数学史第一讲:数学的起源与早期发展
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中国数学发展史概述一、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。
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。
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。
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,所以该书的成书年代至晚是公元前186年。
一般认为,从远古到现在,数学经历了五个历史阶段:数学萌芽时期(公元6世纪以前)初等数学时期(从公元前5世纪到公元17世纪)变量数学时期(17世纪上半叶-19世纪20年代)近代数学时期(19世纪20年代-20世纪40年代)现代数学时期(20世纪40年代以来)一、数学萌芽时期(公元6世纪以前)在人类历史上,这是原始社会和奴隶社会的初期。
这个时期数学的成就以巴比伦、埃及和中国的数学为代表。
古巴比伦是位于幼发拉底河和底格里斯河两河流域的一个文明古国。
巴比伦王国形成于约公元前19世纪,从出土的古巴比伦的泥板上的楔形文字中发现,古巴比伦人具有算术和代数方面的知识,建立了60进位制的记数系统,掌握了自然数的四则运算,广泛使用了分数,能进行平方、立方和简单的开平方、开立方运算。
他们迈出了代数的第一步,能用一些特别的术语和符号代表未知数,能解特殊的几种一元一次、二元一次方程和一元二次方程,甚至某些三次、四次(可化为二次的)和个别指数方程,并且能够把它们应用于天文学和商业等实际问题中去。
几何方面掌握了简单平面图形的面积和简单立体体积的计算方法。
二、初等数学时期(从公元前5世纪到公元17世纪)在人类历史上,这是发达的奴隶社会和整个封建社会时期。
这个时期外国数学发展的中心先在古希腊,后在印度和阿拉伯国家,之后又转到西欧诸国。
这时期的中国数学独立发展,在许多方面居世界领先地位。
在数学内容上,2世纪以前是几何优先发展阶段,2世纪以后是代数优先发展阶段。
如果说古希腊的几何证明的较突出,则中国和印度的代数计算可与其媲美。
这个时期的数学发生了本质的变化,数学(主要是几何学)由具体的、实用阶段发展到抽象的、理论阶段;从以实验和观察为依据的经验学科过渡到演绎的科学,并形成了自己的体系,初等几何、算术、初等代数和三角学都已成为独立的学科。
这个时期的研究内容是常量和不变的图形,因此又称为常量数学。
从公元前6世纪到公元前3世纪是希腊数学的古典时期。
数学史简介数学,作为人类智慧的结晶,自古以来就与人类文明的发展紧密相连。
从最初的计数和测量,到抽象的代数和几何,再到现代的计算机科学和量子力学,数学始终在各个领域发挥着重要作用。
本文将简要介绍数学的发展历程,以展示这一学科的无穷魅力。
一、古代数学数学的起源可以追溯到史前时期,当时的人们为了解决实际问题,如土地测量、天文观测等,开始研究数学。
古埃及和巴比伦是数学发展最早的地区之一,他们研究了几何学和算术,并制定了一些数学规则。
约公元前300年,古希腊数学家欧几里得发表了《几何原本》,这是一部系统地阐述了平面几何知识的著作,对后世产生了深远影响。
二、中世纪数学在中世纪,阿拉伯世界成为了数学研究的中心。
阿拉伯数学家对古希腊数学进行了翻译和传承,并在此基础上进行创新。
他们引入了印度数学中的数字系统,即阿拉伯数字,这一系统在当时比罗马数字更为先进。
阿拉伯数学家还研究了代数学,提出了方程的解法和代数符号。
三、文艺复兴时期数学文艺复兴时期,欧洲数学迅速发展。
这一时期的数学家开始研究更为复杂的数学问题,如三次方程的解法、无穷级数等。
意大利数学家伽利略和德国数学家开普勒在天文学领域取得了重要成果,为后来牛顿和莱布尼茨创立微积分奠定了基础。
四、现代数学17世纪,英国数学家牛顿和德国数学家莱布尼茨几乎同时发明了微积分。
这一学科的出现标志着现代数学的诞生。
此后,数学家们开始研究更为抽象的数学问题,如拓扑学、群论等。
19世纪,法国数学家庞加莱提出了拓扑学的基本概念,为现代几何学的发展奠定了基础。
20世纪,数学家们继续深入研究各个领域,如概率论、数论、计算机科学等,使数学得到了空前的发展。
五、数学在中国中国古代数学也有着悠久的历史。
早在商周时期,我国就有了甲骨文中的数学记载。
汉代,数学家赵爽提出了勾股定理的证明,被称为“赵爽定理”。
唐代,数学家李冶、秦九韶等人研究了高次方程的解法。
宋代,数学家贾宪、杨辉等人研究了几何学和算术。
哪里有数,哪里就有美--------普洛克拉斯(古希腊)如果我们想要预见数学的将来,适当的途径是研究这门科学的历史和现状.--------庞加莱(法)第1章数学的起源与早期发展§1.1 数与形概念的产生一、数概念的产生最早的数量概念是“有”与“无”。
人类关于数概念认识的第一次飞跃是从“有”中分辨出“多”与“少”。
人类关于数概念认识的第二次飞跃是从多与少中分离出具体数目。
这一过程大体经历了如下五个阶段:第一阶段为“身体指代”(或“它物指代”)阶段;第二阶段为“集合指代” 阶段;第三阶段为“刻痕记事” 阶段;第四阶段是语言表达阶段;第五阶段是科学记数阶段。
科学记数法三要素:数字符号、基数、记数法则。
历史上,2、3、4、5都曾被用作原始的数基;12、16、20、60也曾被用作数基;但使用最多的还是以10为基数的记数法。
各民族记数法介绍:公元前3500年,古埃及人创造的象形文字中就出现以10为基数的数字符号:记数法则为加法法则(从右往左)。
古巴比伦人的楔形文字:公元前2500年,古巴比伦人用三角形硬笔在泥板上倾斜刻字:古巴比伦人的楔形文字中有两个基本数字符号:巴比伦人采用混合基记数法:60以下的数采用10为基,记数法为加法法则;对大于60的数,采用60为基的位置制记数法。
古希腊人开始时学习埃及的记数方法,公元前5世纪左右创立自己的数字系统,分别用Δ字母I H X M表示1、10、100、1000、10000,用字母∏或( Γ) 表示5,记数采用加法法则(显然以10为基)。
受希腊记数法影响,形成的罗马记数法,采用字母表示数,且保留了五进制痕迹。
它共有七个基本数字符号: 记数方法为加减法则:相同符号并列,对应数相加;不同符号并列,左大则相加,左小则相减(右减左)。
对较大的数,在字母符号上加一横线,表示该数扩大1000倍。
居住在墨西哥尤卡坦半岛的玛雅人,远古时代创造了灿烂的文化。
他们的数字符号只有两个:“•”(豆子、玉米或卵石)和“—”(豆荚或枝条),分别表示1和5。