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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。著名的有《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著是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 的天文学著作,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著作,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;他还撰著《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》、