【文章導讀】數(shù)學是中國古代科學中一門重要的學科,根據(jù)中國古代數(shù)學發(fā)展的特點,可以分為五個時期:萌芽;體系的形成;發(fā)展;繁榮和中西方數(shù)學的融合。下面是小編為您整理的數(shù)學史手抄報資料,供您參考和借鑒。
中國古代數(shù)學的萌芽
原始公社末期,私有制和貨物交換產(chǎn)生以后,數(shù)與形的概念有了進一步的發(fā)展,仰韶文化時期出土的陶器,上面已刻有表示1234的符號。到原始公社末期,已開始用文字符號取代結繩記事了。
西安半坡出土的陶器有用1~8個圓點組成的等邊三角形和分正方形為100個小正方形的圖案,半坡遺址的房屋基址都是圓形和方形。為了畫圓作方,確定平直,人們還創(chuàng)造了規(guī)、矩、準、繩等作圖與測量工具。據(jù)《史記·夏本紀》記載,夏禹治水時已使用了這些工具。
商代中期,在甲骨文中已產(chǎn)生一套十進制數(shù)字和記數(shù)法,其中最大的數(shù)字為三萬;與此同時,殷人用十個天干和十二個地支組成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等60個名稱來記60天的日期;在周代,又把以前用陰、陽符號構成的八卦表示八種事物發(fā)展為六十四卦,表示64種事物。
公元前一世紀的《周髀算經(jīng)》提到西周初期用矩測量高、深、廣、遠的方法,并舉出勾股形的勾三、股四、弦五以及環(huán)矩可以為圓等例子!抖Y記·內(nèi)則》篇提到西周貴族子弟從九歲開始便要學習數(shù)目和記數(shù)方法,他們要受禮、樂、射、馭、書、數(shù)的訓練,作為“六藝”之一的數(shù)已經(jīng)開始成為專門的課程。
春秋戰(zhàn)國之際,籌算已得到普遍的應用,籌算記數(shù)法已使用十進位值制,這種記數(shù)法對世界數(shù)學的發(fā)展是有劃時代意義的。這個時期的測量數(shù)學在生產(chǎn)上有了廣泛應用,在數(shù)學上亦有相應的提高。
戰(zhàn)國時期的百家爭鳴也促進了數(shù)學的發(fā)展,尤其是對于正名和一些命題的爭論直接與數(shù)學有關。名家認為經(jīng)過抽象以后的名詞概念與它們原來的實體不同,他們提出“矩不方,規(guī)不可以為圓”,把“大一”(無窮大)定義為“至大無外”,“小一”(無窮小)定義為“至小無內(nèi)”。還提出了“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”等命題。
而墨家則認為名來源于物,名可以從不同方面和不同深度反映物。墨家給出一些數(shù)學定義。例如圓、方、平、直、次(相切)、端(點)等等。
墨家不同意“一尺之棰”的命題,提出一個“非半”的命題來進行反駁:將一線段按一半一半地無限分割下去,就必將出現(xiàn)一個不能再分割的“非半”,這個“非半”就是點。
名家的命題論述了有限長度可分割成一個無窮序列,墨家的命題則指出了這種無限分割的變化和結果。名家和墨家的數(shù)學定義和數(shù)學命題的討論,對中國古代數(shù)學理論的發(fā)展是很有意義的。
中國古代數(shù)學體系的形成
秦漢是封建社會的上升時期,經(jīng)濟和文化均得到迅速發(fā)展。中國古代數(shù)學體系正是形成于這個時期,它的主要標志是算術已成為一個專門的學科,以及以《九章算術》為代表的數(shù)學著作的出現(xiàn)。
《九章算術》是戰(zhàn)國、秦、漢封建社會創(chuàng)立并鞏固時期數(shù)學發(fā)展的總結,就其數(shù)學成就來說,堪稱是世界數(shù)學名著。例如分數(shù)四則運算、今有術(西方稱三率法)、開平方與開立方(包括二次方程數(shù)值解法)、盈不足術(西方稱雙設法)、各種面積和體積公式、線性方程組解法、正負數(shù)運算的加減法則、勾股形解法(特別是勾股定理和求勾股數(shù)的方法)等,水平都是很高的。其中方程組解法和正負數(shù)加減法則在世界數(shù)學發(fā)展上是遙遙領先的。就其特點來說,它形成了一個以籌算為中心、與古希臘數(shù)學完全不同的獨立體系。
《九章算術》有幾個顯著的特點:采用按類分章的數(shù)學問題集的形式;算式都是從籌算記數(shù)法發(fā)展起來的;以算術、代數(shù)為主,很少涉及圖形性質;重視應用,缺乏理論闡述等。
這些特點是同當時社會條件與學術思想密切相關的。秦漢時期,一切科學技術都要為當時確立和鞏固封建制度,以及發(fā)展社會生產(chǎn)服務,強調數(shù)學的應用性。最后成書于東漢初年的《九章算術》,排除了戰(zhàn)國時期在百家爭鳴中出現(xiàn)的名家和墨家重視名詞定義與邏輯的討論,偏重于與當時生產(chǎn)、生活密切相結合的數(shù)學問題及其解法,這與當時社會的發(fā)展情況是完全一致的。
《九章算術》在隋唐時期曾傳到朝鮮、日本,并成為這些國家當時的數(shù)學教科書。它的一些成就如十進位值制、今有術、盈不足術等還傳到印度和阿拉伯,并通過印度、阿拉伯傳到歐洲,促進了世界數(shù)學的發(fā)展。
中國古代數(shù)學的發(fā)展
魏、晉時期出現(xiàn)的玄學,不為漢儒經(jīng)學束縛,思想比較活躍;它詰辯求勝,又能運用邏輯思維,分析義理,這些都有利于數(shù)學從理論上加以提高。吳國趙爽注《周髀算經(jīng)》,漢末魏初徐岳撰《九章算術》注,魏末晉初劉徽撰《九章算術》注、《九章重差圖》都是出現(xiàn)在這個時期。趙爽與劉徽的工作為中國古代數(shù)學體系奠定了理論基礎。
趙爽是中國古代對數(shù)學定理和公式進行證明與推導的最早的數(shù)學家之一。他在《周髀算經(jīng)》書中補充的“勾股圓方圖及注”和“日高圖及注”是十分重要的數(shù)學文獻。在“勾股圓方圖及注”中他提出用弦圖證明勾股定理和解勾股形的五個公式;在“日高圖及注”中,他用圖形面積證明漢代普遍應用的重差公式,趙爽的工作是帶有開創(chuàng)性的,在中國古代數(shù)學發(fā)展中占有重要地位。
宋元數(shù)學的繁榮,是社會經(jīng)濟發(fā)展和科學技術發(fā)展的必然結果,是傳統(tǒng)數(shù)學發(fā)展的必然結果。此外,數(shù)學家們的科學思想與數(shù)學思想也是十分重要的。宋元數(shù)學家都在不同程度上反對理學家的象數(shù)神秘主義。秦九韶雖曾主張數(shù)學與道學同出一源,但他后來認識到,“通神明”的數(shù)學是不存在的,只有“經(jīng)世務類萬物”的數(shù)學;莫若在《四元玉鑒》序文中提出的“用假象真,以虛問實”則代表了高度抽象思維的思想方法;楊輝對縱橫圖結構進行研究,揭示出洛書的本質,有力地批判了象數(shù)神秘主義。所有這些,無疑是促進數(shù)學發(fā)展的重要因素。
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