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数学史话（1）概述1

1、概述

数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学。简单地说，就是研究
数和形的科学。
由于生活和劳动上的需求，即使是最原始的民族，也知道简单的计数，并
由用手指或实物计数发展到用数字计数。在中国，最迟在商代，即已出现用十
进制数字表示大数的方法；至秦汉之际，即已出现完满的十进位制。在不晚于
公元一世纪的《九章算术》中，已载了只有位值制才有可能进行的开平方、开
立方的计算法则，并载有分数的各种运算以及解线性联立方程组的方法，还引
入了负数概念。
刘徽在他注解的《九章算术》中，还提出过用十进制小数表示无理数平方
根的奇零部分，但直至唐宋时期(欧洲则在16世纪斯蒂文以后)十进制小数才获
通用。在这本著作中，刘徽又用圆内接正多边形的周长逼近圆周长，成为后世
求圆周率的一般方法。
虽然中国从来没有过无理数或实数的一般概念，但在实质上，那时中国已
完成了实数系统的一切运算法则与方法，这不仅在应用上不可缺，也为数学初
期教育所不可少。至于继承了巴比伦、埃及、希腊文化的欧洲地区，则偏重于
数的性质及这些性质间的逻辑关系的研究。早在欧几里得的《几何原本》中，
即有素数的概念和素数个数无穷及整数惟一分解等论断。古希腊发现了有非分
数的数，即现称的无理数。16世纪以来，由于解高次方程又出现了复数。在近
代，数的概念更进一步抽象化，并依据数的不同运算规律，对一般的数系统进
行了独立的理论探讨，形成数学中的若干不同分支。
开平方和开立方是解最简单的高次方程所必须用到的运算。在《九章算术》
中，已出现解某种特殊形式的二次方程。发展至宋元时代，引进了“天元”(即
未知数)的明确观念，出现了求高次方程数值解与求多至四个未知数的高次代数
联立方程组的解的方法，通称为天元术与四元术。与之相伴出现的多项式的表
达、运算法则以及消去方法，已接近于近世的代数学。
在中国以外，九世纪阿拉伯的花拉米子的著作阐述了二次方程的解法，通
常被视为代数学的鼻祖，其解法实质上与中国古代依赖于切割术的几何方法具
有同一风格。中国古代数学致力于方程的具体求解，而源于古希腊、埃及传统
的欧洲数学则不同，一般致力于探究方程解的性质。
16世纪时，韦达以文字代替方程系数，引入了代数的符号演算。对代数方
程解的性质进行探讨，是从线性方程组引出的行列式、矩阵、线性空间、线性
变换等概念与理论的出现；从代数方程导致复数、对称函数等概念的引入以至
伽罗华理论与群论的创立。而近代极为活跃的代数几何，则无非是高次联立代
数方程组解所构成的集合的理论研究。
数学史话（1）概述2

早在欧几里得的《几何原本》中，即有素数的概念和素数个数无穷及整数
惟一分解等论断。古希腊发现了有非分数的数，即现称的无理数。16世纪以来，
由于解高次方程又出现了复数。在近代，数的概念更进一步抽象化，并依据数
的不同运算规律，对一般的数系统进行了独立的理论探讨，形成数学中的若干
不同分支。
开平方和开立方是解最简单的高次方程所必须用到的运算。在《九章算术》
中，已出现解某种特殊形式的二次方程。发展至宋元时代，引进了“天元”(即
未知数)的明确观念，出现了求高次方程数值解与求多至四个未知数的高次代数
联立方程组的解的方法，通称为天元术与四元术。与之相伴出现的多项式的表
达、运算法则以及消去方法，已接近于近世的代数学。
在中国以外，九世纪阿拉伯的花拉米子的著作阐述了二次方程的解法，通
常被视为代数学的鼻祖，其解法实质上与中国古代依赖于切割术的几何方法具
有同一风格。中国古代数学致力于方程的具体求解，而源于古希腊、埃及传统
的欧洲数学则不同，一般致力于探究方程解的性质。
16世纪时，韦达以文字代替方程系数，引入了代数的符号演算。对代数方
程解的性质进行探讨，是从线性方程组引出的行列式、矩阵、线性空间、线性
变换等概念与理论的出现；从代数方程导致复数、对称函数等概念的引入以至
伽罗华理论与群论的创立。而近代极为活跃的代数几何，则无非是高次联立代
数方程组解所构成的集合的理论研究。
形的研究属于几何学的范畴。古代民族都具有形的简单概念，并往往以图
画来表示，而图形之所以成为数学对象是由于工具的制作与测量的要求所促成
的。规矩以作圆方，中国古代夏禹泊水时即已有规、矩、准、绳等测量工具。
《墨经》中对一系列的几何概念，有抽象概括，作出了科学的定义。《周
髀算经》与刘徽的《海岛算经》给出了用矩观测天地的一般方法与具体公式。
在《九章算术》及刘徽注解的《九章算术》中，除勾股定理外，还提出了若干
一般原理以解决多种问题。例如求任意多边形面积的出入相补原理；求多面体
的体积的阳马鳖需的二比一原理(刘徽原理)；5世纪祖(日恒)提出的用以求曲
形体积特别是球的体积的“幂势既同则积不容异”的原理；还有以内接正多边
形逼近