第一章 远古时代的数学

  数学是在一定的社会条件下,通过人类的社会实践和生产活动发展起来的一种智力积累。数学的主要内容反映了现实世界的数量关系和空间形式,以及它们之间的关系和结构。在远古时代,几大文明古国各自发展了自己的数学知识,为人类数学的发展做出了巨大的贡献。

一、古代埃及人的数学成就

  古代埃及人的数学成就主要在几何方面。古代埃及人留下了许多气势宏伟的建筑,如胡夫金字塔、阿蒙神庙等,这些宏伟建筑的落成,离不开几何学知识。

二、古代巴比伦人的数学成就

  古代巴比伦人的数学成就主要在代数方面,如发明了六十进位制,他们会进行加减乘除、平方、开平方、立方、开立方的运算,还会解二元一次方程组、一元二次方程、二元二次方程组、指数方程等等。

三、古希腊的数学成就及西方数学的第一个高峰

  希腊早期的数学,即古典时期的希腊数学。这个时期大约从公元前六世纪到公元前三世纪。这一时期出现了众多著名的数学家,如毕达哥拉斯、亚里士多德等。他们在算术和几何上都取得了巨大的成就,如研究了毕氏三数、毕达哥拉斯定理(中国人称勾股定理)、建立了形式逻辑等。

  公元前300年前后,古希腊著名数学家欧几里得写成了《几何原本》一书。这是一部划时代的数学巨著,其伟大的历史意义在于它是用公理法建立演绎体系的最早典范。

《几何原本》共有13卷,共计465个命题,其中包括54个作图题。第一~四卷是讲直线形和圆的基本性质,第五、六卷是利用比例理论讨论相似形,第七、八、九卷讲数论,即讲述关于整数和整数之比的性质,第十卷主要讨论无理量,第十一~十三卷讨论立体几何及穷竭法。

四、古代中国的数学成就及东方数学的第一个高峰

中国远古时代的人们采用结绳计数。在商代的甲骨文中出现了当时最大的数目字30000,在商代的计数法中,还有一种六十循环的办法,这就是主要用在历法上的所谓“天干地支”。天干有10个,即甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸;地支有12个,即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。从干支的头一个字甲、子开始,依次各取一个,配成甲子、乙丑、丙寅、……干或支取完了接着循环再取,直到癸亥,共取60次以后,又是出现甲子一个循环。在商代的一片甲骨上就有一个完整的甲子表。我们现在对年满60周岁的长者,还称年逾花甲。现在农历一直还在沿用着干支记年的方法。

  春秋战国时期的文献中已有乘法口诀,次序与现在不同,从“九九八十一”开始,因此又称乘法口诀或乘法表为“九九”,这种次序流行了一千六、七百年,直到南宋初才改为现今的顺序。

  战国时期的著作,如《墨子》、《商君书》、《考工记》等,有许多有关分数及其应用的记载。公元前100年左右成书的《周髀算经》记载了“勾三股四弦五”这种勾股定理的特例。中国古代发明了十进位制和位值制。

  约公元一世纪前后,即西汉末到东汉初之间,《九章算术》成书。全书采用问题集的形式,共收录了246个与生产、生活实践有联系的应用问题。其中每道题有问(题目)、答(答案)、术(解题的步骤,但没有证明),有的是一题一术,有的是多题一术或一题多术。《九章算术》共分九章,依次为方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股。《九章算术》中有算术、代数和几何三大内容,其中算术部分涉及分数、最大公约数与最小公倍数、比例算法、盈亏问题;代数部分涉及开平方和开立方、二次方程问题、多元一次方程组及其解法、正负数;几何部分涉及面积计算、体积计算、勾股定理及其应用。

  我国古代数学巨著《九章算术》流传至今已达两千余年之久,把《九章算术》与西方最早的一本数学名著欧几里得的《几何原本》相对照,就可以发现从形式到内容都各有特色和所长,形成东、西方数学的不同风格。《几何原本》以形式逻辑方法把全部内容贯穿起来,而《九章算术》则按问题的性质和解法把全部内容分类编排;《几何原本》中极少提及应用问题,而《九章算术》则是解应用问题为主;《几何原本》以几何为主,略有一点算术内容,而《九章算术》则包含了算术、代数、几何等我国当时数学的全部内容,其中尤其是代数无可争辩地是中国所创,在16世纪以前基本上是中国一手包办了的。

  因此,《九章算术》与《几何原本》是世界数学史上东西辉映的两本不朽的传世名著,也是现代数学的两大主要源泉。

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