《九章算术》这本书讲了哪些数学问题? 《九章算术》在数学发展史上有什么重要的意义?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-15

《九章算术》是中国一部很古老的数学书,它系统总结了战国、秦汉时期的数学成就,它的写成,经过了很多人长时间修改删补,到东汉时期才逐渐形成定本,其中的第十三题“五家共井”问题是当时世界上最早的研究不定式方程的问题。

《九章算术》的叙述方式以归纳为主,先给出若干例题,再列出解决这类问题的一般方法。这和古希腊数学的代表著作欧几里得(约公元前330~前275年)的《几何原本》以演绎为主的叙述方式有明显的不同。它对我国后世数学的发展一直有很大的影响,曾经被历代规定作为进行数学教育的教科书,是所谓“算经十书”之一。

《九章算术》全书收有246个数学问题,分为九大类,就是“九章”。第一章“方田”,主要讲各种田亩面积的算法;第二章“粟米”,主要讲各种谷物按比例交换的算法;第三章“衰分”,主要讲按等级或比例进行分配的算法;第四章“少广”,主要讲已知面积和体积反求它一边的算法;第五章“商功”,主要讲有关土石方和用工量的各种工程的算法:第六章“均输”,主要讲按人口多少和路途远近等条件来摊派税收和分派劳力(徭役)的算法;第七章“盈不足”,主要讲两次假设来解决某些难解问题的算法;第八章“方程”,主要讲联立一次方程组的解法和正负数的加减法法则;第九章“勾股”,主要讲勾股定理的应用、直角相似三角形和一元二次方程的解法。

“五家共井”问题的内容是:五户人家合用一口井,若用甲家的绳2条,乙家的绳1条接长;从井口放下去,正好抵达水面;另外或用乙家的绳3条,丙家的1条;或用丙家的4条,丁家的l条;或用了家的5条,戊家的1条:或用戊家的6条,甲家的1条接长,也都一样正好抵达水面,问井的深度及各家的绳长各为多少?

由于原题包含有两个以上的未知量,它没有给出答案的范围和别的特定条件,因此排出方程后有无穷多组解,这样的方程就叫作“不定方程”。如果该题的长度单位为寸,那么它的最小正整数解如下:

井深721寸,甲家的绳长为265寸,乙家的长191寸,丙家的长148寸,丁家的长129寸,戊家的长76寸。

西方最早研究不定方程的人是古希腊亚历山大里亚城的丢番都,时间约在公元4世纪。他比《九章算术》的年代要迟300多年。到了13世纪,中国宋朝的数学家秦九韶在他所著的《数书九章》(1247年)中提出了“大衍求一术”,实际上这就是解一次不定方程的通法,而欧洲到了18世纪,才由瑞士数学家欧拉创立了一次不定方程的一般解法。

秦九韶的“大衍求一术”,不但远比欧洲发明得早,有其历史上的崇高地位,而且在方法上也比欧洲人的办法来得简洁、具体,易于作数值计算。直到现在,与现代数论里头的“一次同余式”的方法相比较,仍有其优越性。所以这个算法一贯被欧美学者所推崇,称为“中国的剩余定理”。



《九章算术》这部书在世界上有什么地位?~

《九章算术》其作者已不可考。一般认为它是经历代各家的增补修订,而逐渐成为现今定本的,西汉的张苍、耿寿昌曾经做过增补和整理,其时大体已成定本。最后成书最迟在东汉前期,现今流传的大多是在三国时期魏元帝景元四年(263年),刘徽为《九章》所作的注本。
它是中国汉族学者在古代第一部数学专著,是《算经十书》中最重要的一种,成于公元一世纪左右。该书内容十分丰富,系统总结了战国、秦、汉时期的数学成就。同时,《九章算术》在数学上还有其独到的成就,不仅最早提到分数问题,也首先记录了盈不足等问题,《方程》章还在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则。它是一本综合性的历史著作,是当时世界上最简练有效的应用数学,它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系。
后世的数学家,大都是从《九章算术》开始学习和研究数学,许多人曾为它作过注释。其中最著名的有刘徽(263)、李淳风(656)等人。刘、李等人的注释和《九章算术》一起流传至今。唐宋两代,《九章算术》都由国家明令规定为教科书。到了北宋,《九章算术》还曾由政府进行过刊刻(1084),这是世界上最早的印刷本数学书。在现传本《九章算术》中,最早的版本乃是上述北宋本的南宋翻刻本(1213),现藏于上海图书馆(孤本,残,只余前五卷)。清代戴震由《永乐大典》中抄出《九章算术》全书,并作了校勘。此后的《四库全书》本、武英殿聚珍本、孔继涵刻的《算经十书》本(1773)等,大多数都是以戴校本为底本的。
作为一部世界数学名著,《九章算术》就在隋唐时期即已传入朝鲜、日本。它已被译成日、俄、德、法等多种文字版本。
《九章算术》中的数学成就是多方面的:
(1)、在算术方面的主要成就有分数运算、比例问题和“盈不足”算法。《九章算术》是世界上最早系统叙述了分数运算的著作,在第二、三、六章中有许多比例问题,在世界上也是比较早的。“盈不足”的算法需要给出两次假设,是一项创造,中世纪欧洲称它为“双设法”,有人认为它是由中国经中世纪阿拉伯国家传去的.
《九章算术》中有比较完整的分数计算方法,包括四则运算,通分、约分、化带分数为假分数(我国古代称为通分内子,“内”读为纳)等等。其步骤与方法大体与现代的雷同。
分数加减运算,《九章算术》已明确提出先通分,使两分数的分母相同,然后进行加减。加法的步骤是“母互乘子,并以为实,母相乘为法,实如法而一”这里“实”是分子。“法”是分母,“实如法而一”也就是用法去除实,进行除法运算,《九章算术》还注意到两点:其一是运算结果如出现“不满法者,以法命之”。就是分子小于分母时便以分数形式保留。其二是“其母同者,直相从之”,就是分母相同的分数进行加减,运算时不必通分,使分子直接加减即可。
《九章算术》中还有求最大公约数和约分的方法。

《九章算术》是世界上最早系统叙述了分数运算的著作;其中盈不足的算法更是一项令人惊奇的创造;“方程”章还在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则。在代数方面,《九章算术》在世界数学史上最早提出负数概念及正负数加减法法则;中学讲授的线性方程组的解法和《九章算术》介绍的方法大体相同。注重实际应用是《九章算术》的一个显着特点。该书的一些知识还传播至印度和阿拉伯,甚至经过这些地区远至欧洲。
《九章算术》是几代人共同劳动的结晶,它的出现标志着中国古代数学体系的形成.后世的数学家,大都是从《九章算术》开始学习和研究数学知识的。唐宋两代都由国家明令规定为教科书。1084年由当时的北宋朝廷进行刊刻,这是世界上最早的印刷本数学书。可以说,《九章算术》是中国为数学发展做出的又一杰出贡献。
在九章算术中有许多数学问题都是世界上记载最早的。例如,关于比例算法的问题,它和后来在16世纪西欧出现的三分律的算法一样。关于双设法的问题,在阿拉伯曾称为契丹算法,13世纪以后的欧洲数学著作中也有如此称呼的,这也是中国古代数学知识向西方传播的一个证据。
《九章算术》对中国古代的数学发展有很大影响,这种影响一直持续到了清朝中叶。《九章算术》的叙述方式以归纳为主,先给出若干例题,再给出解法,不同于西方以演绎为主的叙述方式,中国后来的数学著作也都是采用叙述方式为主。历代数学家有不少人曾经注释过这本书,其中以刘徽和李淳风的注释最有名。
《九章算术》还流传到了日本和朝鲜,对其古代的数学发展也产生了很大的影响。

汉代数学成就除了《周髀算经》外,还有《九章算术》,它系统地总结了我国从先秦到西汉中期的数学成就。该书作者已无从查考,但西汉著名数学家张苍、耿寿昌等人曾经对它进行过增订删补。魏晋时刘徽为《九章算术》作注时说:“周公制礼而有九数,九数之流则《九章》是矣。”可知该书中理论成于周公之时。
《九章算术》全书分作9章,一共搜集了246个数学问题,按解题的方法和应用的范围分为9大类,每一大类作为一章。它们的主要内容分别是:第一章“方田”:田亩面积计算;第二章“粟米”:谷物粮食的比例折换;第三章“衰分”:比例分配问题;第四章“少广”:已知面积、体积,求其一边长和径长等;第五章“商功”:土石工程、体积计算;第六章“均输”:合理摊派赋税;第七章“盈不足”:即双设法问题;第八章“方程”:一次方程组问题;第九章“勾股”:利用勾股定理求解的各种问题。
《九章算术》在数学上有其独到的成就,不仅最早提到分数问题,也首先记录了盈不足等问题,“方程”章还在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则。《九章算术》是一本综合性的历史著作,是当时世界上最简练有效的应用数学,它的出现标志着我国古代数学形成了完整的体系。唐宋两代,《九章算术》都由国家明令规定为教科书。到了北宋,《九章算术》还曾由政府进行过刊刻,这是世界上最早的印刷本数学书。


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