和广泛应用性了。

同时,介绍必要的数学史知识可以使学生在平时的学习中对所学问题的背景产生更加深入的理解,认识到数学绝不是孤立的,它与其他很多学科都关系密切,甚至是很多学科的基础和生长点,对人类文明的发展起着巨大的作用。从数学史上看,数学和天文学一直都关系密切,海王星的发现过程就是一个很好的例子;它与物理学也密不可分,牛顿、笛卡儿等人既是着名的数学家也是着名的物理学家。在我们所处的新数学时期,数学(不仅仅是自然科学)逐步进入社会科学领域,发挥着意想不到的作用,可以说一切高技术的背后都有某种数学技术支持,数学技术已经成为知识经济时代的一个重要特征。这些认识对于一个学习数学十余年的高中生来说是很有必要,也是必不可少的。

二、 学习数学史有利于培养学生正确的数学思维方式

现行的数学教材一般都是经过了反复推敲的,语言十分精练简洁。为了保持了知识的系统性,把教学内容按定义、定理、证明、推论、例题的顺序编排,缺乏自然的思维方式,对数学知识的内涵,以及相应知识的创造过程介绍也偏少。虽利于学生接受知识,但很容易使学生产生数学知识就是先有定义,接着总结出性质、定理,然后用来解决问题的错误观点。所以,在教学与学习的过程中存在着这样一个矛盾:一方面,教育者为了让学生能够更快更好的掌握数学知识,将知识系统化;另一方面,系统化的知识无法让学生了解到知识大都是经过问题、猜想、论证、检验、完善,一步一步成熟起来的。影响了学生正确数学思维方式的形成。

数学史的学习有利于缓解这个矛盾。通过讲解一些有关的数学历史,让学生在学习系统的数学知识的同时,对数学知识的产生过程,有一个比较清晰的认识,从而培养学生正确的数学思维方式。这样的例子很多,比如说微积分的产生:传统的欧式几何的演绎体系是产生不了微积分的,它是牛顿、莱布尼兹在古希腊的“穷竭法”、“求抛物线弓形面积”等思想的启发下为了满足第一次工业革命的需要创造得到的,产生的初期对“无穷小”的定义比较含糊,也不像我们现在看到的这样严密,在数学家们的不断补充、完善下,经过几十年才逐步成熟起来的。

数学史的学习可以引导学生形成一种探索与研究的习惯,去发现和认识在一个问题从产生到解决的过程中,真正创造了些什么,哪些思想、方法代表着该内容相对于以往内容的实质性进步。对这种创造过程的了解,可以使学生体会到一种活的、真正的数学思维过程,有利于学生对一些数学问题形成更深刻的认识,了解数学知识的现实来源和应用,而不是单纯地接受教师传授的知识,从而可以在这种不断学习,不断探索,不断研究的过程中逐步形成正确的数学思维方式。

三、 学习数学史有利于培养学生对数学的兴趣,激发学习数学的动机

动机是激励人、推动人去行动的一种力量,从心理学的观点讲,动机可分为两个部分;人的好奇心、求知欲、兴趣、爱好构成了有利于创造的内部动机;社会责任感构成了有利于创造的外部动机。兴趣是最好的动机。在日本中学生夺取国际IEA调查总分第一名的同时,却发现日本学生不喜欢数学的比例也是第一,这说明他们的好成绩是在社会、家长、学校的压力下获得的。中国的情况如何呢?尚无全面的报道,但河南省新乡市四所中学的高中生学习数学情况的调查发现:“我不喜欢数学,但为了高考,我必须学好数学”的学生占被调查者的比例高达62.21%,而对数学“很感兴趣”的只有23.12%。可见目前中学生的学习动机不明确,对数学的兴趣也很不够,这些都极大地影响了学习数学的效果。但这并不是因为数学本身无趣,而是它被我们的教学所忽视了。在数学教育中适当结合数学史有利于培养学生对数学的兴趣,克服动机因素的消极倾向。

数学史中有很多能够培养学生学习兴趣的内容,主要有这几个方面:一是与数学有关的小游戏,例如巧拿火柴棒、幻方、商人过河问题等,它们有很强的可操作性,作为课堂活动或是课后研究都可以达到很好的效果。二是一些历史上的数学名题,例如七桥问题、哥德巴赫猜想等,它们往往有生动的文化背景,也容易引起学生的兴趣。还有一些着名数学家的生平、轶事,比如说一些年轻的数学家成材的故事,《标准》中提到的“从阿贝尔到伽罗瓦”,阿贝尔22岁证明一般五次以上代数方程不存在求根公式,伽罗瓦创建群论的时候只有18岁。还有法国数学家帕斯卡,16岁成为射影几何的奠基人之一,19岁发明原始计算器;德国数学家高斯19岁解决正多边形作图的判定问题,20岁证明代数基本定理,24岁出版影响整个19世纪数论发展、至今仍相当重要的《算术研究》;还有的是许多出生贫穷卑微的数学家通过自己的艰苦努力,最终在的数学研究上有骄人成绩的例子,如19世纪的大几何学家施泰纳出身农家自幼务农,直到14岁还没有学过写字,18岁才正式开始读书,后来靠做私人教师谋生,经过艰苦努力,终于在30岁时在数学上做出重要工作,一举成名。如果在教学中加入这些学生感兴趣又有知识性的内容,消除学生对数学的恐惧感,增加数学的吸引力,数学学习也许就不再是被迫无奈的了。

四、学习数学史为德育教育提供了舞台

在《标准》的要求下,德育教育已经不是像以前那样主要是政治、语文、历史这些学科的事了,数学史内容的加入使数学教育有更强大的德育教育功能,我们从下几个方面来探讨一下。

首先,学习数学史可以对学生进行爱国主义教育。现行的中学教材讲的大都是外国的数学成就,对我国在数学史上的贡献提得很少, 其实中国数学有着光辉的传统,有刘徽、祖冲之、祖暅、杨辉、秦九韶、李冶、朱世杰等一批优秀的数学家,有中国剩余定理、祖暅公理、“割圆术”等具有世界影响的数学成就,对其中很多问题的研究也比国外早很多年。《标准》中“数学史选讲”专题3就是“中国古代数学瑰宝”,提到《九章算术》、“孙子定理”这些有代表意义的中国古代数学成就。

然而,现阶段爱国主义教育又不能只停留在感叹我国古代数学的辉煌上。从明代以后中国数学逐渐落后于西方,20世纪初,中国数学家踏上了学习并赶超西方先进数学的艰巨历程。《标准》中“数学史选讲”专题11—— “中国现代数学的发展”也提到要介绍“现代中国数学家奋发拼搏,赶超世界数学先进水平的光辉历程”。在新时代的要求下,除了增强学生的民族自豪感之外,还应该培养学生的“国际意识”,让学生认识到爱国主义不是体现在“以己之长,说人之短”上,在科学发现上全人类应该相互学习、互相借鉴、共同提高,我们要尊重外国的数学成就,虚心的学习,“洋为中用”。

其次,学习数学史可以引导学生学习数学家的优秀品质。任何一门科学的前进和发展的道路都不是平坦的,无理数的发现,非欧几何的创立,微积分的发现等等这些例子都说明了这一点。数学家们或是坚持真理、不畏权威,或是坚持不懈、努力追求,很多人甚至付出毕生的努力。阿基米德在敌人破城而入危及生命的关头仍沉浸在数学研究之中,为的是“我不能留给后人一条没有证完的定理”。欧拉31岁右眼失明,晚年视力极差最终双目失明,但他仍以坚强的毅力继续研究,他的论文多而且长,以致在他去世之后的10年内,他的论文仍在科学院的院刊上持续发表。对那些在平时学习中遇到稍微繁琐的计算和稍微复杂的证明就打退堂鼓的学生来说,介绍这样一些大数学家在遭遇挫折时又是如何执着追求的故事,对于他们正确看待学习过程中遇到的困难、树立学习数学的信心会产生重要的作用。

最后,学习数学史可以提高学生的美学修养。数学是美的,无数数学家都为这种数学的美所折服。能欣赏美的事物是人的一个基本素质,数学史的学习可以引导学生领悟数学美。很多着名的数学定理、原理都闪现着美学的光辉。例如毕达哥拉斯定理(勾股定理)是初等数学中大家都十分熟悉的一个非常简洁而深刻的定理,有着极为广泛的应用。两千多年来,它激起了无数人对数学的兴趣,意大利着名画家达芬奇、印度国王Bhaskara、美国第20任总统Carfield等都给出过它的证明。1940年,美国数学家卢米斯在所着《毕达哥拉斯命题艺术》的第二版中收集了它的370种证明,充分展现了这个定理的无穷魅力。黄金分割同样十分优美和充满魅力,早在公元前6世纪它就为毕达哥拉斯学派所研究,近代以来人们又惊讶地发现,它与着名的斐波那契数列有着十分密切的内在联系。同时,在感叹和欣赏几何图形的对称美、尺规作图的简单美、体积三角公式的统一美、非欧几何的奇异美等时,可以形成对数学良好的情感体验,数学素养和审美素质也得到了提高,这是德育教育一个新的突破口。

B. 数学史是这么样的

一、数学史的研究对象
数学史是研究数学科学发生发展及其规律的科学,简单地说就是研究数学的历史。它不仅追溯数学内容、思想和方法的演变、发展过程,而且还探索影响这种过程的各种因素,以及历史上数学科学的发展对人类文明所带来的影响。因此,数学史研究对象不仅包括具体的数学内容,而且涉及历史学、哲学、文化学、宗教等社会科学与人文科学内容,是一门交叉性学科。
从研究材料上说,考古资料、历史档案材料、历史上的数学原始文献、各种历史文献、民族学资料、文化史资料,以及对数学家的访问记录,等等,都是重要的研究对象,其中数学原始文献是最常用且最重要的第一手研究资料。从研究目标来说,可以研究数学思想、方法、理论、概念的演变史;可以研究数学科学与人类社会的互动关系;可以研究数学思想的传播与交流史;可以研究数学家的生平等等。
数学史研究的任务在于,弄清数学发展过程中的基本史实,再现其本来面貌,同时透过这些历史现象对数学成就、理论体系与发展模式作出科学、合理的解释、说明与评价,进而探究数学科学发展的规律与文化本质。作为数学史研究的基本方法与手段,常有历史考证、数理分析、比较研究等方法。
史学家的职责就是根据史料来叙述历史,求实是史学的基本准则。从17世纪始,西方历史学便形成了考据学,在中国出现更早,尤鼎盛于清代乾嘉时期,时至今日仍为历史研究之主要方法,只不过随着时代的进步,考据方法在不断改进,应用范围在不断拓宽而已。当然,应该认识到,史料存在真伪,考证过程中涉及到考证者的心理状态,这就必然影响到考证材料的取舍与考证的结果。就是说,历史考证结论的真实性是相对的。同时又应该认识到,考据也非史学研究的最终目的,数学史研究又不能为考证而考证。
不会比较就不会思考, 而且所有的科学思考与调查都不可缺少比较,或者说,比较是认识的开始。今日世界的发展是多极的,不同国家和地区、不同民族之间在文化交流中共同发展,因而随着多元化世界文明史研究的展开与西方中心论观念的淡化,异质的区域文明日益受到重视,从而不同地域的数学文化的比较以及数学交流史研究也日趋活跃。数学史的比较研究往往围绕数学成果、数学科学范式、数学发展的社会背景等三方面而展开。
数学史既属史学领域,又属数学科学领域,因此,数学史研究既要遵循史学规律,又要遵循数理科学的规律。根据这一特点,可以将数理分析作为数学史研究的特殊的辅助手段,在缺乏史料或史料真伪莫辨的情况下,站在现代数学的高度,对古代数学内容与方法进行数学原理分析,以达到正本清源、理论概括以及提出历史假说的目的。数理分析实际上是"古"与"今"间的一种联系。
二、数学史的分期
数学发展具有阶段性,因此研究者根据一定的原则把数学史分成若干时期。目前学术界通常将数学发展划分为以下五个时期:
1.数学萌芽期(公元前600年以前);
2.初等数学时期(公元前600年至17世纪中叶);
3.变量数学时期(17世纪中叶至19世纪20年代);
4.近代数学时期(19世纪20年代至第二次世界大战);
5.现代数学时期(20世纪40年代以来)。
三、数学史的意义
(1)数学史的科学意义
每一门科学都有其发展的历史,作为历史上的科学,既有其历史性又有其现实性。其现实性首先表现在科学概念与方法的延续性方面,今日的科学研究在某种程度上是对历史上科学传统的深化与发展,或者是对历史上科学难题的解决,因此我们无法割裂科学现实与科学史之间的联系。数学科学具有悠久的历史,与自然科学相比,数学更是积累性科学,其概念和方法更具有延续性,比如古代文明中形成的十进位值制记数法和四则运算法则,我们今天仍在使用,诸如费尔马猜想、哥德巴赫猜想等历史上的难题,长期以来一直是现代数论领域中的研究热点,数学传统与数学史材料可以在现实的数学研究中获得发展。国内外许多着名的数学大师都具有深厚的数学史修养或者兼及数学史研究,并善于从历史素材中汲取养分,做到古为今用,推陈出新。我国着名数学家吴文俊先生早年在拓扑学研究领域取得杰出成就,七十年代开始研究中国数学史,在中国数学史研究的理论和方法方面开创了新的局面,特别是在中国传统数学机械化思想的启发下,建立了被誉为"吴方法"的关于几何定理机器证明的数学机械化方法,他的工作不愧为古为今用,振兴民族文化的典范。
科学史的现实性还表现在为我们今日的科学研究提供经验教训和历史借鉴,以使我们明确科学研究的方向以少走弯路或错路,为当今科技发展决策的制定提供依据,也是我们预见科学未来的依据。多了解一些数学史知识,也不会致使我们出现诸如解决三等分角作图、证明四色定理等荒唐事,也避免我们在费尔马大定理等问题上白废时间和精力。同时,总结我国数学发展史上的经验教训,对我国当今数学发展不无益处。
(2)数学史的文化意义
美国数学史家m.克莱因曾经说过:"一个时代的总的特征在很大程度上与这个时代的数学活动密切相关。这种关系在我们这个时代尤为明显"。"数学不仅是一种方法、一门艺术或一种语言,数学更主要是一门有着丰富内容的知识体系,其内容对自然科学家、社会科学家、哲学家、逻辑学家和艺术家十分有用,同时影响着政治家和神学家的学说"。数学已经广泛地影响着人类的生活和思想,是形成现代文化的主要力量。因而数学史是从一个侧面反映的人类文化史,又是人类文明史的最重要的组成部分。许多历史学家通过数学这面镜子,了解古代其他主要文化的特征与价值取向。古希腊(公元前600年-公元前300年)数学家强调严密的推理和由此得出的结论,因此他们不关心这些成果的实用性,而是教育人们去进行抽象的推理,和激发人们对理想与美的追求。通过希腊数学史的考察,就十分容易理解,为什么古希腊具有很难为后世超越的优美文学、极端理性化的哲学,以及理想化的建筑与雕塑。而罗马数学史则告诉我们,罗马文化是外来的,罗马人缺乏独创精神而注重实用。
(3)数学史的教育意义
当我们学习过数学史后,自然会有这样的感觉:数学的发展并不合逻辑,或者说,数学发展的实际情况与我们今日所学的数学教科书很不一致。我们今日中学所学的数学内容基本上属于17世纪微积分学以前的初等数学知识,而大学数学系学习的大部分内容则是17、18世纪的高等数学。这些数学教材业已经过千锤百炼,是在科学性与教育要求相结合的原则指导下经过反复编写的,是将历史上的数学材料按照一定的逻辑结构和学习要求加以取舍编纂的知识体系,这样就必然舍弃了许多数学概念和方法形成的实际背景、知识背景、演化历程以及导致其演化的各种因素,因此仅凭数学教材的学习,难以获得数学的原貌和全景,同时忽视了那些被历史淘汰掉的但对现实科学或许有用的数学材料与方法,而弥补这方面不足的最好途径就是通过数学史的学习。
在一般人看来,数学是一门枯燥无味的学科,因而很多人视其为畏途,从某种程度上说,这是由于我们的数学教科书教授的往往是一些僵化的、一成不变的数学内容,如果在数学教学中渗透数学史内容而让数学活起来,这样便可以激发学生的学习兴趣,也有助于学生对数学概念、方法和原理的理解与认识的深化。
科学史是一门文理交叉学科,从今天的教育现状来看,文科与理科的鸿沟导致我们的教育所培养的人才已经越来越不能适应当今自然科学与社会科学高度渗透的现代化社会,正是由于科学史的学科交叉性才可显示其在沟通文理科方面的作用。通过数学史学习,可以使数学系的学生在接受数学专业训练的同时,获得人文科学方面的修养,文科或其它专业的学生通过数学史的学习可以了解数学概貌,获得数理方面的修养。而历史上数学家的业绩与品德也会在青少年的人格培养上发挥十分重要的作用。
中国数学有着悠久的历史,14世纪以前一直是世界上数学最为发达的国家,出现过许多杰出数学家,取得了很多辉煌成就,其渊源流长的以计算为中心、具有程序性和机械性的算法化数学模式与古希腊的以几何定理的演绎推理为特征的公理化数学模式相辉映,交替影响世界数学的发展。由于各种复杂的原因,16世纪以后中国变为数学入超国,经历了漫长而艰难的发展历程才渐渐汇入现代数学的潮流。由于教育上的失误,致使接受现代数学文明熏陶的我们,往往数典忘祖,对祖国的传统科学一无所知。数学史可以使学生了解中国古代数学的辉煌成就,了解中国近代数学落后的原因,中国现代数学研究的现状以及与发达国家数学的差距,以激发学生的爱国热情,振兴民族科学。

从普高教育上谈
数学史教学的教育功能
【摘要】 我国的数学教学一直注重形式化的演绎数学思维的训练,而忽视了培养学生对数学作为一门科学的思想体系,文化内涵和美学价值的认识.《普通高中数学课程标准(实验)》增加的数学史内容,弥补了这方面的不足.本文旨在探讨它的教育功能是如何体现的.
【关键字】 数学史 数学观 教育功能
《普通高中数学课程标准(实验)》(以下简称《标准》)新意迭出,在教学内容上的亮点之一是增加了数学史方面的内容,提供了有关的11个专题,指出要通过数学史的学习使学生"体会数学对人类文明发展的作用,提高学习数学的兴趣,加深对数学的理解,感受数学家的严谨态度和锲而不舍的探索精神."过去我们一直认为数学属于理科,学的应该是如何解题这样的方法技巧,而数学史像是文科的内容,作为课外了解的扩充知识倒是可以,成为正式的教学内容似乎没有必要.这种思想体现了我们一直以来对数学教育目的和内容的理解误区:只重视形式化的逻辑演绎能力的培养,而忽视了学习数学作为一门科学更内在的东西.下面我们就数学史教学的教育功能作一下探讨.
学习数学史可以帮助学生认识数学,形成正确的数学观
学习一门学科首先要弄清楚这是一门怎样的学科,《标准》明确提出要使学生"初步了解数学产生与发展的过程,体会数学对人类文明发展的作用",而现阶段高中学生对数学的看法大都停留在感性的层面上——枯燥,难学.数学的本质特征是什么 当今数学究竟发展到了哪个阶段 在科学中的地位如何 与其它学科有什么联系 这些问题大都不被学生全面了解,而从数学史中可以找到这些问题的答案.
日本数学家藤天宏教授在第九次国际数学教育大会报告中指出,人类历史上有四个数学高峰:第一个是古希腊的演绎数学时期,它代表了作为科学形态的数学的诞生,是人类"理性思维"的第一个重大胜利;第二个是牛顿-莱布尼兹的微积分时期,它为了满足工业革命的需要而产生,在力学,光学,工程技术领域获得巨大成功;第三个是希尔伯特为代表的形式主义公理化时期;第四个是以计算机技术为标志的新数学时期,我们现在就处在这个时期.而数学历史上的三大危机分别是古希腊时期的不可公度量,17,18世纪微积分基础的争论和20世纪初的集合论悖论,它同前三个高峰有着惊人的密切联系,这种联系绝不是偶然,它是数学作为一门追求完美的科学的必然.学生可以从这种联系中发现数学追求的是清晰,准确,严密,不允许有任何杂乱,不允许有任何含糊,这时候学生就很容易认识到数学的三大基本特征——抽象性,严谨性和广泛应用性了.
同时,介绍必要的数学史知识可以使学生在平时的学习中对所学问题的背景产生更加深入的理解,认识到数学绝不是孤立的,它与其他很多学科都关系密切,甚至是很多学科的基础和生长点,对人类文明的发展起着巨大的作用.从数学史上看,数学和天文学一直都关系密切,海王星的发现过程就是一个很好的例子;它与物理学也密不可分,牛顿,笛卡儿等人既是着名的数学家也是着名的物理学家.在我们所处的新数学时期,数学(不仅仅是自然科学)逐步进入社会科学领域,发挥着意想不到的作用,可以说一切高技术的背后都有某种数学技术支持,数学技术已经成为知识经济时代的一个重要特征.这些认识对于一个学习数学十余年的高中生来说是很有必要,也是必不可少的.
二, 学习数学史有利于培养学生正确的数学思维方式
现行的数学教材一般都是经过了反复推敲的,语言十分精练简洁.为了保持了知识的系统性,把教学内容按定义,定理,证明,推论,例题的顺序编排,缺乏自然的思维方式,对数学知识的内涵,以及相应知识的创造过程介绍也偏少.虽利于学生接受知识,但很容易使学生产生数学知识就是先有定义,接着总结出性质,定理,然后用来解决问题的错误观点.所以,在教学与学习的过程中存在着这样一个矛盾:一方面,教育者为了让学生能够更快更好的掌握数学知识,将知识系统化;另一方面,系统化的知识无法让学生了解到知识大都是经过问题,猜想,论证,检验,完善,一步一步成熟起来的.影响了学生正确数学思维方式的形成.
数学史的学习有利于缓解这个矛盾.通过讲解一些有关的数学历史,让学生在学习系统的数学知识的同时,对数学知识的产生过程,有一个比较清晰的认识,从而培养学生正确的数学思维方式.这样的例子很多,比如说微积分的产生:传统的欧式几何的演绎体系是产生不了微积分的,它是牛顿,莱布尼兹在古希腊的"穷竭法","求抛物线弓形面积"等思想的启发下为了满足第一次工业革命的需要创造得到的,产生的初期对"无穷小"的定义比较含糊,也不像我们现在看到的这样严密,在数学家们的不断补充,完善下,经过几十年才逐步成熟起来的.
数学史的学习可以引导学生形成一种探索与研究的习惯,去发现和认识在一个问题从产生到解决的过程中,真正创造了些什么,哪些思想,方法代表着该内容相对于以往内容的实质性进步.对这种创造过程的了解,可以使学生体会到一种活的,真正的数学思维过程,有利于学生对一些数学问题形成更深刻的认识,了解数学知识的现实来源和应用,而不是单纯地接受教师传授的知识,从而可以在这种不断学习,不断探索,不断研究的过程中逐步形成正确的数学思维方式.
三,学习数学史有利于培养学生对数学的兴趣,激发学习数学的动机
动机是激励人,推动人去行动的一种力量,从心理学的观点讲,动机可分为两个部分;人的好奇心,求知欲,兴趣,爱好构成了有利于创造的内部动机;社会责任感构成了有利于创造的外部动机.兴趣是最好的动机.在日本中学生夺取国际IEA调查总分第一名的同时,却发现日本学生不喜欢数学的比例也是第一,这说明他们的好成绩是在社会,家长,学校的压力下获得的.中国的情况如何呢 尚无全面的报道,但河南省新乡市四所中学的高中生学习数学情况的调查发现:"我不喜欢数学,但为了高考,我必须学好数学"的学生占被调查者的比例高达62.21%,而对数学"很感兴趣"的只有23.12%.可见目前中学生的学习动机不明确,对数学的兴趣也很不够,这些都极大地影响了学习数学的效果.但这并不是因为数学本身无趣,而是它被我们的教学所忽视了.在数学教育中适当结合数学史有利于培养学生对数学的兴趣,克服动机因素的消极倾向.
数学史中有很多能够培养学生学习兴趣的内容,主要有这几个方面:一是与数学有关的小游戏,例如巧拿火柴棒,幻方,商人过河问题等,它们有很强的可操作性,作为课堂活动或是课后研究都可以达到很好的效果.二是一些历史上的数学名题,例如七桥问题,哥德巴赫猜想等,它们往往有生动的文化背景,也容易引起学生的兴趣.还有一些着名数学家的生平,轶事,比如说一些年轻的数学家成材的故事,《标准》中提到的"从阿贝尔到伽罗瓦",阿贝尔22岁证明一般五次以上代数方程不存在求根公式,伽罗瓦创建群论的时候只有18岁.还有法国数学家帕斯卡,16岁成为射影几何的奠基人之一,19岁发明原始计算器;德国数学家高斯19岁解决正多边形作图的判定问题,20岁证明代数基本定理,24岁出版影响整个19世纪数论发展,至今仍相当重要的《算术研究》;还有的是许多出生贫穷卑微的数学家通过自己的艰苦努力,最终在的数学研究上有骄人成绩的例子,如19世纪的大几何学家施泰纳出身农家自幼务农,直到14岁还没有学过写字,18岁才正式开始读书,后来靠做私人教师谋生,经过艰苦努力,终于在30岁时在数学上做出重要工作,一举成名.如果在教学中加入这些学生感兴趣又有知识性的内容,消除学生对数学的恐惧感,增加数学的吸引力,数学学习也许就不再是被迫无奈的了.
四,学习数学史为德育教育提供了舞台
在《标准》的要求下,德育教育已经不是像以前那样主要是政治,语文,历史这些学科的事了,数学史内容的加入使数学教育有更强大的德育教育功能,我们从下几个方面来探讨一下.
首先,学习数学史可以对学生进行爱国主义教育.现行的中学教材讲的大都是外国的数学成就,对我国在数学史上的贡献提得很少, 其实中国数学有着光辉的传统,有刘徽,祖冲之,祖暅,杨辉,秦九韶,李冶,朱世杰等一批优秀的数学家,有中国剩余定理,祖暅公理,"割圆术"等具有世界影响的数学成就,对其中很多问题的研究也比国外早很多年.《标准》中"数学史选讲"专题3就是"中国古代数学瑰宝",提到《九章算术》,"孙子定理"这些有代表意义的中国古代数学成就.
然而,现阶段爱国主义教育又不能只停留在感叹我国古代数学的辉煌上.从明代以后中国数学逐渐落后于西方,20世纪初,中国数学家踏上了学习并赶超西方先进数学的艰巨历程.《标准》中"数学史选讲"专题11—— "中国现代数学的发展"也提到要介绍"现代中国数学家奋发拼搏,赶超世界数学先进水平的光辉历程".在新时代的要求下,除了增强学生的民族自豪感之外,还应该培养学生的"国际意识",让学生认识到爱国主义不是体现在"以己之长,说人之短"上,在科学发现上全人类应该相互学习,互相借鉴,共同提高,我们要尊重外国的数学成就,虚心的学习,"洋为中用".
其次,学习数学史可以引导学生学习数学家的优秀品质.任何一门科学的前进和发展的道路都不是平坦的,无理数的发现,非欧几何的创立,微积分的发现等等这些例子都说明了这一点.数学家们或是坚持真理,不畏权威,或是坚持不懈,努力追求,很多人甚至付出毕生的努力.阿基米德在敌人破城而入危及生命的关头仍沉浸在数学研究之中,为的是"我不能留给后人一条没有证完的定理".欧拉31岁右眼失明,晚年视力极差最终双目失明,但他仍以坚强的毅力继续研究,他的论文多而且长,以致在他去世之后的10年内,他的论文仍在科学院的院刊上持续发表.对那些在平时学习中遇到稍微繁琐的计算和稍微复杂的证明就打退堂鼓的学生来说,介绍这样一些大数学家在遭遇挫折时又是如何执着追求的故事,对于他们正确看待学习过程中遇到的困难,树立学习数学的信心会产生重要的作用.
最后,学习数学史可以提高学生的美学修养.数学是美的,无数数学家都为这种数学的美所折服.能欣赏美的事物是人的一个基本素质,数学史的学习可以引导学生领悟数学美.很多着名的数学定理,原理都闪现着美学的光辉.例如毕达哥拉斯定理(勾股定理)是初等数学中大家都十分熟悉的一个非常简洁而深刻的定理,有着极为广泛的应用.两千多年来,它激起了无数人对数学的兴趣,意大利着名画家达芬奇,印度国王Bhaskara,美国第20任总统Carfield等都给出过它的证明.1940年,美国数学家卢米斯在所着《毕达哥拉斯命题艺术》的第二版中收集了它的370种证明,充分展现了这个定理的无穷魅力.黄金分割同样十分优美和充满魅力,早在公元前6世纪它就为毕达哥拉斯学派所研究,近代以来人们又惊讶地发现,它与着名的斐波那契数列有着十分密切的内在联系.同时,在感叹和欣赏几何图形的对称美,尺规作图的简单美,体积三角公式的统一美,非欧几何的奇异美等时,可以形成对数学良好的情感体验,数学素养和审美素质也得到了提高,这是德育教育一个新的突破口.
【参考文献】
【1】中华人民共和国教育部制订 普通高中数学课程标准(实验) 人民教育出版社 2003
【2】张奠宙 李士锜 李俊 编着 数学教育学导论 高等教育出版社 2003
【3】李文林 编 数学史概论 高等教育出版社2002
【4】张楚廷 着 教育部高等教育司 组编 数学文化 高等教育出版社 1999
【5】赵鸿涛 李华轩 高中生数学学习情况的调查 新乡教育学院学报 2003年 04期

C. 数学的发展历史

搜狐博客 > 小雨兮兮 > 日志 > 数学知识 2007-09-11 | 中国数学发展史概述 标签: 数学 公元 九章算术 勾股定理 筹算

中国是世界文明古国之一,地处亚洲东部,濒太平洋西岸。黄河流域和长江流域是中华民族文化的摇篮,大约在公元前2000年,在黄河中下游产生了第一个奴隶制国家——夏朝(前2033-前1562),共经历十三世、十六王。其后又有奴隶制国家商(前562年—1066年,共历十七世三十一王)和西周[前1027年—前771年,共历约二百五十七年,传十一世、十二王]。随后出现了中国历史上的第一次全国性大分裂形成的时期——春秋(前770年-前476年)战国(前403年-前221年),春秋后期,中国文明进入封建时代,到公元前221年秦王赢政统一全国,出现了中国历史上第一个封建帝制国家——秦朝(前221年—前206年),在以后的时间里,中国封建文明在秦帝国的封建体制的基础不断完善地持续发展,经历了统一强盛的西汉(公元前206年—公元8年)帝国、东汉王朝(公元25年—公元220年)、战乱频仍与分裂的三国时期(公元208年-公元280年)、西晋(公元265年—公元316年)与东晋王朝(公元317年—公元420年)、汉民族以外的少数民族统治的南朝(公元420年—公元589年)与北朝(公元386年—公元518年)。到了公元581年,由隋再次统一了全国,建立了大一统的隋朝(公元581—618年),接着经历了强大富庶文化繁荣的大唐王朝(公元618年—907年)、北方少数民族政权辽(公元916年-公元1125年)、经济和文化发达的北宋(公元960年~公元1127年)与南宋(公元1127年-公元1279年)、蒙古族建立的控制范围扩张至整个西亚地区的疆域最大的元朝(公元1271年-1368年)、元朝灭亡后,汉族人在华夏大地上重新建立起来的封建王朝——明朝(公元1368年-公元1644年),明王朝于17世纪中为少数民族女真族(满族)建立的清朝(公元1616年-公元1911年)所代替。清朝是中国最后一个封建帝制国家。自此之后,中国脱离了帝制而转入了现代民主国家。

中国文明与古代埃及、美索不达米亚、印度文明一样,都是古老的农耕文明,但与其他文明截然不同,它其持续发展两千余年之久,在世界文明史上是绝无仅有的。这种文明十分注重社会事务的管理,强调实际与经验,关心人和自然的和谐与人伦社会的秩序,儒家思想作为调解社会矛盾、维系这一文明持续发展的重要思想基础。

一、中国数学的起源与早期发展

据《易·系辞》记载:“上古结绳而治,后世圣人易之以书契”。在殷墟出土的甲骨文卜辞中有很多记数的文字。从一到十,及百、千、万是专用的记数文字,共有13个独立符号,记数用合文书写,其中有十进制制的记数法,出现最大的数字为三万。

算筹是中国古代的计算工具,而这种计算方法称为筹算。算筹的产生年代已不可考,但可以肯定的是筹算在春秋时代已很普遍。

用算筹记数,有纵、横两种方式:

表示一个多位数字时,采用十进位值制,各位值的数目从左到右排列,纵横相间[法则是:一纵十横,百立千僵,千、十相望,万、百相当],并以空位表示零。算筹为加、减、乘、除等运算建立起良好的条件。

筹算直到十五世纪元朝末年才逐渐为珠算所取代,中国古代数学就是在筹算的基础上取得其辉煌成就的。

在几何学方面《史记·夏本记》中说夏禹治水时已使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,并早已发现“勾三股四弦五”这个勾股定理[西方称勾股定理]的特例。战国时期,齐国人着的《考工记》汇总了当时手工业技术的规范,包含了一些测量的内容,并涉及到一些几何知识,例如角的概念。

战国时期的百家争鸣也促进了数学的发展,一些学派还总结和概括出与数学有关的许多抽象概念。着名的有《墨经》中关于某些几何名词的定义和命题,例如:“圆,一中同长也”、“平,同高也”等等。墨家还给出有穷和无穷的定义。《庄子》记载了惠施等人的名家学说和桓团、公孙龙等辩者提出的论题,强调抽象的数学思想,例如“至大无外谓之大一,至小无内谓之小一”、“一尺之棰,日取其半,万世不竭”等。这些许多几何概念的定义、极限思想和其它数学命题是相当可贵的数学思想,但这种重视抽象性和逻辑严密性的新思想未能得到很好的继承和发展。

此外,讲述阴阳八卦,预言吉凶的《易经》已有了组合数学的萌芽,并反映出二进制的思想。

二、中国数学体系的形成与奠基

这一时期包括从秦汉、魏晋、南北朝,共400年间的数学发展历史。秦汉是中国古代数学体系的形成时期,为使不断丰富的数学知识系统化、理论化,数学方面的专书陆续出现。

现传中国历史最早的数学专着是1984年在湖北江陵张家山出土的成书于西汉初的汉简《算数书》,与其同时出土的一本汉简历谱所记乃吕后二年(公元前186年),所以该书的成书年代至晚是公元前186年(应该在此前)。

西汉末年[公元前一世纪]编纂的《周髀算经》,尽管是谈论盖天说宇宙论的天文学着作,但包含许多数学内容,在数学方面主要有两项成就:(1)提出勾股定理的特例及普遍形式;(2)测太阳高、远的陈子测日法,为后来重差术(勾股测量法)的先驱。此外,还有较复杂的开方问题和分数运算等。

《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典着作,约成书于东汉初年[公元前一世纪]。全书采用问题集的形式编写,共收集了246个问题及其解法,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章。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,《方程》章中所引入的负数概念及正负数加减法法则,在世界数学史上都是最早的记载;书中关于线性方程组的解法和现在中学讲授的方法基本相同。就《九章算术》的特点来说,它注重应用,注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系,对中国古算影响深远。它的一些成就如十进制值制、今有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过这些国家传到欧洲,促进了世界数学的发展。

魏晋时期中国数学在理论上有了较大的发展。其中赵爽(生卒年代不详)和刘徽(生卒年代不详)的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端。三国吴人赵爽是中国古代对数学定理和公式进行证明的最早的数学家之一,对《周髀算经》做了详尽的注释,在《勾股圆方图注》中用几何方法严格证明了勾股定理,他的方法已体现了割补原理的思想。赵爽还提出了用几何方法求解二次方程的新方法。263年,三国魏人刘徽注释《九章算术》,在《九章算术注》中不仅对原书的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,系统地阐述了中国传统数学的理论体系与数学原理,而且在其论述中多有创造,在卷1《方田》中创立割圆术(即用圆内接正多边形面积无限逼近圆面积的办法),为圆周率的研究工作奠定理论基础和提供了科学的算法,他运用“割圆术”得出圆周率的近似值为3927/1250(即3.1416);在《商功》章中,为解决球体积公式的问题而构造了“牟合方盖”的几何模型,为祖暅获得正确结果开辟了道路;为建立多面体体积理论,运用极限方法成功地证明了阳马术;他还撰着《海岛算经》,发扬了古代勾股测量术----重差术。

南北朝时期的社会长期处于战争和分裂状态,但数学的发展依然蓬勃。出现了《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学着作。约于公元四-五世纪成书的《孙子算经》给出“物不知数”问题并作了解答,导致求解一次同余组问题在中国的滥畅;《张丘建算经》的“百鸡问题”引出三个未知数的不定方程组问题。

公元五世纪,祖冲之、祖暅父子的工作在这一时期最具代表性,他们在《九章算术》刘徽注的基础上,将传统数学大大向前推进了一步,成为重视数学思维和数学推理的典范。他们同时在天文学上也有突出的贡献。其着作《缀术》已失传,根据史料记载,他们在数学上主要有三项成就:(1)计算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,欧洲直到十六世纪德国人鄂图(valentinus otto)和荷兰人安托尼兹(a.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的正确公式,并提出"幂势既同则积不容异"的体积原理,即二立体等高处截面积均相等则二体体积相等的定理。欧洲十七世纪意大利数学家卡瓦列利(bonaventura cavalieri)才提出同一定理;(3)发展了二次与三次方程的解法。

同时代的天文历学家何承天创调日法,以有理分数逼近实数,发展了古代的不定分析与数值逼近算法。

三、中国数学教育制度的建立

隋朝大兴土木,客观上促进了数学的发展。唐初王孝通撰《缉古算经》,主要是通过土木工程中计算土方、工程的分工与验收以及仓库和地窖计算等实际问题,讨论如何以几何方式建立三次多项式方程,发展了《九章算术》中的少广、勾股章中开方理论。

隋唐时期是中国封建官僚制度建立时期,随着科举制度与国子监制度的确立,数学教育有了长足的发展。656年国子监设立算学馆,设有算学博士和助教,由太史令李淳风等人编纂注释《算经十书》[包括《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《张丘建算经》、《夏侯阳算经》、《缉古算经》、《五曹算经》、《五经算术》和《缀术》],作为算学馆学生用的课本。对保存古代数学经典起了重要的作用。

由于南北朝时期的一些重大天文发现在隋唐之交开始落实到历法编算中,使唐代历法中出现一些重要的数学成果。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,这在数学史上是一项杰出的创造,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。

唐朝后期,计算技术有了进一步的改进和普及,出现很多种实用算术书,对于乘除算法力求简捷。

四、中国数学发展的高峰

唐朝亡后,五代十国仍是军阀混战的继续,直到北宋王朝统一了中国,农业、手工业、商业迅速繁荣,科学技术突飞猛进。从公元十一世纪到十四世纪[宋、元两代],筹算数学达到极盛,是中国古代数学空前繁荣,硕果累累的全盛时期。这一时期出现了一批着名的数学家和数学着作,列举如下:贾宪的《黄帝九章算法细草》[11世纪中叶],刘益的《议古根源》[12世纪中叶],秦九韶的《数书九章》[1247],李冶的《测圆海镜》[1248]和《益古演段》[1259],杨辉的《详解九章算法》[1261]、《日用算法》[1262]和《杨辉算法》[1274-1275],朱世杰的《算学启蒙》[1299]和《四元玉鉴》[1303]等等。 宋元数学在很多领域都达到了中国古代数学,也是当时世界数学的巅峰。其中主要的工作有:

公元1050年左右,北宋贾宪(生卒年代不详)在《黄帝九章算法细草》中创造了开任意高次幂的“增乘开方法”,公元1819年英国人霍纳(william george horner)才得出同样的方法。贾宪还列出了二项式定理系数表,欧洲到十七世纪才出现类似的“巴斯加三角”。(《黄帝九章算法细草》已佚)

公元1088—1095年间,北宋沈括从“酒家积罂”数与“层坛”体积等生产实践问题提出了“隙积术”,开始对高阶等差级数的求和进行研究,并创立了正确的求和公式。沈括还提出“会圆术”,得出了我国古代数学史上第一个求弧长的近似公式。他还运用运筹思想分析和研究了后勤供粮与运兵进退的关系等问题。

公元1247年,南宋秦九韶在《数书九章》中推广了增乘开方法,叙述了高次方程的数值解法,他列举了二十多个来自实践的高次方程的解法,最高为十次方程。欧洲到十六世纪意大利人菲尔洛(scipio del ferro)才提出三次方程的解法。秦九韶还系统地研究了一次同余式理论。

公元1248年,李冶(李治,公元1192一1279年)着的《测圆海镜》是第一部系统论述“天元术”(一元高次方程)的着作,这在数学史上是一项杰出的成果。在《测圆海镜?序》中,李冶批判了轻视科学实践,以数学为“九九贱技”、“玩物丧志”等谬论。

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)着《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(etienne 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(james gregory)和公元1676一1678年间牛顿(issac newton)才提出内插法的一般公式。

公元十四世纪我国人民已使用珠算盘。在现代计算机出现之前,珠算盘是世界上简便而有效的计算工具。

五、中国数学的衰落与日用数学的发展

这一时期指十四世纪中叶明王朝建立到明末的1582年。数学除珠算外出现全面衰弱的局面,当中涉及到中算的局限、十三世纪的考试制度中已删减数学内容、明代大兴八段考试制度等复杂的问题,不少中外数学史家仍探讨当中涉及的原因。

明代最大的成就是珠算的普及,出现了许多珠算读本,及至程大位的《直指算法统宗》[1592]问世,珠算理论已成系统,标志着从筹算到珠算转变的完成。但由于珠算流行,筹算几乎绝迹,建立在筹算基础上的古代数学也逐渐失传,数学出现长期停滞。

六、西方初等数学的传入与中西合璧

十六世纪末开始,西方传教士开始到中国活动,由于明清王朝制定天文历法的需要,传教士开始将与天文历算有关的西方初等数学知识传入中国,中国数学家在“西学中源”思想支配下,数学研究出现了一个中西融合贯通的局面。

十六世纪末,西方传教士和中国学者合译了许多西方数学专着。其中第一部且有重大影响的是意大利传教士利马窦和徐光启合译的《几何原本》前6卷[1607],其严谨的逻辑体系和演译方法深受徐光启推崇。徐光启本人撰写的《测量异同》和《勾股义》便应用了《几何原本》的逻辑推理方法论证中国的勾股测望术。此外,《几何原本》课本中绝大部份的名词都是首创,且沿用至今。在输入的西方数学中仅次于几何的是三角学。在此之前,三角学只有零星的知识,而此后获得迅速发展。介绍西方三角学的着作有邓玉函编译的《大测》[2卷,1631]、《割圆八线表》[6卷]和罗雅谷的《测量全义》[10卷,1631]。在徐光启主持编译的《崇祯历书》[137卷,1629-1633]中,介绍了有关圆椎曲线的数学知识。

入清以后,会通中西数学的杰出代表是梅文鼎,他坚信中国传统数学“必有精理”,对古代名着做了深入的研究,同时又能正确对待西方数学,使之在中国扎根,对清代中期数学研究的高潮是有积极影响的。与他同时代的数学家还有王锡阐和年希尧等人。 清康熙帝爱好科学研究,他“御定”的《数理精蕴》[53卷,1723],是一部比较全面的初等数学书,对当时的数学研究有一定影响。

七、传统数学的整理与复兴

乾嘉年间形成一个以考据学为主的干嘉学派,编成《四库全书》,其中数学着作有《算经十书》和宋元时期的着作,为保存濒于湮没的数学典籍做出重要贡献。

在研究传统数学时,许多数学家还有发明创造,例如有“谈天三友”之称的焦循、汪莱及李锐作出不少重要的工作。李善兰在《垛积比类》[约1859]中得到三角自乘垛求和公式,现在称之为“李善兰恒等式”。这些工作较宋元时期的数学进了一步。阮元、李锐等人编写了一部天文学家和数学家传记《畴人传》46卷[1795-1810],开数学史研究之先河。

八、西方数学再次东进

1840年鸦战争后,闭关锁国政策被迫中止。同文馆内添设“算学”,上海江南制造局内添设翻译馆,由此开始第二次翻译引进的高潮。主要译者和着作有:李善兰与英国传教士伟烈亚力合译的《几何原本》后9卷[1857],使中国有了完整的《几何原本》中译本;《代数学》13卷[1859];《代微积拾级》18卷[1859]。李善兰与英国传教士艾约瑟合译《圆锥曲线说》3卷,华蘅芳与英国传教士傅兰雅合译《代数术》25卷[1872],《微积溯源》8卷[1874],《决疑数学》10卷[1880]等。在这些译着中,创造了许多数学名词和术语,至今仍在应用。 1898年建立京师大学堂,同文馆并入。1905年废除科举,建立西方式学校教育,使用的课本也与西方其它各国相仿。

九、中国现代数学的建立

这一时期是从20世纪初至今的一段时间,常以1949年新中国成立为标志划分为两个阶段。

中国近现代数学开始于清末民初的留学活动。较早出国学习数学的有1903年留日的冯祖荀,1908年留美的郑之蕃,1910年留美的胡明复和赵元任,1911年留美的姜立夫,1912年留法的何鲁,1913年留日的陈建功和留比利时的熊庆来[1915年转留法],1919年留日的苏步青等人。他们中的多数回国后成为着名数学家和数学教育家,为中国近现代数学发展做出重要贡献。其中胡明复1917年取得美国哈佛大学博士学位,成为第一位获得博士学位的中国数学家。随着留学人员的回国,各地大学的数学教育有了起色。最初只有北京大学1912年成立时建立的数学系,1920年姜立夫在天津南开大学创建数学系,1921年和1926年熊庆来分别在东南大学[今南京大学]和清华大学建立数学系,不久武汉大学、齐鲁大学、浙江大学、中山大学陆续设立了数学系,到1932年各地已有32所大学设立了数学系或数理系。1930年熊庆来在清华大学首创数学研究部,开始招收研究生,陈省身、吴大任成为国内最早的数学研究生。三十年代出国学习数学的还有江泽涵[1927]、陈省身[1934]、华罗庚[1936]、许宝骙[1936]等人,他们都成为中国现代数学发展的骨干力量。同时外国数学家也有来华讲学的,例如英国的罗素[1920],美国的伯克霍夫[1934]、奥斯古德[1934]、维纳[1935],法国的阿达马[1936]等人。1935年中国数学会成立大会在上海召开,共有33名代表出席。1936年〈中国数学会学报〉和《数学杂志》相继问世,这些标志着中国现代数学研究的进一步发展。 解放以前的数学研究集中在纯数学领域,在国内外共发表论着600余种。在分析学方面,陈建功的三角级数论,熊庆来的亚纯函数与整函数论研究是代表作,另外还有泛函分析、变分法、微分方程与积分方程的成果;在数论与代数方面,华罗庚等人的解析数论、几何数论和代数数论以及近世代数研究取得令世人瞩目的成果;在几何与拓扑学方面,苏步青的微分几何学,江泽涵的代数拓扑学,陈省身的纤维丛理论和示性类理论等研究做了开创性的工作:在概率论与数理统计方面,许宝骙在一元和多元分析方面得到许多基本定理及严密证明。此外,李俨和钱宝琮开创了中国数学史的研究,他们在古算史料的注释整理和考证分析方面做了许多奠基性的工作,使我国的民族文化遗产重放光彩。

1949年11月即成立中国科学院。1951年3月《中国数学学报》复刊[1952年改为《数学学报》],1951年10月《中国数学杂志》复刊[1953年改为《数学通报》]。1951年8月中国数学会召开建国后第一次国代表大会,讨论了数学发展方向和各类学校数学教学改革问题。

建国后的数学研究取得长足进步。50年代初期就出版了华罗庚的《堆栈素数论》[1953]、苏步青的《射影曲线概论》[1954]、陈建功的《直角函数级数的和》[1954]和李俨的《中算史论丛》5集[1954-1955]等专着,到1966年,共发表各种数学论文约2万余篇。除了在数论、代数、几何、拓扑、函数论、概率论与数理统计、数学史等学科继续取得新成果外,还在微分方程、计算技术、运筹学、数理逻辑与数学基础等分支有所突破,有许多论着达到世界先进水平,同时培养和成长起一大批优秀数学家。

60年代后期,中国的数学研究基本停止,教育瘫痪、人员丧失、对外交流中断,后经多方努力状况略有改变。1970年《数学学报》恢复出版,并创刊《数学的实践与认识》。1973年陈景润在《中国科学》上发表《大偶数表示为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》的论文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出成就。此外中国数学家在函数论、马尔可夫过程、概率应用、运筹学、优选法等方面也有一定创见。

1978年11月中国数学会召开第三次代表大会,标志着中国数学的复苏。1978年恢复全国数学竞赛,1985年中国开始参加国际数学奥林匹克数学竞赛。1981年陈景润等数学家获国家自然科学奖励。1983年国家首批授于18名中青年学者以博士学位,其中数学工作者占2/3。1986年中国第一次派代表参加国际数学家大会,加入国际数学联合会,吴文俊应邀作了关于中国古代数学史的45分钟演讲。近十几年来数学研究硕果累累,发表论文专着的数量成倍增长,质量不断上升。1985年庆祝中国数学会成立50周年年会上,已确定中国数学发展的长远目标。代表们立志要不懈地努力,争取使中国在世界上早日成为新的数学大国。

十、中国数学的特点

(1)以算法为中心,属于应用数学。中国数学不脱离社会生活与生产的实际,以解决实际问题为目标,数学研究是围绕建立算法与提高计算技术而展开的。

(2)具有较强的社会性。中国传统数学文化中,数学被儒学家培养人的道德与技能的基本知识---六艺(礼、乐、射、御、书、数)之一,它的作用在于“通神明、顺性命,经世务、类万物”,所以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。

(3)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。

十一、中国数学对世界的影响

数学活动有两项基本工作----证明与计算,前者是由于接受了公理化(演绎化)数学文化传统,后者是由于接受了机械化(算法化)数学文化传统。在世界数学文化传统中,以欧几里得《几何原本》为代表的希腊数学,无疑是西方演绎数学传统的基础,而以《九章算术》为代表的中国数学无疑是东方算法化数学传统的基础,它们东西辉映,共同促进了世界数学文化的发展。

中国数学通过丝绸之路传播到印度、阿拉伯地区,后来经阿拉伯人传入西方。而且在汉字文化圈内,一直影响着日本、朝鲜半岛、越南等亚洲国家的数学发展
世界的在参考资料

D. 数学历史上重大事件

第一次数学危机

起因
00毕达哥拉斯学派主张“数”是万物的本原、始基,而宇宙中一切现象都可归结为整数或整数之比。在希帕索斯悖论发现之前,人们仅认识到自然数和有理数,有理数理论成为占统治地位的数学规范,希帕索斯发现的无理数,暴露了原有数学规范的局限性。由此看来,希帕索斯悖论是由于主观认识上的错误而造成的。
经过
00公元前5世纪,毕达哥拉斯学派的成员希帕索斯(470B.C.前后)发现:等腰直角三角形斜边与一直角边是不可公度的,它们的比不能归结为整数或整数之比。这一发现不仅严重触犯了毕达哥拉斯学派的信条,同时也冲击了当时希腊人的普遍见解,因此在当时它就直接导致了认识上的“危机”。希帕索斯的这一发现,史称“希帕索斯悖论”,从而触发了数学史上的第一次危机。
影响
00希帕索斯的发现,促使人们进一步去认识和理解无理数。但是,基于生产和科学技术的发展水平,毕达哥拉斯学派及以后的古希腊的数学家们没有也不可能建立严格的无理数理论,他们对无理数的问题基本上采取了回避的态度,放弃对数的算术处理,代之以几何处理,从而开始了几何优先发展的时期,在此后两千年间,希腊的几何学几乎成了全部数学的基础。当然,这种将整个数学捆绑在几何上的狭隘作法,对数学的发展也产生了不利的影响。
00希帕索斯的发现,说明直觉和经验不一定靠得住,而推理和证明才是可靠的,这就导致了亚里士多德的逻辑体系和欧几里德几何体系的建立。
编辑本段
第二次数学危机

起因
00十七世纪末,牛顿和莱布尼兹创立的微积分理论在实践中取得了成 第二次数学危机功的应用,大部分数学家对于这一理论的可靠性深信不移。但是,当时的微积分理论主要是建立在无穷小分析之上的,而无穷小分析后来证明是包含逻辑矛盾的。
经过
001734年,英国大主教贝克莱发表了《分析学者,或致一个不信教的数学家。其中审查现代分析的对象、原则与推断是否比之宗教的神秘与教条,构思更为清楚,或推理更为明显》一书,对当时的微积分学说进行了猛烈的抨击。他说牛顿先认为无穷小量不是零,然后又让它等于零,这违背了背反律,并且所得到的流数实际上是0/0,是“依靠双重错误你得到了虽然不科学却是正确的结果”,这是因为错误互相抵偿的缘故。在数学史上,称之为“贝克莱悖论”。这一悖论的发现,在当时引起了一定的思想混乱,导致了数学史上的第二次危机,引起了持续200多年的微积分基础理论的争论。
00贝克莱攻击“无穷小”,其目的是为宗教神学作论证,而作为“贝克莱悖论”本身,则是一个思想方法问题。因为数学要按照形式逻辑的不矛盾律来思维,不能在同一思维过程中既承认不等于零,又承认等于零。但是,事物的运动以其终点为极限,运动的结果在量上等于零,而在起点上则不等于零,这是事物运动的两个方面,不应纳入同一思维过程,如果把它们机械地联结起来,必然会导致思维中的悖论。贝克莱悖论产生的原因在于无穷小量的辨证性与数学方法的形式特性的矛盾。
影响
00第二次数学危机的产物——分析基础理论的严密化与集合论的创立。
00“贝克莱悖论”提出以后,许多着名数学家从各种不同的角度进行研究、探索,试图把微积分重新建立在可靠的基础之上。法国数学家柯西是数学分析的集大成者,通过《分析教程》(1821)、《无穷小计算讲义》(1823)、《无穷小计算在几何中的应用》(1826)这几部着作,柯西建立起以极限为基础的现代微积分体系。但柯西的体系仍有尚待改进之处。比如:他关于极限的语言尚显模糊,依靠了运动、几何直观的东西;缺乏实数理论。德国数学家魏尔斯特拉斯是数学分析基础的主要奠基者之一,他改进了波尔查诺、阿贝尔、柯西的方法,首次用“ε—δ”方法叙述了微积分中一系列重要概念如极限、连续、导数和积分等,建立了该学科的严格体系。“ε—δ”方法的提出和应用于微积分,标志着微积分算术化的完成。为了建立极限理论的基本定理,不少数学家开始给出无理数的严格定义。1860年,魏尔斯特拉斯提出用递增有界数列来定义无理数;1872年,戴德金提出用分割来定义无理数;1883年,康托尔提出用基本序列来定义无理数;等等。这些定义,从不同的侧面深刻揭示了无理数的本质,从而建立了严格的实数理论,彻底消除了希帕索斯悖论,把极限理论建立在严格的实数理论的基础上,并进而导致集合论的诞生。
编辑本段
第三次数学危机

起因
00魏尔斯特拉斯用排除无穷小量的办法来解决贝克莱悖论,而在上世纪60年代,鲁滨逊又把无穷小量请了回来,引进了超实数的概念,从而建立了非标准分析,同样也能精确地描述微积分,进而也解决了贝克莱悖论。但必须注意到,贝克莱悖论只是在相对意义下得到了解决,因为实数理论的无矛盾性归结为集合论的无矛盾性,而集合论的无矛盾性至今仍未彻底解决。
经过
00经过第一、二次数学危机,人们把数学基础理论的无矛盾性,归结为集 第三次数学危机合论的无矛盾性,集合论已成为整个现代数学的逻辑基础,数学这座富丽堂皇的大厦就算竣工了。看来集合论似乎是不会有矛盾的,数学的严格性的目标快要达到了,数学家们几乎都为这一成就自鸣得意。法国着名数学家庞加莱(1854—1912)于1900年在巴黎召开的国际数学家会议上夸耀道:“现在可以说,(数学)绝对的严密性是已经达到了”。然而,事隔不到两年,英国着名数理逻辑学家和哲学家罗素(1872—1970)即宣布了一条惊人的消息:集合论是自相矛盾的,并不存在什么绝对的严密性!史称“罗素悖论”。1918年,罗素把这个悖论通俗化,成为理发师悖论。罗素悖论的发现,无异于晴天劈雳,把人们从美梦中惊醒。罗素悖论以及集合论中其它一些悖论,深入到集合论的理论基础之中,从而从根本上危及了整个数学体系的确定性和严密性。于是在数学和逻辑学界引起了一场轩然大波,形成了数学史上的第三次危机。
00产生集合论悖论的原因在于集合的辨证性与数学方法的形式特性或者形而上学的思维方法的矛盾。如产生罗素悖论的原因,就在于概括原则造集的任意性与生成集合的客观规则的非任意性之间的矛盾。
影响
00第三次数学危机的产物——数理逻辑的发展与一批现代数学的产生。
00为了解决第三次数学危机,数学家们作了不同的努力。由于他们解决问题的出发点不同,所遵循的途径不同,所以在本世纪初就形成了不同的数学哲学流派,这就是以罗素为首的逻辑主义学派、以布劳威尔(1881—1966)为首的直觉主义学派和以希尔伯特为首的形式主义学派。这三大学派的形成与发展,把数学基础理论研究推向了一个新的阶段。三大学派的数学成果首先表现在数理逻辑学科的形成和它的现代分支——证明论等——的形成上。
00为了排除集合论悖论,罗素提出了类型论,策梅罗提出了第一个集合论公理系统,后经弗伦克尔加以修改和补充,得到常用的策梅罗——弗伦克尔集合论公理体系,以后又经伯奈斯和哥德尔进一步改进和简化,得到伯奈斯——哥德尔集合论公理体系。希尔伯特还建立了元数学。作为对集合论悖论研究的直接成果是哥德尔不完全性定理。
00美国杰出数学家哥德尔于本世纪30年代提出了不完全性定理。他指出:一个包含逻辑和初等数论的形式系统,如果是协调的,则是不完全的,亦即无矛盾性不可能在本系统内确立;如果初等算术系统是协调的,则协调性在算术系统内是不可能证明的。哥德尔不完全性定理无可辩驳地揭示了形式主义系统的局限性,从数学上证明了企图以形式主义的技术方法一劳永逸地解决悖论问题的不可能性。它实际上告诉人们,任何想要为数学找到绝对可靠的基础,从而彻底避免悖论的种种企图都是徒劳无益的,哥德尔定理是数理逻辑、人工智能、集合论的基石,是数学史上的一个里程碑。美国着名数学家冯·诺伊曼说过:“哥德尔在现代逻辑中的成就是非凡的、不朽的——它的不朽甚至超过了纪念碑,它是一个里程碑,在可以望见的地方和可以望见的未来中永远存在的纪念碑”。
00时至今日,第三次数学危机还不能说已从根本上消除了,因为数学基础和数理逻辑的许多重要课题还未能从根本上得到解决。然而,人们正向根本解决的目标逐渐接近。可以预料,在这个过程中还将产生许多新的重要成果。
00发现和提出悖论并加以研究,对于数学基础、逻辑学和哲学都有重要意义。正如塔斯基(1901— )所指出的:“必须强调的是,悖论在建立现代演绎科学的基础上占有一个特别重要的地位。正如集合论的悖论,特别是罗素悖论成为逻辑和数学相容性形式化的起点一样,撒谎者悖论及其语义学悖论导致了理论语义学的发展。”
http://ke..com/view/29395.htm

E. 有什么数学趣事、数学史

1数学家的墓志铭(一)
瑞士数学家雅各伯努力,生前对螺线有研究,他死后墓碑上就刻着一条对数螺线,同时碑文上还写着“我虽然改变了,但却和原来一样。”这是一句既刻画螺线性质有象征他对数学热爱的双关句。
2数学家的墓志铭(二)
16世纪德国数学家鲁道夫,花了毕生精力把圆周率算到小数点后35位。后人称之为鲁道夫数,他死后别人把这个数刻到了他的墓碑上。
3惊人的计算
数学家陈景润完全用笔计算,写出了长达二百多页的证明论文;祖冲之求圆周率的范围要算到圆内接24576边形,至少反复进行130次以上的加、减、乘、除、乘方和开方的运算;德国数学家卢道尔夫,花费了毕生精力把圆周率算到小数点后面35位;在解决三体(太阳,地球,月亮)问题上,彼得堡科学院院士列奥纳尔得埃列尔,花费了四十年的时间,全部计算占用了四百九十页的篇幅。计算机的发明和使用终于将数学家从繁琐的计算中解放出来。
4欧拉失明
当欧拉完全失明之后,他仍然以惊人的毅力与黑暗搏斗,凭借记忆和心算进行研究,直到逝世。欧拉得记忆和心算能力是罕见的,他能够复述青年时代笔记的内容,高等数学一样可以用心算去完成。有一次,欧拉的两个学生把一个很复杂的收敛级数的17项加起来,算到第50位数字时,结果相差一个单位。欧拉为了确定究竟谁算得对,自己用心算进行了全部的计算,最后把错误找了出来。
5爱因斯坦与相对论
爱因斯坦曾经使用通俗的语言给人们解释过他的狭义相对论。有一次,一群学生围着爱因斯坦,请他给相对论做解释,爱因斯坦考虑了一下,风趣地说:“我打个比方,比如你坐在火炉上烤和坐在公园绿荫下与女郎谈情说爱,那么,同样的时间你觉得哪个更长?”学生回答:“当然是觉得坐在炉子上的时间长。”爱因斯坦听罢哈哈大笑,说:“这就是相对论的内容。”这个故事形象的说明了时间和空间的相对性
6刘徽的贡献和地位
刘徽的工作不仅对中国古代数学的发展产生了深远的影响,而且在世界《九章算术》影响,支配中国古代数学的发展1000余年,是东方数学的典范之一,与希腊欧几里得的《原本》所代表的古代西方数学交相辉映。鉴于刘徽的巨大贡献,所以不少书上把他称为“中国数学史上的牛顿”。
7杨辉
南宋数学家,写过《详解九章算术》等,他的研究工作主要是在计算技术方面。他将《九章算术》重新分为乘除、分率、合率、互换、方程、勾股等九类。杨辉非常重视数学教育的普及和发展,他为初学者制定的“习算纲目”是中国数学史上的重要文献。
8领袖数学家
庞加莱,法国数学家和物理学家,几乎对所有数学分支都做出过重要的贡献。他早期研究自同构函数,后成为拓扑学先驱、天文学家、几率学家、哲学家、法兰西学院院士,任法国科学院院长。庞加莱一生发表论文500篇。着作约30部,几乎涉及数学的所有的领域以及理论物理、天体物理等许多重要领域。庞加莱被公认为是19世纪末20世纪初的领袖数学家,是对于数学以及应用具有全面知识的最后一个人。
9数学家的缔造者
柏拉图,古希腊着名哲学家,其哲学思想影响了欧洲的哲学乃至整个文化的发展,特别是他的认识论、数学哲学、数学教育思想对科学的形成和数学的发展所起的作用更不可磨灭。以他的学园为教学活动的核心的柏拉图学派,主张严密的定义与逻辑证明,促成了数学的科学化。柏拉图还首次提出了普及教育的主张。柏拉图在数学上没有杰出成果,却因此赢得了“数学家的缔造者的美称”
10天才数学家阿贝尔
阿贝尔,公认为的椭圆函数论的创始人之一,分析学严格化的推动者。发现椭圆函数的加法定理、双周期性,还在交换群、二项级数的严格理论、级数求和等方面有巨大的贡献。但阿贝尔不为当时的权威赏识,以致贫病交加,英年早逝。我们常说阿贝尔积分、阿贝尔积分方程、阿贝尔函数、阿贝尔群、阿贝尔级数、阿贝尔部分和公式、阿贝尔收敛判别法、阿贝尔可加性——这些都是后人对阿贝尔最好的纪念。

F. 请问有人知道些有关数学历史吗

中国数学[Chinese Mathematics]
中国是世界文明古国之一,地处亚洲东部,濒太平洋西岸。数学在中国的发展源远流长,成就辉煌。下面我们依历史的发展,分段叙述。

1.先秦萌芽时期

黄河流域和长江流域是中华民族文化的摇篮,大约在公元前2000年,在黄河中下游产生了第一个奴隶制国家——夏朝。其后有商、殷两代[约1500 B.C -1027 B.C]、及周朝[1027 B.C -221 B.C]。历史上又称公元前八世纪至秦王朝的建立[221 B.C]为春秋战国时期。

据《易.系辞》记载:“上古结绳而治,后世圣人易之以书契”。在殷墟出土的甲骨文卜辞中有很多记数的文字。从一到十,及百、千、万是专用的记数文字,共有13个独立符号,记数用合文书写,其中有十进制制的记数法,出现最大的数字为三万。

算筹是中国古代的计算工具,而这种计算方法称为筹算。算筹的产生年代已不可考,但可以肯定的是筹算在春秋时代已很普遍。

用算筹记数,有纵、横两种方式:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

表示一个多位数字时,采用十进制值制,各位值的数目从左到右排列,纵横相间[法则是:一纵十横,百立千僵,千、十相望,万、百相当],并以空位表示零。算筹为加、减、乘、除等运算建立起良好的条件。

筹算直到十五世纪元朝末年才逐渐为珠算所取代,中国古代数学就是在筹算的基础上取得其辉煌成就的。

在几何学方面《史记.夏本记》中说夏禹治水时已使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,并早已发现“勾三股四弦五”这个勾股定理[西方称勾股定理]的特例。战国时期,齐国人着的《考工记》汇总了当时手工业技术的规范,包含了一些测量的内容,并涉及到一些几何知识,例如角的概念。

战国时期的百家争鸣也促进了数学的发展,一些学派还总结和概括出与数学有关的许多抽象概念。着名的有《墨经》中关于某些几何名词的定义和命题,例如:“圆,一中同长也”、“平,同高也”等等。墨家还给出有穷和无穷的定义。《庄子》记载了惠施等人的名家学说和桓团、公孙龙等辩者提出的论题,强调抽象的数学思想,例如“至大无外谓之大一,至小无内谓之小一”、“一尺之棰,日取其半,万世不竭”等。这些许多几何概念的定义、极限思想和其它数学命题是相当可贵的数学思想,但这种重视抽象性和逻辑严密性的新思想未能得到很好的继承和发展。

此外,讲述阴阳八卦,预言吉凶的《易经》已有了组合数学的萌芽,并反映出二进制的思想。

2.汉唐初创时期

这一时期包括从秦汉到隋唐1000多年间的数学发展,所经历的朝代依次为秦、汉、魏、晋、南北朝、隋、唐。 秦汉是中国古代数学体系的形成时期。为使不断丰富的数学知识系统化、理论化,数学方面的专书陆续出现。

西汉末年[公元前一世纪]编纂的天文学着作《周髀算经》在数学方面主要有两项成就:(1)提出勾股定理的特例及普遍形式;(2)测太阳高、远的陈子测日法,为后来重差术的先驱。此外,还有较复杂的开方问题和分数运算等。

《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典着作,约成书于东汉初年[公元前一世纪]。全书采用问题集的形式编写,共收集了246个问题及其解法,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章。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,《方程》章中所引入的负数概念及正负数加减法法则,在世界数学史上都是最早的记载;书中关于线性方程组的解法和现在中学讲授的方法基本相同。就《九章算术》的特点来说,它注重应用,注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系,对中国古算影响深远。它的一些成就如十进制值制、今有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过这些国家传到欧洲,促进了世界数学的发展。 魏晋时期中国数学在理论上有了较大的发展。其中赵爽和刘徽的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端。赵爽是中国古代对数学定理和公式进行证明的最早的数学家之一,对《周髀算经》做了详尽的注释。刘徽注释《九章算术》,不仅对原书的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,且在论述过程中多有创新,更撰写《海岛算经》,应用重差术解决有关测量的问题。刘徽其中一项重要的工作是创立割圆术,为圆周率的研究工作奠定理论基础和提供了科学的算法。

南北朝时期的社会长期处于战争和分裂状态,但数学的发展依然蓬勃。《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》就是这个时期的作品。《孙子算经》给出“物不知数”问题,导致求解一次同余组问题;《张丘建算经》的“百鸡问题”引出三个未知数的不定方程组问题。

祖冲之、祖日桓父子的工作在这一时期最具代表性,他们在《九章算术》刘徽注的基础上,将传统数学大大向前推进了一步,成为重视数学思维和数学推理的典范。他们同时在天文学上也有突出的贡献。其着作《缀术》已失传,根据史料记载,他们在数学上主要有三项成就:(1)计算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;(2)得到祖 日桓定理[幂势既同,则积不容异]并得到球体积公式;(3)发展了二次与三次方程的解法。

隋朝大兴土木,客观上促进了数学的发展。唐初王孝通撰《缉古算经》,主要是讨论土木工程中计算土方、工程的分工与验收以及仓库和地窖的计算问题。

唐朝在数学教育方面有长足的发展。656年国子监设立算学馆,设有算学博士和助教,由太史令李淳风等人编纂注释《算经十书》[包括《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《张丘建算经》、《夏侯阳算经》、《缉古算经》、《五曹算经》、《五经算术》和《缀术》],作为算学馆学生用的课本。对保存古代数学经典起了重要的作用。

此外,隋唐时期由于历法需要,创立出二次内插法,为宋元时期的高次内插法奠定了基础。而唐朝后期的计算技术有了进一步的改进和普及,出现很多种实用算术书,对于乘除算法力求简捷。

3.宋元全盛时期

唐朝亡后,五代十国仍是军阀混战的继续,直到北宋王朝统一了中国,农业、手工业、商业迅速繁荣,科学技术突飞猛进。从公元十一世纪到十四世纪[宋、元两代],筹算数学达到极盛,是中国古代数学空前繁荣,硕果累累的全盛时期。这一时期出现了一批着名的数学家和数学着作,列举如下:贾宪的《黄帝九章算法细草》[11世纪中叶],刘益的《议古根源》[12世纪中叶],秦九韶的《数书九章》[1247],李冶的《测圆海镜》[1248]和《益古演段》[1259],杨辉的《详解九章算法》[1261]、《日用算法》[1262]和《杨辉算法》[1274-1275],朱世杰的《算学启蒙》[1299]和《四元玉鉴》[1303]等等。 宋元数学在很多领域都达到了中国古代数学,甚至是当时世界数学的巅峰。其中主要的工作有:

1. 高次方程数值解法;

2. 天元术与四元术,即高次方程的立法与解法,是中国数学史上首次引入符号,并用符号运算来解决建立高次方程的问题;

3. 大衍求一术,即一次同余式组的解法,现在称为中国剩余定理;

4. 招差术和垛积术,即高次内插法和高阶等差级数求和。 另外,其它成就包括勾股形解法新的发展、解球面直角三角形的研究、纵横图[幻方]的研究、小数[十进分数]具体的应用、珠算的出现等等。 这一时期民间数学教育也有一定的发展,以及中国和伊斯兰国家之间的数学知识的交流也得到了发展。

4.西学输入时期

这一时期从十四世纪中叶明王朝建立到二十世纪清代结束共500多年。数学除珠算外出现全面衰弱的局面,当中涉及到中算的局限、十三世纪的考试制度中已删减数学内容、明代大兴八段考试制度等复杂的问题,不少中外数学史家仍探讨当中涉及的原因。十六世纪末,西方初等数学开始传入中国,使中国数学研究出现了一个中西融合贯通的局面。鸦片战争后,近代高等数学开始传入中国,中国数学转入一个以学习西方数学为主的时期。直到十九世纪末,中国的近代数学研究才真正开始。

明代最大的成就是珠算的普及,出现了许多珠算读本,及至程大位的《直指算法统宗》[1592]问世,珠算理论已成系统,标志着从筹算到珠算转变的完成。但由于珠算流行,筹算几乎绝迹,建立在筹算基础上的古代数学也逐渐失传,数学出现长期停滞。

隋及唐初,印度数学和天文学知识曾传入中国,但影响较细。到了十六世纪末,西方传教士开始到中国活动,和中国学者合译了许多西方数学专着。其中第一部且有重大影响的是意大利传教士利马窦和徐光启合译的《几何原本》前6卷[1607],其严谨的逻辑体系和演译方法深受徐光启推崇。徐光启本人撰写的《测量异同》和《勾股义》便应用了《几何原本》的逻辑推理方法论证中国的勾股测望术。此外,《几何原本》课本中绝大部份的名词都是首创,且沿用至今。在输入的西方数学中仅次于几何的是三角学。在此之前,三角学只有零星的知识,而此后获得迅速发展。介绍西方三角学的着作有邓玉函编译的《大测》[2卷,1631]、《割圆八线表》[6卷]和罗雅谷的《测量全义》[10卷,1631]。在徐光启主持编译的《崇祯历书》[137卷,1629-1633]中,介绍了有关圆椎曲线的数学知识。

入清以后,会通中西数学的杰出代表是梅文鼎,他坚信中国传统数学“必有精理”,对古代名着做了深入的研究,同时又能正确对待西方数学,使之在中国扎根,对清代中期数学研究的高潮是有积极影响的。与他同时代的数学家还有王锡阐和年希尧等人。 清康熙帝爱好科学研究,他“御定”的《数理精蕴》[53卷,1723],是一部比较全面的初等数学书,对当时的数学研究有一定影响。

干嘉年间形成一个以考据学为主的干嘉学派,编成《四库全书》,其中数学着作有《算经十书》和宋元时期的着作,为保存濒于湮没的数学典籍做出重要贡献。

在研究传统数学时,许多数学家还有发明创造,例如有“谈天三友”之称的焦循、汪莱及李锐作出不少重要的工作。李善兰在《垛积比类》[约1859]中得到三角自乘垛求和公式,现在称之为“李善兰恒等式”。这些工作较宋元时期的数学进了一步。阮元、李锐等人编写了一部天文学家和数学家传记《畴人传》46卷[1795-1810],开数学史研究之先河。

1840年鸦战争后,闭关锁国政策被迫中止。同文馆内添设“算学”,上海江南制造局内添设翻译馆,由此开始第二次翻译引进的高潮。主要译者和着作有:李善兰与英国传教士伟烈亚力合译的《几何原本》后9卷[1857],使中国有了完整的《几何原本》中译本;《代数学》13卷[1859];《代微积拾级》18卷[1859]。李善兰与英国传教士艾约瑟合译《圆锥曲线说》3卷,华蘅芳与英国传教士傅兰雅合译《代数术》25卷[1872],《微积溯源》8卷[1874],《决疑数学》10卷[1880]等。在这些译着中,创造了许多数学名词和术语,至今仍在应用。 1898年建立京师大学堂,同文馆并入。1905年废除科举,建立西方式学校教育,使用的课本也与西方其它各国相仿。

5.近现代数学发展时期

这一时期是从20世纪初至今的一段时间,常以1949年新中国成立为标志划分为两个阶段。

中国近现代数学开始于清末民初的留学活动。较早出国学习数学的有1903年留日的冯祖荀,1908年留美的郑之蕃,1910年留美的胡明复和赵元任,1911年留美的姜立夫,1912年留法的何鲁,1913年留日的陈建功和留比利时的熊庆来[1915年转留法],1919年留日的苏步青等人。他们中的多数回国后成为着名数学家和数学教育家,为中国近现代数学发展做出重要贡献。其中胡明复1917年取得美国哈佛大学博士学位,成为第一位获得博士学位的中国数学家。随着留学人员的回国,各地大学的数学教育有了起色。最初只有北京大学1912年成立时建立的数学系,1920年姜立夫在天津南开大学创建数学系,1921年和1926年熊庆来分别在东南大学[今南京大学]和清华大学建立数学系,不久武汉大学、齐鲁大学、浙江大学、中山大学陆续设立了数学系,到1932年各地已有32所大学设立了数学系或数理系。1930年熊庆来在清华大学首创数学研究部,开始招收研究生,陈省身、吴大任成为国内最早的数学研究生。三十年代出国学习数学的还有江泽涵[1927]、陈省身[1934]、华罗庚[1936]、许宝騄[1936]等人,他们都成为中国现代数学发展的骨干力量。同时外国数学家也有来华讲学的,例如英国的罗素[1920],美国的伯克霍夫[1934]、奥斯古德[1934]、维纳[1935],法国的阿达马[1936]等人。1935年中国数学会成立大会在上海召开,共有33名代表出席。1936年〈中国数学会学报〉和《数学杂志》相继问世,这些标志着中国现代数学研究的进一步发展。 解放以前的数学研究集中在纯数学领域,在国内外共发表论着600余种。在分析学方面,陈建功的三角级数论,熊庆来的亚纯函数与整函数论研究是代表作,另外还有泛函分析、变分法、微分方程与积分方程的成果;在数论与代数方面,华罗庚等人的解析数论、几何数论和代数数论以及近世代数研究取得令世人瞩目的成果;在几何与拓扑学方面,苏步青的微分几何学,江泽涵的代数拓扑学,陈省身的纤维丛理论和示性类理论等研究做了开创性的工作:在概率论与数理统计方面,许宝騄在一元和多元分析方面得到许多基本定理及严密证明。此外,李俨和钱宝琮开创了中国数学史的研究,他们在古算史料的注释整理和考证分析方面做了许多奠基性的工作,使我国的民族文化遗产重放光彩。

1949年11月即成立中国科学院。1951年3月《中国数学学报》复刊[1952年改为《数学学报》],1951年10月《中国数学杂志》复刊[1953年改为《数学通报》]。1951年8月中国数学会召开建国后第一次国代表大会,讨论了数学发展方向和各类学校数学教学改革问题。

建国后的数学研究取得长足进步。50年代初期就出版了华罗庚的《堆栈素数论》[1953]、苏步青的《射影曲线概论》[1954]、陈建功的《直角函数级数的和》[1954]和李俨的《中算史论丛》5集[1954-1955]等专着,到1966年,共发表各种数学论文约2万余篇。除了在数论、代数、几何、拓扑、函数论、概率论与数理统计、数学史等学科继续取得新成果外,还在微分方程、计算技术、运筹学、数理逻辑与数学基础等分支有所突破,有许多论着达到世界先进水平,同时培养和成长起一大批优秀数学家。

60年代后期,中国的数学研究基本停止,教育瘫痪、人员丧失、对外交流中断,后经多方努力状况略有改变。1970年《数学学报》恢复出版,并创刊《数学的实践与认识》。1973年陈景润在《中国科学》上发表《大偶数表示为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》的论文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出成就。此外中国数学家在函数论、马尔可夫过程、概率应用、运筹学、优选法等方面也有一定创见。

1978年11月中国数学会召开第三次代表大会,标志着中国数学的复苏。1978年恢复全国数学竞赛,1985年中国开始参加国际数学奥林匹克数学竞赛。1981年陈景润等数学家获国家自然科学奖励。1983年国家首批授于18名中青年学者以博士学位,其中数学工作者占2/3。1986年中国第一次派代表参加国际数学家大会,加入国际数学联合会,吴文俊应邀作了关于中国古代数学史的45分钟演讲。近十几年来数学研究硕果累累,发表论文专着的数量成倍增长,质量不断上升。1985年庆祝中国数学会成立50周年年会上,已确定中国数学发展的长远目标。代表们立志要不懈地努力,争取使中国在世界上早日成为新的数学大国。

古代埃及数学(Ancient Egyptian Mathematics)
非洲东北部的尼罗河流域,孕育了埃及的文化。在公元前3500~3000年间,这里曾建立了一个统一的帝国。

目前我们对古埃及数学的认识,主要源于两份用僧侣文写成的纸草书,其一是成书于公元前1850年左右的莫斯科纸草书,另一份是约成书于公元前1650年的兰德(Rhind)纸草书,又称阿梅斯(Ahmes)纸草书。阿梅斯纸草书的内容相当丰富,讲述了埃及的乘法和除法、单位分数的用法、试位法、求圆面积问题的解和数学在许多实际问题中的应用。

古埃及人使用象形文字,其数字以十进制表示,但并非位值制,而分数还有一套专门的记法。由埃及数系建立起来的算术具有加法特征,其乘、除法的计算也只是利用连续加倍的方法来完成。古埃及人将所有的分数都化成单位分数(分子为 1的分数之和),在阿梅斯纸草书中,有很大一张分数表,把2/(2n+1)状分数表示成单位分数之和,如:2/5=1/3+1/15,2/7=1/4+1/28,…,2/97=1/56+1/679+
1/776,等等。

古埃及人已经能解决一些属于一次方程和最简单的二次方程的问题,还有一些关于等差数列、等比数列的初步知识。

如果说巴比伦人发展了卓越的算术和代数学,那么在另一方面,人们一般认为埃及人在几何学方面要胜过巴比伦人。一种观点认为尼罗河水每年一次的定期泛滥,淹没河流两岸的谷地。大水过后,法老要重新分配土地,长期积累起来的土地测量知识逐渐发展为几何学。

埃及人能够计算简单平面图形的面积,计算出的圆周率为 3.16049;他们还知道如何计算棱椎、圆椎、圆柱体及半球的体积。其中最惊人的成就在于方棱椎平头截体体积的计算,他们给出的计算过程与现代的公式相符。

至于在建造金字塔和神殿过程中,大量运用数学知识的事实表明,埃及人已积累了许多实用知识,而有待于上升为系统的理论。

印度数学(Hin mathematics)
印度是世界上文化发达最早的地区之一,印度数学的起源和其它古老民族的数学起源一样,是在生产实际需要的基础上产生 的。但是,印度数学的发展也有一个特殊的因素,便是它的数学和历法一样,是在婆罗门祭礼的影响下得以充分发展的。再加上 佛教的交流和贸易的往来,印度数学和近东,特别是中国的数学便在互相融合,互相促进中前进。另外,印度数学的发展始终与天文学有密切的关系,数学作品大多刊载于天文学着作中的某些篇章。

《绳法经》属于古代婆罗门教的经典,可能成书于公元前6世纪,是在数学史上有意义的宗教作品,其中讲到拉绳设计祭坛时所体现到的几何法则,并广泛地应用了勾股定理。

此后约1000年之中,由于缺少可靠的史料,数学的发展所知甚少。

公元5-12世纪是印度数学的迅速发展时期,其成就在世界数学史上占有重要地位。在这个时期出现了一些着名的学者,如6世纪的阿利耶波多(第一)( ryabhata),着有《阿利耶波多历数书》;7世纪的婆罗摩笈多(Brahmagupta ),着有《婆罗摩笈多修订体系》(Brahma-sphuta-sidd'h nta ),在这本天文学着作中,包括“算术讲义”和“不定方程讲义 ”等数学章节;9世纪摩诃毗罗(Mah vira );12世纪的婆什迦罗(第二)(Bh skara ),着有《天文系统极致》(Siddh nta iromani ),有关数学的重要部份为《丽罗娃提》(Lil vati) )和《算法本源》(V jaganita)等等。

在印度,整数的十进制值制记数法产生于6世纪以前,用9个数字和表示零的小圆圈,再借助于位值制便可写出任何数字。他们由此建立了算术运算,包括整数和分数的四则运算法则;开平方和开立方的法则等。对于“零”,他们不单是把它看成“一无所有”或空位,还把它当作一个数来参加运算,这是印度算术的一大贡献。

印度人创造的这套数字和位值记数法在8世纪传入伊斯兰世界,被阿拉伯人采用并改进。13世纪初经斐波纳契的《算盘书》 流传到欧洲,逐渐演变成今天广为利用的1,2,3,4,…,等等,称为印度-阿拉伯数码。

印度对代数学做过重大的贡献。他们用符号进行代数运算,并用缩写文字表示未知数。他们承认负数和无理数,对负数的四 则运算法则有具体的描述,并意识到具有实解的二次方程有两种形式的根。印度人在不定分析中显示出卓越的能力,他们不满足于对一个不定方程只求任何一个有理解,而致力于求所有可能的整数解。印度人还计算过算术级数和几何级数的和,解决过单利 与复利、折扣以及合股之类的商业问题。

印度人的几何学是凭经验的,他们不追求逻辑上严谨的证明,只注重发展实用的方法,一般与测量相联系,侧重于面积、体积的计算。其贡献远远比不上他们在算术和代数方面的贡献大。在三角学方面,印度人用半弦(即正弦)代替了希腊人的全弦, 制作正弦表,还证明了一些简单的三角恒等式等等。他们在三角学所做的研究是十分重要的。

阿拉伯数学[Arabic mathematics]
从九世纪开始,数学发展的中心转向阿拉伯和中亚细亚。

自从公元七世纪初伊斯兰教创立后,很快形成了强大的势力,迅速扩展到阿拉伯半岛以外的广大地区,跨越欧、亚、非三大洲。在这一广大地区内,阿拉伯文是通用的官方文字,这里所叙述的阿拉伯数学,就是指用阿拉伯语研究的数学。

从八世纪起大约有一个到一个半世纪是阿拉伯数学的翻译时期,巴格达成为学术中心,建有科学宫、观象台、图书馆和一个学院。来自各地的学者把希腊、印度和波斯的古典着作大量地译为阿拉伯文。在翻译过程中,许多文献被重新校订、考证和增补,大量的古代数学遗产获得了新生。阿拉伯文明和文化在接受外来文化的基础上,迅速发展起来,直到15世纪还充满活力。

花拉子米[Al-khowarizmi]是阿拉伯初期最主要的数学家,他编写了第一本用阿拉伯语在伊斯兰世界介绍印度数字和记数法的着作。公元十二世纪后,印度数字、十进制值制记数法开始传入欧洲,又经过几百年的改革,这种数字成为我们今天使用的印度—阿拉伯数码。花拉子米的另一名着《ilm al-jabr wa'lmugabalah》[《代数学》]系统地讨论了一元二次方程的解法,该种方程的求根公式便是在此书中第一次出现。现代”algebra”[代数学]一词亦源于书名中出现的”al jabr”。

三角学在阿拉伯数学中占有重要地位,它的产生与发展和天文学有密切关系。阿拉伯人在印度人和希腊人工作的基础上发展了三角学。他们引进了几种新的三角量,揭示了它们的性质和关系,建立了一些重要的三角恒等式。给出了球面三角形和平面三角形的全部解法,制造了许多较精密的三角函数表。其中着名的数学家有:阿尔.巴塔尼[Al-Battani]、阿卜尔.维法[Abu'l-Wefa]、阿尔.比鲁尼[Al-Beruni]等。系统而完整地论述三角学的着作是由十三世纪的学者纳西尔丁[Nasir ed-din]完成的,该着作使三角学脱离天文学而成为数学的独立分支,对三角学在欧洲的发展有很大的影响。

在近似计算方面,十五世纪的阿尔.卡西[Al-kashi]在他的《圆周论》中,叙述了圆周率π的计算方法,并得到精确到小数点后16位的圆周率,从而打破祖冲之保持了一千年的记录。此外,阿尔.卡西在小数方面做过重要工作,亦是我们所知道的以“帕斯卡三角形”形式处理二项式定理的第一位阿拉伯学者。

阿拉伯几何学的成就低于代数和三角。希腊几何学严密的逻辑论证没有被阿拉伯人接受。

总的来看,阿拉伯数学较缺少创造性,但当时世界上大多数地方正处于科学上的贫瘠时期,其成绩相对显得较大,值得赞美的是他们充当了世界上大量精神财富的保存者,在黑暗时代过去后,这些精神财富才传回欧洲。欧洲人主要就是通过他们的译着才了解古希腊和印度以及中国数学的成就。

G. 圆周率的数学史

祖冲之是世界上第一位将圆周率准确地推算到小数点后七位数值的科学家,并将这一纪录在世界上保持了一千年之久。

在祖冲之以前,我国在数学方面已经达到世界先进水平,涌现出许多杰出的数学家和优秀的数学着作。早在原始社会末期,“龙山文化”的陶器上已经出现了各种几何图案。商朝时期,已经开始在数学运算中采用十进位制,这是世界上最早的进位制,它的采用大大方便了数学计算。春秋时代成书的《周易》,是世界上第一本研究排列组合的书。到了战国时代,百家争鸣,数学有了进一步的发展,出现了运用至今的“九九”乘法口诀;在几何学方面,已普遍地运用尺规作图,从而促进了几何学的发展。同时,在诸子百家的着作中,也提出了许多有价值的数学理论。例如:墨家学派的经典《墨子》中,有不少地方涉及到几何学上的一些基本问题,对此它都准确地定义,其准确程度与古代西方流行的欧几里德的《几何原本》不相上下。道家学派所着的《庄子》中,提出了极限理论,其中的着名例证:“有一根一尺长的棍子,每天截其一半,那永远也截不完”,至今仍被讲解数列极限所经常引用。

到了秦汉魏晋之际,随着封建经济的巨大发展,与之密切相关的数学也有了长足的进步,涌现了一大批的数学着作和知名的数学家。其中最主要的着作有《周髀算经》、《九章算术》和《海岛算经》。《周髀算经》成书的年代不晚于公元前一世纪,作者已经不知道了,东汉着名数学家赵君卿为之作过注,其主要成就在于提出了着名的“勾股定理”及采取了较为复杂的分数运算等方面。《九章算术》的成书年代同《周髀算经》大约同时,最初的作者是谁也已不知道了,许多数学家都对此书进行过增订删补,如西汉数学家张苍、耿寿昌、许商、杜忠等,三国时期着名数学家刘徽为之作了注。这部着作集先秦、秦汉时期数学优秀成果之大成,对以后中国古代数学产生了非常深刻的影响。全书分为方田(主要是计算田亩的方法)、少广(主要是开平方和开立方的方法)、商功(主要是计算各种体积,解决筑城、兴修水利等建筑工程中的实际问题)、粟米(主要是计算各种粮食间的换算方法)、差分(主要是等级式的计算方法)、均输(主要是计算征收和运输粮食的方法)、盈虚(主要是统计有关生产收入的问题)、勾股(主要是勾股定理的实际运用方法)等九章,共二百四十六个问题及每个问题的解法。这部书从数学成就上看,首先应该提到的是:其中记载了当时世界上最先进的分数四则运算和比例算法。另外,书中记载的开平方和开立方的方法,实际上就是求解一元二次方程;而为解方程而联立方程组的解法,比欧洲同类算法早出一千五百多年。书中还在世界数学史上第一次提出了负数概念和正负数的加减法运算法则。《九章算术》不仅在中国数学史上占有重要地位,它的影响还远及国外,朝鲜、日本都曾把《九章算术》作为教科书,其中的某些计算方法,还传到了印度、阿拉伯和欧洲。

《海岛算经》的作者是三国时期的刘徽。在这部书中,他主要讲述了利用标杆进行两次、三次及至四次测量来解决各种测量数学的问题,其在此方面的造诣之深,远远超越了当时的西方数学家。而这种测量数学,正是地图学的数学基础。

除了以是三部着作外,较为重要的数学着作还有《孙子算经》、《五曹算经》、《夏侯阳算经》等。

祖冲之经过刻苦钻研,继承和发展了前辈科学家的优秀成果。他对于圆周率的研究,就是他对于我国乃至世界的一个突出贡献。祖冲之对圆周率数值的精确推算值,用他的名字被命名为“祖冲之圆周率”,简称“祖率”。

什么是圆周率呢?圆有它的圆周和圆心,从圆周任意一点到圆心的距离称为半径,半径加倍就是直径。直径是一条经过圆心的线段,圆周是一条弧线,弧线是直线的多少倍,在数学上叫做圆周率。简单说,圆周率就是圆的周长与它直径之间的比,它是一个常数,用希腊字母“π”来表示。在天文历法方面和生产实践当中,凡是牵涉到圆的一切问题,都要使用圆周率来推算。

如何正确地推求圆周率的数值,是世界数学史上的一个重要课题。我国古代数学家们对这个问题十分重视,研究也很早。在《周髀算经》和《九章算术》中就提出径一周三的古率,定圆周率为三,即圆周长是直径长的三倍。此后,经过历代数学家的相继探索,推算出的圆周率数值日益精确。西汉末年刘歆在为王莽设计制作圆形铜斛(一种量器)的过程中,发现直径为一、圆周为三的古率过于粗略,经过进一步的推算,求得圆周率的数值为3.1547。东汉着名科学家张衡推算出的圆周率值为3.162。三国时,数学家王蕃推算出的圆周率数值为3.155。魏晋之际的着名数学家刘徽在为《九章算术》作注时创立了新的推算圆周率的方法——割圆术。他设圆的半径为1,把圆周六等分,作圆的内接正六边形,用勾股定理求出这个内接正六边形的周长;然后依次作内接十二边形,二十四边形……,至圆内接一百九十二边形时,得出它的边长和为6.282048,而圆内接正多边形的边数越多,它的边长就越接近圆的实际周长,所以此时圆周率的值为边长除以2,其近似值为3.14;并且说明这个数值比圆周率实际数值要小一些。在割圆术中,刘徽已经认识到了现代数学中的极限概念。他所创立的割圆木,是探求圆周率数值的过程中的重大突破。后人为纪念刘徽的这一功绩,把他求得的圆周率数值称为“徽率”或称“徽术”。

刘徽以后,探求圆周率有成就的学者,先后有南朝时代的何承天,皮延  3.14。以上的科学家都为圆周率的研究推算做出了很大贡献,可是和祖冲之的圆周率比较起来,就逊色多了。

祖冲之认为自秦汉以至魏晋的数百年中研究圆周率成绩最大的学者是刘徽,但并未达到精确的程度,于是他进一步精益钻研,去探求更精确的数值。它研究和计算的结果,证明圆周率应该在3.1415926和3.1415927之间;   来表示。他成为世界上第一个把圆周率的准确数值计算到小数点以后七位数字的人。直到一千年后,这个记录才被阿拉伯数学家阿尔·卡西和法国数学家维叶特所打破。祖冲之提出的“密率”,也是直到一千年以后,才由德国  称之为“安托尼兹率”,还有别有用心的人说祖冲之圆周率是在明朝末年西方数学传入中国后伪造的。这是有意的捏造。记载祖冲之对圆周率研究情况的古籍是成书于唐代的史书《隋书》,而现传的《隋书》有元朝大德丙午年(公元1306年)的刊本,其中就有和其他现传版本一样的关于祖冲之圆周率的记载,事在明朝末年前三百余年。而且还有不少明朝之前的数学家在自己的着作中引用过祖冲之的圆周率,这些事实都证明了祖冲之在圆周率研究方面卓越的成就。

那么,祖冲之是如何取得这样重大的科学成就呢?可以肯定,他的成就是建立在前人研究的基础之上的。从当时的数学水平来看,祖冲之很可能是继承了刘徽所创立和首先使用的割圆术,并且加以发展,因此获得了超越前人的重大成就。在前面,我们提到割圆术时已经知道了这样的结论:圆内接正n边形的边数越多,各边长的总和就越接近圆周的实际长度。但因为它是内接的,又不可能把边数增加到无限多,所以边长总和永远小于圆周。

祖冲之按照刘徽的割圆术之法,设了一个直径为一丈的圆,在圆内切割计算。当他切割到圆的内接一百九十二边形时,得到了“徽率”的数值。但他没有满足,继续切割,作了三百八十四边形、七百六十八边形……一直切割到二万四千五百七十六边形,依次求出每个内接正多边形的边长。最后求得直径为一丈的圆,它的圆周长度在三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽到三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽之间,上面的那些长度单位我们现在已不再通用,但换句话说:如果圆的直径为1,那么圆周小于3.1415927、大   大不到千万分之一,它们的提出,大大方便了计算和实际应用。

要作出这样精密的计算,是一项极为细致而艰巨的脑力劳动。我们知道,在祖冲之那个时代,算盘还未出现,人们普遍使用的计算工具叫算筹,它是一根根几寸长的方形或扁形的小棍子,有竹、木、铁、玉等各种材料制成。通过对算筹的不同摆法,来表示各种数目,叫做筹算法。如果计算数字的位数越多,所需要摆放的面积就越大。用算筹来计算不象用笔,笔算可以留在纸上,而筹算每计算完一次就得重新摆动以进行新的计算;只能用笔记下计算结果,而无法得到较为直观的图形与算式。因此只要一有差错,比如算筹被碰偏了或者计算中出现了错误,就只能从头开始。要求得祖冲之圆周率的数值,就需要对九位有效数字的小数进行加、减、乘、除和开方运算等十多个步骤的计算,而每个步骤都要反复进行十几次,开方运算有50次,最后计算出的数字达到小数点后十六、七位。今天,即使用算盘和纸笔来完成这些计算,也不是一件轻而易举的事。让我们想一想,在一千五百多年前的南朝时代,一位中年人在昏暗的油灯下,手中不停地算呀、记呀,还要经常地重新摆放数以万计的算筹,这是一件多么艰辛的事情,而且还需要日复一日地重复这种状态,一个人要是没有极大的毅力,是绝对完不成这项工作的。

这一光辉成就,也充分反映了我国古代数学高度发展的水平。祖冲之,不仅受到中国人民的敬仰,同时也受到世界各国科学界人士的推崇。1960年,苏联科学家们在研究了月球背面的照片以后,用世界上一些最有贡献的科学家的名字,来命名那上面的山谷,其中有一座环形山被命名为“祖冲之环形山”。

祖冲之在圆周率方面的研究,有着积极的现实意义,适应了当时生产实践的需要。他亲自研究过度量衡,并用最新的圆周率成果修正古代的量器容积的计算。

古代有一种量器叫做“ (釜)”,一般的是一尺深,外形呈圆柱状,那这种量器的容积有多大呢?要想求出这个数值,就要用到圆周率。祖冲之利用他的研究,求出了精确的数值。他还重新计算了汉朝刘歆所造的“律嘉量”(另一种量器,与上面提到的 都是类似于现在我们所用的“升”等量器,但它们都是圆柱体。),由于刘歆所用的计算方法和圆周率数值都不够准确,所以他所得到的容积值与实际数值有出入。祖冲之找到他的错误所在,利用“祖率”校正了数值。

以后,人们制造量器时就采用了祖冲之的“祖率”数值。

H. 中国古代数学形成学科出现在哪个朝代他比世界上其他国家早出现多少年

秦汉、魏晋、南北朝,共400年间的数学发展历史。而西方古希腊时期就形成了以毕达哥拉斯、欧几里得、阿基米德、阿波罗尼奥斯为主的数学几何学,所以从形成理论来说,中国要晚500年至1000年。


一、中国数学的起源与早期发展 据《易·系辞》记载:“上古结绳而治,后世圣人易之以书契”。在殷墟出土的甲骨文卜辞中有很多记数的文字。从一到十,及百、千、万是专用的记数文字,共有13个独立符号,记数用合文书写,其中有十进制制的记数法,出现最大的数字为三万。算筹是中国古代的计算工具,而这种计算方法称为筹算。算筹的产生年代已不可考,但可以肯定的是筹算在春秋时代已很普遍。

用算筹记数,有纵、横两种方式:表示一个多位数字时,采用十进位值制,各位值的数目从左到右排列,纵横相间﹝法则是:一纵十横,百立千僵,千、十相望,万、百相当﹞,并以空位表示零。算筹为加、减、乘、除等运算建立起良好的条件。 筹算直到十五世纪元朝末年才逐渐为珠算所取代,中国古代数学就是在筹算的基础上取得其辉煌成就的。

在几何学方面《史记·夏本记》中说夏禹治水时已使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,并早已发现“勾三股四弦五”这个勾股定理﹝西方称勾股定理﹞的特例。战国时期,齐国人着的《考工记》汇总了当时手工业技术的规范,包含了一些测量的内容,并涉及到一些几何知识,例如角的概念。

战国时期的百家争鸣也促进了数学的发展,一些学派还总结和概括出与数学有关的许多抽象概念。着名的有《墨经》中关于某些几何名词的定义和命题,例如:“圆,一中同长也”、“平,同高也”等等。墨家还给出有穷和无穷的定义。《庄子》记载了惠施等人的名家学说和桓团、公孙龙等辩者提出的论题,强调抽象的数学思想,例如“至大无外谓之大一,至小无内谓之小一”、“一尺之棰,日取其半,万世不竭”等。这些许多几何概念的定义、极限思想和其它数学命题是相当可贵的数学思想,但这种重视抽象性和逻辑严密性的新思想未能得到很好的

186年(应该在此前)。

西汉末年﹝公元前一世纪﹞编纂的《周髀算经》,尽管是谈论盖天说宇宙论的天文学着作,但包含许多数学内容,在数学方面主要有两项成就:(1)提出勾股定理的特例及普遍形式;(2)测太阳高、远的陈子测日法,为后来重差术(勾股测量法)的先驱。此外,还有较复杂的开方问题和分数运算等。

《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典着作,约成书于东汉初年﹝公元前一世纪﹞。全书采用问题集的形式编写,共收集了246个问题及其解法,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章。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,《方程》章中所引入的负数概念及正负数加减法法则,在世界数学史上都是最早的记载;书中关于线性方程组的解法和现在中学讲授的方法基本相同。就《九章算术》的特点来说,它注重应用,注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系,对中国古算影响深远。它的一些成就如十进制值制、今有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过这些国家传到欧洲,促进了世界数学的发展。

魏晋时期中国数学在理论上有了较大的发展。其中赵爽(生卒年代不详)和刘徽(生卒年代不详)的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端。三国吴人赵爽是中国古代对数学定理和公式进行证明的最早的数学家之一,对《周髀算经》做了详尽的注释,在《勾股圆方图注》中用几何方法严格证明了勾股定理,他的方法已体现了割补原理的思想。赵爽还提出了用几何方法求解二次方程的新方法。263年,三国魏人刘徽注释《九章算术》,在《九章算术注》中不仅对原书的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,系统地阐述了中国传统数学的理论体系与数学原理,而且在其论述中多有创造,在卷1《方田》中创立割圆术(即用圆内接正多边形面积无限逼近圆面积的办法),为圆周率的研究工作奠定理论基础和提供了科学的算法,他运用“割圆术”得出圆周率的近似值为3927/1250(即3.1416);在《商功》章中,为解决球体积公式的问题而构造了“牟合方盖”的几何模型,为祖暅获得正确结果开辟了道路;为建立多面体体积理论,运用极限方法成功地证明了阳马术;他还撰着《海岛算经》,发扬了古代勾股测量术----重差术。

南北朝时期的社会长期处于战争和分裂状态,但数学的发展依然蓬勃。出现了《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学着作。约于公元四-五世纪成书的《孙子算经》给出“物不知数”问题并作了解答,导致求解一次同余组问题在中国的滥畅;《张丘建算经》的“百鸡问题”引出三个未知数的不定方程组问题。

公元五世纪,祖冲之、祖暅父子的工作在这一时期最具代表性,他们在《九章算术》刘徽注的基础上,将传统数学大大向前推进了一步,成为重视数学思维和数学推理的典范。他们同时在天文学上也有突出的贡献。其着作《缀术》已失传,根据史料记载,他们在数学上主要有三项成就:(1)计算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,欧洲直到十六世纪德国人鄂图(valentinus otto)和荷兰人安托尼兹(a.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的正确公式,并提出"幂势既同则积不容异"的体积

原理,即二立体等高处截面积均相等则二体体积相等的定理。欧洲十七世纪意大利数学家卡瓦列利(bonaventura cavalieri)才提出同一定理;(3)发展了二次与三次方程的解法。 同时代的天文历学家何承天创调日法,以有理分数逼近实数,发展了古代的不定分析与数值逼近算法。

三、中国数学教育制度的建立

隋朝大兴土木,客观上促进了数学的发展。唐初王孝通撰《缉古算经》,主要是通过土木工程中计算土方、工程的分工与验收以及仓库和地窖计算等实际问题,讨论如何以几何方式建立三次多项式方程,发展了《九章算术》中的少广、勾股章中开方理论。 隋唐时期是中国封建官僚制度建立时期,随着科举制度与国子监制度的确立,数学教育有了长足的发展。656年国子监设立算学馆,设有算学博士和助教,由太史令李淳风等人编纂注释《算经十书》(包括《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《张丘建算经》、《夏侯阳算经》、《缉古算经》、《五曹算经》、《五经算术》和《缀术》﹞,作为算学馆学生用的课本。对保存古代数学经典起了重要的作用。

由于南北朝时期的一些重大天文发现在隋唐之交开始落实到历法编算中,使唐代历法中出现一些重要的数学成果。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,这在数学史上是一项杰出的创造,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。

唐朝后期,计算技术有了进一步的改进和普及,出现很多种实用算术书,对于乘除算法力求简捷。

四、中国数学发展的高峰

唐朝亡后,五代十国仍是军阀混战的继续,直到北宋王朝统一了中国,农业、手工业、商业迅速繁荣,科学技术突飞猛进。从公元十一世纪到十四世纪﹝宋、元两代﹞,筹算数学达到极盛,是中国古代数学空前繁荣,硕果累累的全盛时期。这一时期出现了一批着名的数学家和数学着作,列举如下:贾宪的《黄帝九章算法细草》﹝11世纪中叶﹞,刘益的《议古根源》﹝12世纪中叶﹞,秦九韶的《数书九章》﹝1247﹞,李冶的《测圆海镜》﹝1248﹞和《益古演段》﹝1259﹞,杨辉的《详解九章算法》﹝1261﹞、《日用算法》﹝1262﹞和《杨辉算法》﹝1274-1275﹞,朱世杰的《算学启蒙》﹝1299﹞和《四元玉鉴》﹝1303﹞等等。 宋元数学在很多领域都达到了中国古代数学,也是当时世界数学的巅峰。其中主要的工作有: 公元1050年左右,北宋贾宪(生卒年代不详)在《黄帝九章算法细草》中创造了开任意高次幂的“增乘开方法”,公元1819年英国人霍纳(william george horner)才得出同样的方法。贾宪还列出了二项式定理系数表,欧洲到十七世纪才出现类似的“巴斯加三角”。 (《黄帝九章算法细草》已佚)公元1088—1095年间,北宋沈括从“酒家积罂”数与“层坛”体积等生产实践问题提出了“隙积术”,开始对高阶等差级数的求和进行研究,并创立了正确的求和公式。沈括还提出“会圆术”,得出了我国古代数学史上第一个求弧长的近似公式。他还运用运筹思想分析和研究了后勤供粮与运兵进退的关系等问题。

公元1247年,南宋秦九韶在《数书九章》中推广了增乘开方法,叙述了高次方程的数值解法,他列举了二十多个来自实践的高次方程的解法,最高为十次方程。欧洲到十六世纪意大利人菲尔洛(scipio del ferro)才提出三次方程的解法。秦九韶还系统地研究了一次同余式理论。

公元1248年,李冶(李治,公元1192一1279年)着的《测圆海镜》是第一部系统论述“天元术”(一元高次方程)的着作,这在数学史上是一项杰出的成果。在《测圆海镜?序》中,李冶批判了轻视科学实践,以数学为“九九贱技”、“玩物丧志”等谬论。

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)着《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(etienne 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(james gregory)和公元1676一1678年间牛顿(issac newton)才提出内插法的一般公式。 公元十四世纪我国人民已使用珠算盘。在现代计算机出现之前,珠算盘是世界上简便而有效的计算工具。

五、中国数学的衰落与日用数学的发展

这一时期指十四世纪中叶明王朝建立到明末的1582年。数学除珠算外出现全面衰弱的局面,当中涉及到中算的局限、十三世纪的考试制度中已删减数学内容、明代大兴八段考试制度等复杂的问题,不少中外数学史家仍探讨当中涉及的原因。

明代最大的成就是珠算的普及,出现了许多珠算读本,及至程大位的《直指算法统宗》﹝1592﹞问世,珠算理论已成系统,标志着从筹算到珠算转变的完成。但由于珠算流行,筹算几乎绝迹,建立在筹算基础上的古代数学也逐渐失传,数学出现长期停滞。 六、西方初等数学的传入与中西合璧

十六世纪末开始,西方传教士开始到中国活动,由于明清王朝制定天文历法的需要,传教士开始将与天文历算有关的西方初等数学知识传入中国,中国数学家在“西学中源”思想支配下,数学研究出现了一个中西融合贯通的局面。 十六世纪末,西方传教士和中国学者合译了许多西方数学专着。其中第一部且有重大影响的是意大利传教士利马窦和徐光启合译的《几何原本》前6卷﹝1607﹞,其严谨的逻辑体系和演译方法深受徐光启推崇。徐光启本人撰写的《测量异同》和《勾股义》便应用了《几何原本》的逻辑推理方法论证中国的勾股测望术。此外,《几何原本》课本中绝大部份的名词都是首创,且沿用至今。在输入的西方数学中仅次于几何的是三角学。在此之前,三角学只有零星的知识,而此后获得迅速发展。介绍西方三角学的着作有邓玉函编译的《大测》﹝2卷,1631﹞、《割圆八线表》﹝6卷﹞和罗雅谷的《测量全义》﹝10卷,1631﹞。在徐光启主持编译的《崇祯历书》﹝137卷,1629-1633﹞中,介绍了有关圆椎曲线的数学知识。入清以后,会通中西数学的杰出代表是梅文鼎,他坚信中国传统数学“必有精理”,对古代名着做了深入的研究,同时又能正确对待西方数学,使之在中国扎根,对清代中期数学研究的高潮是有积极影响的。与他同时代的数学家还有王锡阐和年希尧等人。 清康熙帝爱好科学研究,他“御定”的《数理精蕴》﹝53卷,1723﹞,是一部比较全面的初等数学书,对当时的数学研究有一定影响。

七、传统数学的整理与复兴

乾嘉年间形成一个以考据学为主的干嘉学派,编成《四库全书》,其中数学着作有《算经十书》和宋元时期的着作,为保存濒于湮没的数学典籍做出重要贡献。

在研究传统数学时,许多数学家还有发明创造,例如有“谈天三友”之称的焦循、汪莱及李锐作出不少重要的工作。李善兰在《垛积比类》﹝约1859﹞中得到三角自乘垛求和公式,现在称之为“李善兰恒等式”。这些工作较宋元时期的数学进了一步。阮元、李锐等人编写了一部天文学家和数学家传记《畴人传》46卷﹝1795-1810﹞,开数学史研究之先河。 八、西方数学再次东进

1840年鸦战争后,闭关锁国政策被迫中止。同文馆内添设“算学”,上海江南制造局内添设翻译馆,由此开始第二次翻译引进的高潮。

主要译者和着作有:李善兰与英国传教士伟烈亚力合译的《几何原本》后9卷﹝1857﹞,使数学的还有江泽涵﹝1927﹞、陈省身﹝1934﹞、华罗庚﹝1936﹞、许宝骙﹝1936﹞等人,他们都成为中国现代数学发展的骨干力量。同时外国数学家也有来华讲学的,例如英国的罗素﹝1920﹞,美国的伯克霍夫﹝1934﹞、奥斯古德﹝1934﹞、维纳﹝1935﹞,法国的阿达马﹝1936﹞等人。1935年中国数学会成立大会在上海召开,共有33名代表出席。1936年〈中国数学会学报〉和《数学杂志》相继问世,这些标志着中国现代数学研究的进一步发展。 解放以前的数学研究集中在纯数学领域,在国内外共发表论着600余种。在分析学方面,陈建功的三角级数论,熊庆来的亚纯函数与整函数论研究是代表作,另外还有泛函分析、变分法、微分方程与积分方程的成果;在数论与代数方面,华罗庚等人的解析数论、几何数论和代数数论以及近世代数研究取得令世人瞩目的成果;在几何与拓扑学方面,苏步青的微分几何学,江泽涵的代数拓扑学,陈省身的纤维丛理论和示性类理论等研究做了开创性的工作:在概率论与数理统计方面,许宝骙在一元和多元分析方面得到许多基本定理及严密证明。此外,李俨和钱宝琮开创了中国数学史的研究,他们在古算史料的注释整理和考证分析方面做了许多奠基性的工作,使我国的民族文化遗产重放光彩。

1949年11月即成立中国科学院。1951年3月《中国数学学报》复刊﹝1952年改为《数学学报》﹞,1951年10月《中国数学杂志》复刊﹝1953年改为《数学通报》﹞。1951年8月中国数学会召开建国后第一次国代表大会,讨论了数学发展方向和各类学校数学教学改革问题。

建国后的数学研究取得长足进步。50年代初期就出版了华罗庚的《堆栈素数论》﹝1953﹞、苏步青的《射影曲线概论》﹝1954﹞、陈建功的《直角函数级数的和》﹝1954﹞和李俨的《中算史论丛》5集﹝1954-1955﹞等专着,到1966年,共发表各种数学论文约2万余篇。 除了在数论、代数、几何、拓扑、函数论、概率论与数理统计、数学史等学科继续取得新成果外,还在微分方程、计算技术、运筹学、数理逻辑与数学基础等分支有所突破,有许多论着达到世界先进水平,同时培养和成长起一大批优秀数学家。

60年代后期,中国的数学研究基本停止,教育瘫痪、人员丧失、对外交流中断,后经多方努力状况略有改变。1970年《数学学报》恢复出版,并创刊《数学的实践与认识》。1973年陈景润在《中国科学》上发表《大偶数表示为一个素数及一个不超过二个素数的乘积之和》的论文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出成就。此外中国数学家在函数论、马尔可夫过程、概率应用、运筹学、优选法等方面也有一定创见。 1978年11月中国数学会召开第三次代表大会,标志着中国数学的复苏。1978年恢复全国数学竞赛,1985年中国开始参加国际数学奥林匹克数学竞赛。1981年陈景润等数学家获国家自然科学奖励。1983年国家首批授于18名中青年学者以博士学位,其中数学工作者占2/3。 1986年中国第一次派代表参加国际数学家大会,加入国际数学联合会,吴文俊应邀作了关于中国古代数学史的45分钟演讲。近十几年来数学研究硕果累累,发表论文专着的数量成倍增长,质量不断上升。1985年庆祝中国数学会成立50周年年会上,已确定中国数学发展的长远目标。代表们立志要不懈地努力,争取使中国在世界上早日成为新的数学大国。 十、中国数学的特点

(1)以算法为中心,属于应用数学。中国数学不脱离社会生活与生产的实际,以解决实际问题为目标,数学研究是围绕建立算法与提高计算技术而展开的。

(2)具有较强的社会性。中国传统数学文化中,数学被儒学家培养人的道德与技能的基本知识---六艺(礼、乐、射、御、书、数)之一,它的作用在于“通神明、顺性命,经世务、类万物”,所以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。

(3)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。 十一、中国数学对世界的影响

数学活动有两项基本工作----证明与计算,前者是由于接受了公理化(演绎化)数学文化传统,后者是由于接受了机械化(算法化)数学文化传统。在世界数学文化传统中,以欧几里得《几何原本》为代表的希腊数学,无疑是西方演绎数学传统的基础,而以《九章算术》为代表的中国数学无疑是东方算法化数学传统的基础,它们东西辉映,共同促进了世界数学文化的发展。

中国数学通过丝绸之路传播到印度、阿拉伯地区,后来经阿拉伯人传入西方。而且在汉字文化圈内,一直影响着日本、朝鲜半岛、越南等亚洲国家的数学发展。



I. 世界数学发展史

我们伟大的祖国,作为世界四大文明古国之一,在数学发展的历史长河中,曾经作出许多杰出的贡献。这些光辉的成就,远远走在世界的前列,在世界数学史上享有崇高的荣誉。 一、位置值制的最早使用 所谓位置值制,是指同一个数字由于它所在位置的不同而有不同的值。例如,365中,数字3表示三百,6表示六十。

用这种方法表示数,不但简明,而且便于计算。采用十进位置值制记数法,以我国为最早。在考古发掘的殷墟甲骨文中,就曾发现13个记数单字,它们是:

用9个数字与4个位置值的符号,可以表示出大到上万的自然数,已经有了位置值制的萌芽。到了春秋战国时期,我们的祖先已普遍使用算筹来进行计算。在筹算中,完全是采用十进位置值制来记数的,既比古巴比伦的六十进位置值制方便,也比古希腊、罗马的十进非位置值先进。这种先进的记数制度,是人类文明的重要里程碑之一,是世界数学史上无与伦比的光辉成就。

二、分数的最早使用 西汉时期,张苍、耿寿昌等学者整理、删补自秦代以来的数学知识,编成了《九章算术》。在这本数学经典的《方田》章中,提出了完整的分数运算法则。 从后来刘徽所作的《九章算术注》可以知道,在《九章算术》中,讲到约分、合分(分数加法)、减分(分数减法)、乘分(分数乘法)、约分(分数除法)的法则,与我们现在的分数运算法则完全相同。另外,还记载了课分(比较分数大小)、平分(求分数的平均值)等关于分数的知识,是世界上最早的系统叙述分数的着作。 分数运算,大约在15世纪才在欧洲流行。欧洲人普遍认为,这种算法起源于印度。实际上,印度在七世纪婆罗门笈多的着作中才开始有分数运算法则,这些法则都与《九章算术》中介绍的法则相同。而刘徽的《九章算术注》成书于魏景元四年(263年),所以,即使与刘徽的时代相比,我们也要比印度早400年左右。 三、小数的最早使用 刘徽在《九章算术注》中介绍,开方不尽时用十进分数(徽数,即小数)去逼近,首先提出了关于十进小数的概念。宋元时期,秦九韶、李冶都将1863.2寸表示为,与现在的记法基本相同。到公元 1300年前后,元代刘瑾所着《律吕成书》中,已将106368.6312写成

把小数部分降低一行写在整数部分的后边。而西方的斯台汶直到1585年才有十进小数的概念,且他的表示方法远不如中国先进,如上述的小数,他记成或106368。所以,我们完全可以自豪地宣称:中国是世界上最先使用小数的国家。 四、负数的最早使用 在《九章算术》中,已经引入了负数的概念和正负数加减法则。刘徽说:“两算得失相反,要令正负以名之”,这是关于正负数的明确定义,书中给出的正负数加减法则,和现在教科书中介绍的法则完全一样。 这些内容出现在书上的《方程章》中,是为解方程(组)服务的,如该章的第八题是: 今有卖牛二、羊五,以买十三豕,有余钱一千;卖牛三、豕三,以买九羊,钱适足;卖羊六、豕八,以买五牛,钱不足六百。问牛、羊、豕价各几何? 其解法为: 术曰:如方程,置牛二、羊五正,豕十三负,余钱数正:次置牛三正,羊九负,豕三正;次置牛五负,羊六正,豕八正,不足钱负。以正负术人之。 这里所说的意思就是:若每头牛、羊、豕的价格分别用x、y、z表示,则可列出如下的方程(组):

然后利用正负数去计算结果。在方程的各项系数及常数项中都出现了负数,在世界上率先把负数运用于计算之中。 在国外,有很长时期认为负数是一种“荒谬的数”,被摒弃于数的大家庭之外。直到公元7世纪,印度的婆罗门笈多才开始认识负数,欧洲第一个给予正负数以正确解释的是斐波那契,但他们已分别比我们的祖先晚七百多年和一千年左右。

五、二项式系数的规律的最早发现 在学习了多项式乘法以后,不难知道:

等等。那么,上述等式右端各项的系数有什么规律呢?

1261年,我国宋代数学有杨辉曾在他所着的《详解九章算法》中给出一个“开方作法本源”图(见下图),把指数分别

为0—6的二项式系数—一列出,并且指明,“开方作法本源出《释锁算书》,贾宪用此术。”贾宪是北宋时期的数学家,生平不详,大约生活在11世纪上半叶,这就是说,我国早在11世纪就已经认识了二项式各项系数的规律。现在,我们把这个规律简称为“贾宪三角形”。 在国外,直到15世纪,阿拉伯的数学家阿尔·卡西才用直角三角形表示了同样意义的三角形。 1527年,德国人阿皮亚纳斯在其所着的一本算术书的封面上也曾印有这个二项式系数表。16、17世纪,欧洲还有许多数学家也都提出过类似贾宪的三角形,其中以帕斯卡最为有名,欧洲人把这种二项式系数表称为“帕斯卡三角形”,但那已经是1654年的事了,时间要比贾宪晚600多年,就是与杨辉相比,也要落后近400年。 当然,在世界数学发展史上,中国数学的“世界之最”远远不止上面介绍的五个方面。但由此可以看到,我们的祖国是一个历史悠久的文明古国,我们中华民族是一个对世界文明的发展作出过许多贡献的伟大民族,我们的祖先在数学方面所取得的辉煌业绩,必将彪炳千古,为世界各国人民所赞颂。

我们伟大的祖国,作为世界四大文明古国之一,在数学发展的历史长河中,曾经作出许多杰出的贡献。这些光辉的成就,远远走在世界的前列,在世界数学史上享有崇高的荣誉。 一、位置值制的最早使用 所谓位置值制,是指同一个数字由于它所在位置的不同而有不同的值。例如,365中,数字3表示三百,6表示六十。

用这种方法表示数,不但简明,而且便于计算。采用十进位置值制记数法,以我国为最早。在考古发掘的殷墟甲骨文中,就曾发现13个记数单字,它们是:

用9个数字与4个位置值的符号,可以表示出大到上万的自然数,已经有了位置值制的萌芽。到了春秋战国时期,我们的祖先已普遍使用算筹来进行计算。在筹算中,完全是采用十进位置值制来记数的,既比古巴比伦的六十进位置值制方便,也比古希腊、罗马的十进非位置值先进。这种先进的记数制度,是人类文明的重要里程碑之一,是世界数学史上无与伦比的光辉成就。

二、分数的最早使用 西汉时期,张苍、耿寿昌等学者整理、删补自秦代以来的数学知识,编成了《九章算术》。在这本数学经典的《方田》章中,提出了完整的分数运算法则。 从后来刘徽所作的《九章算术注》可以知道,在《九章算术》中,讲到约分、合分(分数加法)、减分(分数减法)、乘分(分数乘法)、约分(分数除法)的法则,与我们现在的分数运算法则完全相同。另外,还记载了课分(比较分数大小)、平分(求分数的平均值)等关于分数的知识,是世界上最早的系统叙述分数的着作。 分数运算,大约在15世纪才在欧洲流行。欧洲人普遍认为,这种算法起源于印度。实际上,印度在七世纪婆罗门笈多的着作中才开始有分数运算法则,这些法则都与《九章算术》中介绍的法则相同。而刘徽的《九章算术注》成书于魏景元四年(263年),所以,即使与刘徽的时代相比,我们也要比印度早400年左右。 三、小数的最早使用 刘徽在《九章算术注》中介绍,开方不尽时用十进分数(徽数,即小数)去逼近,首先提出了关于十进小数的概念。宋元时期,秦九韶、李冶都将1863.2寸表示为,与现在的记法基本相同。到公元 1300年前后,元代刘瑾所着《律吕成书》中,已将106368.6312写成

把小数部分降低一行写在整数部分的后边。而西方的斯台汶直到1585年才有十进小数的概念,且他的表示方法远不如中国先进,如上述的小数,他记成或106368。所以,我们完全可以自豪地宣称:中国是世界上最先使用小数的国家。 四、负数的最早使用 在《九章算术》中,已经引入了负数的概念和正负数加减法则。刘徽说:“两算得失相反,要令正负以名之”,这是关于正负数的明确定义,书中给出的正负数加减法则,和现在教科书中介绍的法则完全一样。 这些内容出现在书上的《方程章》中,是为解方程(组)服务的,如该章的第八题是: 今有卖牛二、羊五,以买十三豕,有余钱一千;卖牛三、豕三,以买九羊,钱适足;卖羊六、豕八,以买五牛,钱不足六百。问牛、羊、豕价各几何? 其解法为: 术曰:如方程,置牛二、羊五正,豕十三负,余钱数正:次置牛三正,羊九负,豕三正;次置牛五负,羊六正,豕八正,不足钱负。以正负术人之。 这里所说的意思就是:若每头牛、羊、豕的价格分别用x、y、z表示,则可列出如下的方程(组):

然后利用正负数去计算结果。在方程的各项系数及常数项中都出现了负数,在世界上率先把负数运用于计算之中。 在国外,有很长时期认为负数是一种“荒谬的数”,被摒弃于数的大家庭之外。直到公元7世纪,印度的婆罗门笈多才开始认识负数,欧洲第一个给予正负数以正确解释的是斐波那契,但他们已分别比我们的祖先晚七百多年和一千年左右。

五、二项式系数的规律的最早发现 在学习了多项式乘法以后,不难知道:

等等。那么,上述等式右端各项的系数有什么规律呢?

1261年,我国宋代数学有杨辉曾在他所着的《详解九章算法》中给出一个“开方作法本源”图(见下图),把指数分别

为0—6的二项式系数—一列出,并且指明,“开方作法本源出《释锁算书》,贾宪用此术。”贾宪是北宋时期的数学家,生平不详,大约生活在11世纪上半叶,这就是说,我国早在11世纪就已经认识了二项式各项系数的规律。现在,我们把这个规律简称为“贾宪三角形”。 在国外,直到15世纪,阿拉伯的数学家阿尔·卡西才用直角三角形表示了同样意义的三角形。 1527年,德国人阿皮亚纳斯在其所着的一本算术书的封面上也曾印有这个二项式系数表。16、17世纪,欧洲还有许多数学家也都提出过类似贾宪的三角形,其中以帕斯卡最为有名,欧洲人把这种二项式系数表称为“帕斯卡三角形”,但那已经是1654年的事了,时间要比贾宪晚600多年,就是与杨辉相比,也要落后近400年。 当然,在世界数学发展史上,中国数学的“世界之最”远远不止上面介绍的五个方面。但由此可以看到,我们的祖国是一个历史悠久的文明古国,我们中华民族是一个对世界文明的发展作出过许多贡献的伟大民族,我们的祖先在数学方面所取得的辉煌业绩,必将彪炳千古,为世界各国人民所赞颂。

阅读全文

与究竟是多少数学史相关的资料

热点内容
word中化学式的数字怎么打出来 浏览:747
乙酸乙酯化学式怎么算 浏览:1411
沈阳初中的数学是什么版本的 浏览:1363
华为手机家人共享如何查看地理位置 浏览:1054
一氧化碳还原氧化铝化学方程式怎么配平 浏览:894
数学c什么意思是什么意思是什么 浏览:1423
中考初中地理如何补 浏览:1312
360浏览器历史在哪里下载迅雷下载 浏览:712
数学奥数卡怎么办 浏览:1402
如何回答地理是什么 浏览:1035
win7如何删除电脑文件浏览历史 浏览:1063
大学物理实验干什么用的到 浏览:1494
二年级上册数学框框怎么填 浏览:1713
西安瑞禧生物科技有限公司怎么样 浏览:1006
武大的分析化学怎么样 浏览:1256
ige电化学发光偏高怎么办 浏览:1345
学而思初中英语和语文怎么样 浏览:1667
下列哪个水飞蓟素化学结构 浏览:1431
化学理学哪些专业好 浏览:1493
数学中的棱的意思是什么 浏览:1072