中國古代的數學最大的優點在於求解方程組嗎?

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我國古代數學體現算法化的優秀數學思想,曾一度輝煌,很多流傳至今的古代趣味數學題,以題說法,以法傳知,注重實際應用,其意義不能被忽視。我是王老師,專注於小學數學,分享解題策略,推廣趣味數學,提供家庭輔導建議,歡迎大家的關注。古算中常用的有更相減損術,今有術,衰分術,方程術,盈不足術,勾股術等等,很多趣題和算法影響深遠,引領我們去經歷古人的思考過程,體會“寓理於算,不證自明”的巧妙。

古代數學

方程術

題主所提古代數學最大的優點時解方程組,這個有些片面。古代方程的概念理論和方法和現在代數思維還是有不同的。方程解法應該是算術解法(今有術,盈不足術)的升級。

古代方程是一種數字方陣,雖形式不同,本質上都是消元的思想解方程。

《九章算術》“方程章”中第一個題目,實際上是一道三元一次方程題目。

上等谷3束,中等谷2束,下等谷1束,共是39鬥;上等谷2束,中等谷3束,下等谷1束,共是34鬥;上等谷1束,中等谷2束,下等谷3束,共是26鬥,問上,中,下等谷每束各是幾鬥?

比例思想

比例思想才是精華,滲透於各種算法的主線,很多複雜的算式和問題藉助‘率“的概念,化繁為簡,展示古人解題思想的巧妙,至今依然是一種常見的小學數學解題策略。

今有兔,先行一百步,犬追之兩百五十步,不及三十步止,問犬不止,復行幾何步及之?

利用相同時間內兩種動物走的路程比不變來解題,x:30=250:70

比例思想是小學數學的壓軸知識,並不只是算術的解法,更是一種思考問題的思維方式。比如幾何模型i基礎都是比例模型。

結束語:古代數學要從算法中去提煉數學思想,才能感悟其博大精深,才能古為今用,發揚光大,多思路解題才能靈活運用各種數學思維,以上!

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一學堂王老師


談起古代數學,很多人都知道古希臘曾在幾何學中獲得了偉大成就,但對我們自己國家古代數學很多璀璨的成果不甚瞭解。實際上,我國古代對於數學的研究也是非常深刻並且很輝煌的,對於中華民族乃至人類文明的發展都做出了很大貢獻。筆者作為數學工作者,對中國古代數學有一定深入瞭解,本人的頭條號也發佈這方面文章,通過下面的陳述,不難得出中國古代的數學最大的優點。

中國古代數學最明顯的特點

在古代中國數學傳統方面,《九章算術》開闢的算法化和代數化的方向,在宋元時期通過“求一術”、“天元術”、“四元術”等發明而系統化,形成與西方《幾何原本》開闢的原理化和幾何化的方向兩相輝映的世界數學格局。

用吳文俊院士話說,中國古代數學曾有過輝煌成就。最早的幾何學、最早的方程組、最古老的矩陣等,翻開歷史,中國曾經是一個數學的國度。中國數學在世界上的位置遠比今天靠前。中國古算著重實際問題的解決,由此自然導致方程的問題,即現代意義下的多式方程求解問題,為了解這種問題,由簡單到複雜,中國古算逐步引進了分數、負數、小數與無理數的概念,並給予了這種數的計算方法與規律。這實質上使中國早在公元3世紀時,就已形成了現代的所謂實數系統及其計算的方法與規律。多項式方程(組)的求解不但成為中國古算髮展的核心,而且解決了各種應用問題。


例如《九章算術》,全書採用問題集的形式,收有246個與生產、生活實踐有聯繫的數學問題及解法,分為九大類,即“九章”。全書體例是“問題+答案+算法”。對這九類大問題的不同小問題分別給出解決的方法。它給出的解決方法是算法化的,或者說是程序化、機械化的,使用者無需思考問題本身,只要按照算法正確操作下去,就能獲得想要的結果。比方說計算物體的體積或面積,通過書中介紹的方法,即使是沒有相關幾何學背景,只學過簡單算術的人也可以一步一步計算出相應的結果。

《九章算術》的幾何部分主要是實用幾何。但稍後的魏晉南北朝,卻出現了證明《九章算術》中那些算法的努力,從而引發了中國古典幾何中最閃亮的篇章。


中國古代數學經典成果

中國數學起源上古到西漢末期,發展在隋朝並且到元朝後期達到了頂點,之後一直到清朝中期發展的都比較緩慢。筆者統計了中國古代數學的一些主要發展成果列舉如下:

1. 中國是世界上最早採用十進位制的國家,始於殷商。小九九(即《九九乘法歌訣》,春秋戰國時期即有)。

2. 二進制的思想起源(周易)早於世界2000年。

3.幾何思想起源(戰國《墨經》)早於世界100多年。《史記》“夏本紀”記載說:夏禹治水,“左規矩,右準繩”。“規”是圓規,“矩”是直角尺,“準繩”則是確定鉛垂方向的器械。這些都說明了早期幾何學的應用。從戰國時代的著作《考工記》中也可以看到與手工業製作有關的實用幾何知識。

4.《周髀算經》主要的成就是分數運算、勾股定理及其在天文測量中的應用,其中關於勾股定理的論述最為突出。


5.球體積的推導和圓周率的計算是祖沖之引以為榮的兩大數學成就。祖沖之關於圓周率的貢獻記載在《隋書》中。祖沖之算出了圓周率數值的上下限:3.1415926

6.宋元時期,數學研究的繁榮頂點出現,在這一時期也湧現出了大批有成就的數學家。

從11~14世紀約300年期間,出現了一批著名的數學家和數學著作,如賈憲的《黃帝九章算法細草》,劉益的《議古根源》,秦九韶的《數書九章》,李冶的《測圓海鏡》和《益古演段》,楊輝的《詳解九章算法》《日用算法》和《楊輝算法》,朱世傑的《算學啟蒙》《四元玉鑑》等,很多領域都達到古代數學的高峰,其中一些成就也是當時世界數學的高峰。

 從開平方、開立方到四次以上的開方,在認識上是一個飛躍,實現這個飛躍的就是賈憲。楊輝在《九章算法纂類》中載有賈憲“增乘開平方法”、“增乘開立方法”;在《詳解九章算法》中載有賈憲的“開方作法本源”圖、“增乘方法求廉草”和用增乘開方法開四次方的例子。根據這些記錄可以確定賈憲已發現二項係數表,創造了增乘開方法。這兩項成就對整個宋元數學發生重大的影響,其中賈憲三角比西方的帕斯卡三角形早提出600多年。

 把增乘開方法推廣到數字高次方程(包括係數為負的情形)解法的是劉益。《楊輝算法》中“田畝比類乘除捷法”卷,介紹了原書中22個二次方程和 1個四次方程,後者是用增乘開方法解三次以上的高次方程的最早例子。

秦九韶(約公元1202年—1261年)是高次方程解法的集大成者,在他的代表著作《數書九章》中,將增乘開方法推廣到了高次方程的一般情形,稱為“正負開方術”。秦九韶還有“大衍總數術”,即一次同餘式的一般解法。這兩項貢獻使得宋代算書在中世紀世界數學史上佔有突出的地位。,這比西方最早的霍納方法早500多年。

 最先獲得一般高次內插公式的數學家是朱世傑(公元1300年前後)。朱世傑的代表著作有《算學啟蒙》(1299年)和《四元玉鑑》(1303年)。《算學啟蒙》是一部通俗數學名著,曾流傳海外,影響了日本與朝鮮數學的發展。《四元玉鑑》則是中國宋元數學高峰的又一個標誌,其中最突出的數學創造有“招差術”(即高次內插法),“垛積術”(高階等差級數求和)以及“四元術”(多元高次聯立方程組與消元解法)等。

元代天文學家王恂、郭守敬等在《授時歷》中解決了三次函數的內插值問題。秦九韶在“綴術推星”題、朱世傑在《四元玉鑑》“如象招數”題都提到內插法(他們稱為招差術),朱世傑得到一個四次函數的內插公式。

 用天元(相當於x)作為未知數符號,立出高次方程,古代稱為天元術,這是中國數學史上首次引入符號,並用符號運算來解決建立高次方程的問題。現存最早的天元術著作是李冶的《測圓海鏡》。

從天元術推廣到二元、三元和四元的高次聯立方程組,是宋元數學家的又一項傑出的創造。留傳至今,並對這一傑出創造進行系統論述的是朱世傑的《四元玉鑑》。

7.明朝數學家王文素,其作品《算學寶鑑》為代表明代數學水平的鴻篇巨擘,《算學寶鑑》從39卷至42卷,以4萬言的篇幅,共載10首算法歌訣、34問、45術、52草,研究了一元高次方程的數值解法,內容詳實可貴,也是代表該書數學水平的精華所在。王文素對前人的成果不是盲目的承接,而是批判地繼承,在此基礎上,又集新題新法,有很多創新和發展,既有精深的算法,又重視實際運用,是中國數學史上難得的一部由淺入深的一整套完整有序的數學教材。

《算學寶鑑》充分體現了中國算學所獨具的機械化思想和結構性觀點,這種思維創新,研究創新,在中國算學史上獨樹一幟。

總結

獲得首屆國家最高科學技術獎吳文俊院士,他為祖國的科學發展繼續做出自己的貢獻。他說這是“還債”,是科學上的“債”,是對黨和國家的“債”。他的這些舉動體現了一位老科學家對祖國的無限熱愛、對事業的不懈追求和對科學的無私奉獻。吳院士認為,中國古代數學曾經有過輝煌的成就, 曾經處於世界的巔峰,他呼籲:中國數學不僅要振興,更要復興!

吳文俊院士對中國古代數學史有著獨到精深的研究, 他對中國古代數學有了一個重要發現,就是貫穿中國古代算術的思想是機械化的思想,是非常符合現代化計算機思想的。他把電腦與自己所研究的中國古代算術思想聯繫起來,開闢了一條與西方迥然不同的數學機械化道路,開創了機器定理證明的時代,國際上稱為“吳文俊方法”和“吳消元法”。


中學數學深度研究


中國數學和外國數學不同,外國數學有未知數,也就是先假設某個或者某幾個數不知道,列出一些稱為方程的數量關係,然後用數量代換來解方程。這種方法其實很簡單,求解代換也比較固定。中國的算術求解方法注重推演,這種求解方法可能要複雜一些,但能夠很好地解釋每一步是怎麼得來的,更通俗易懂。

數學其實沒什麼太神秘的,古代數學主要是一些整數之類的數量關係,近現代數學進步的基礎是微積分,在微積分的基礎上有了一些總結和演化,僅此而已。很多人首先沒搞清楚數學是什麼,或者數學的總體結構是怎樣的,所以才會對數學望而生畏,越學越迷糊,數學其實是很貼近生活的,每一個數學分支都有對應的應用場景。想想當初1+1=2怎麼理解的,現在就怎麼理解,數學難學可能也跟教材不注重講解本質有關。


太宗歷史


中國古代數學側重於實用(即數量關係),因而形成了以計算為準則,以數量關係重為研究對象。

在這方面是以〈九章算術〉最為體現出來的。

而西方則側重位置空間,在這一方面起引導作用的畢達哥拉斯和柏拉圖的思想為依據,在〈歐幾里德幾何〉這本書也體現比較明顯。

其他的方面論據,就這些兩本書為基礎,慢慢思索吧。


成安縣精英書法培訓


中國古代數學側重於實用(即數量關係),因而形成了以計算為準則,以數量關係重為研究對象。

在這方面是以〈九章算術〉最為體現出來的。

而西方則側重位置空間,在這一方面起引導作用的畢達哥拉斯和柏拉圖的思想為依據,在〈歐幾里德幾何〉這本書也體現比較明顯。


多魚娃娃609


中國古代叫算術而不是數學,所以優點不是解方程組,而是用算術方法進行加減乘除。[玫瑰][玫瑰][玫瑰]


數學山人行


好難呀,最懼的數、理、化……。


645153118118


中國古代沒有數學


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