第一讲:数学的起源与发展
- 格式:docx
- 大小:16.92 KB
- 文档页数:10
数的起源与发展一、数的起源数的起源可以追溯到人类文明的早期阶段。
在人类远古时代,人们开始意识到需要使用一种方法来计数物品、人口和时间等。
最早的数是通过使用手指来计数的,每个手指代表一个单位。
随着时间的推移,人们开始使用更复杂的计数系统,例如使用石头、骨头和木棍等物体来代表不同的数。
随着农业的发展,人们开始使用更大的数字来计算土地面积、收成和贸易等。
为了更方便地进行计数,人们发明了计数工具,例如算盘和算尺等。
这些工具可以帮助人们更快速地进行复杂的计算。
二、数的发展1. 古代数学古代数学的发展可以追溯到古埃及、古巴比伦和古印度等文明。
这些文明的数学家们开始研究几何学、代数学和三角学等数学分支。
他们发现了许多数学规律和定理,例如勾股定理和二次方程等。
2. 阿拉伯数学阿拉伯数学在中世纪时期取得了重大突破。
阿拉伯数学家们引入了十进制系统,并发明了我们现在使用的阿拉伯数字。
他们还发展了代数学和三角学,为后来的数学研究奠定了基础。
3. 欧洲数学欧洲在文艺复兴时期重新发现了古代数学的知识。
数学家们开始研究几何学、代数学和微积分等领域。
伽利略、牛顿和莱布尼茨等数学家的贡献推动了数学的发展。
4. 现代数学现代数学包括了许多分支,例如数论、拓扑学和概率论等。
数学家们通过研究抽象的数学概念和结构,推动了数学的发展。
现代数学在物理学、工程学和计算机科学等领域中起着重要的作用。
三、数的应用数的应用广泛存在于我们生活的方方面面。
以下是一些数的应用领域的例子:1. 自然科学:数学在物理学、化学和生物学等自然科学领域中起着重要的作用。
通过数学建模和计算,科学家们可以预测天气、研究分子结构和模拟生态系统等。
2. 工程学:数学在工程学中应用广泛,例如在建筑设计、电子工程和航空航天等领域。
工程师们使用数学原理来解决问题,设计和优化各种系统。
3. 经济学:数学在经济学中被广泛应用,例如在市场分析、金融风险管理和经济预测等方面。
经济学家们使用数学模型来研究经济现象和制定政策。
前言一、数学史研究什么?为什么要学习数学史?数学史研究数学概念、数学方法和数学思想的起源与发展,及其与社会、经济和一般文化的联系。
对于深刻认识作为科学的数学本身,及全面了解整个人类文明的发展都具有重要的意义。
庞加莱(法,1854-1912年)语录: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。
萨顿(比——美,1884-1956年):学习数学史倒不一定产生更出色的数学家,但它产生更温雅的数学家,学习数学史能丰富他们的思想,抚慰他们的心灵,并且培植他们高雅的质量。
二、关于数学的论述培根说:数学是思维的体操。
恩格斯说:“要辩证而又唯物地了解自然,就必须掌握数学。
”英国著名哲学家培根说:“数学是打开科学大门的钥匙。
”著名数学家霍格说:“如果一个学生要成为完全合格的、多方面武装的科学家,他在其发展初期就必定来到一扇大门并且通过这扇门。
在这扇大门上用每一种人类语言刻着同样一句话:‘这里使用数学语言。
’”数学是一门逻辑性很强的基础科学,人们通过运用数学推导出了种种概念、原理与规律指导日常生活。
有人把数学对于人类的意义比作生活中不能缺少盐。
数学是盐,所以,离开了数学,人们的生活将寸步难行。
数学是盐,所以,它将自己融化在生活的水里,让人们很难一眼看出它的存在,但是细细品味和体会,数学又是无处不在的,它对于生活的各个方面都有潜在的影响,当然,这种影响是用思维来实现的。
数学有一个美誉叫做“思维体操”,多做一些“枯燥”的数学题, 能够提高人的逻辑思维能力。
康托尔说:“数学的本质在于它的自由。
”数学是一门艺术,是一种生活工具,是一门让我们的头脑变得更灵敏的科学。
数学史的分期:(1) 数学的起源与早期发展(公元前6世纪);(2) 初等数学时期(公元前6世纪-16世纪);(3) 近代数学时期(17世纪-18世纪);(4) 现代数学时期(1820年至今)。
二、教学工作安排授课形式:讲解与自学相结合,分13讲。
关于数学的由来简介第一篇:数学的起源和发展数学作为一门学科,其起源可以追溯到古代。
在人类的文明历程中,各个文明古国都有自己的数学思想和数学成果,如古埃及、古印度、古希腊、古罗马等。
科学技术的进步推动了数学的飞速发展,数学也成为了现代科学的基础和重要组成部分。
首先,古埃及是世界上最早的数学文明之一,其数学成就主要表现在测量、几何和代数方面。
例如,古埃及人使用极其简单的方法进行高精度的土地测量。
他们还学会了推导和使用勾股定理,以及计算圆周率等。
古印度数学发展的历史同样悠久,隋末唐初,印度《一百至一千的称数》和《大乘法经》广传中国。
印度数学家阿耳戈摩哥的《九章算术》对中国《九章算术》也有很大的影响。
印度数学的代表成就之一是无穷级数的概念,还有计算出了$2^{216}-1$为质数。
其次,古希腊的数学成就尤为显著,视为世界上最早的发扬光大的数学文明。
希腊数学的代表人物是欧几里得,他所创立的《几何原本》被视为数学史上的里程碑。
对几何的研究,让古希腊数学家不断地发现新的定理和方法,打下了一定的代数基础。
此外,希腊人还发明了一些几何工具,如竖劈仪、刻度尺等,用于测量距离、角度等。
古罗马数学的贡献主要体现在实用性方面。
罗马人对数字的发明使用、商业计算都有极其扎实的功底,达到了非常高的精度。
再者,中世纪欧洲的数学发展又格外活跃。
欧洲学者将古代各国的数学思想和成果进行整理、推广和吸收,开展了广泛而深入的数学研究,如对等式、代数式、解析几何等的深入探究,推进了几何、代数、微积分、数论等数学领域的发展。
伟大的意大利数学家菲波那契在欧洲广泛传播印度阿拉伯算术之后,自创了一套计算工具,被誉为欧洲数学的重要里程碑,菲波那契数列至今仍是数学研究的重要问题之一。
总的来说,数学在不同时期有着不同的发展阶段和成就,但它作为一门高度抽象、逻辑精密的学科,在实践和理论中不断提高人类的认知水平和创造力,并且在现代社会中发挥了重要的作用,也为科学技术的进步提供了强有力的支持。
数学的起源与发展数学作为一门学科,是人类智慧的结晶,贯穿了人类文明的发展历程。
本文将介绍数学的起源与发展,并探讨其对社会和科学的重要性。
一、数学的起源从远古时代起,人类就开始使用基本的数学概念。
最早的数学记录可以追溯到公元前3000年的古埃及和古巴比伦,当时的人们需要计算农作物的收成,并解决一些实际问题。
古埃及人发明了简单的计数系统和几何概念,而古巴比伦人则创造了基本的算术和代数。
随着历史的演进,古希腊的数学家们对数学做出了巨大的贡献。
毕达哥拉斯提出了著名的毕达哥拉斯定理,开创了几何学的发展。
欧几里得在他的著作《几何原本》中系统总结了希腊几何学的成果,为后世的数学研究奠定了基础。
二、数学的发展从古代到中世纪,数学的发展逐渐转向抽象和推理的层面。
阿拉伯数学家在9世纪至13世纪期间,对古代希腊和印度数学的研究做出了重要贡献。
他们引入了阿拉伯数字和算术运算符号,开展了代数学的研究,将数学引入了一个新的阶段。
在文艺复兴时期,数学经历了一次突破性的发展。
数学家们开始运用符号代表未知数,并研究了方程的解法。
其中,代数学家费马提出了著名的费马大定理,至今仍未被证明。
现代数学的起步可以追溯到17世纪,这个时期被称为数学的“科学革命”。
牛顿和莱布尼兹分别独立地发现了微积分学,为物理学的发展提供了强有力的工具。
在19世纪,高斯、欧拉、勒让德等数学家相继出现,各自做出了重要的发现和推断。
三、数学在科学中的重要性数学在科学中扮演着重要的角色。
无论是物理学、化学、经济学还是天文学,都少不了数学的应用。
数学提供了精确的建模工具,帮助科学家们理解和解释自然现象,并预测未来的趋势。
在工程领域,数学被广泛应用于计算机科学、通信技术、电力系统和结构设计等领域。
数学的逻辑和推理能力也有助于培养人们的思维能力和解决问题的能力。
此外,数学还对社会科学和金融领域起到关键作用。
统计学的发展帮助我们进行数据分析和预测,经济学家们依据数学模型来分析市场和制定政策。
数的起源与发展引言概述:数是人类认识和描述世界的基础工具,它的起源和发展经历了漫长的历史。
本文将从数的起源、数的发展过程、数的分类、数的应用以及数的未来发展等五个方面进行详细阐述。
一、数的起源1.1 古代数的起源- 人类最早的数是通过手指计数而来的,这种计数方式称为原始计数法。
- 随着社会的发展,人们开始使用自然物体如石头、贝壳等来代表数量。
1.2 埃及和巴比伦的数学- 埃及人和巴比伦人是数学发展的重要贡献者,他们创造了简单的计数系统和运算规则。
- 埃及人发明了分数,并用于商业和建造领域。
- 巴比伦人发明了基于60的进位制,这种制度至今仍在时间和角度的计量中使用。
1.3 希腊数学的兴起- 希腊人对数学的发展起到了重要的推动作用。
- 希腊人通过几何学的发展,建立了严谨的证明体系。
- 希腊人提出了无理数的概念,推动了数学的发展。
二、数的发展过程2.1 阿拉伯数字的引入- 阿拉伯数字的引入使数的表示更加简洁和灵便。
- 阿拉伯数字的特点是使用有限的符号来表示无限的数。
- 阿拉伯数字的传入欧洲,推动了数学的发展和商业的繁荣。
2.2 笛卡尔坐标系的建立- 笛卡尔坐标系的建立将代数和几何学联系在一起,为数学的发展开辟了新的道路。
- 笛卡尔坐标系的应用使得解决几何问题变得更加简单。
2.3 微积分的诞生- 微积分的诞生标志着数学的一次革命。
- 微积分的发展推动了物理学和工程学等应用学科的发展。
三、数的分类3.1 自然数和整数- 自然数是最早浮现的数,表示物体的个数。
- 整数是自然数的扩展,包括正整数、负整数和零。
3.2 有理数和无理数- 有理数是可以表示为两个整数之比的数,包括分数和整数。
- 无理数是不能表示为两个整数之比的数,如π和√2。
3.3 实数和复数- 实数包括有理数和无理数,是数学中最基本的概念。
- 复数是实数的扩展,包括实部和虚部,广泛应用于物理学和工程学。
四、数的应用4.1 数的应用于科学- 数学是科学的基础,几乎所有科学领域都离不开数学的应用。
中国数学的起源与发展中国数学的起源与发展经历了漫长的历史过程,主要如下:1.起源:- 远古时期的记数意识:在远古时代,人们就有了记数的意识。
大约7000年以前,人们对数字的认知还非常有限,甚至数到2以上都有困难。
后来人们逐渐把数字和双手联系起来,每只手代表一个“1”,这是最初对数字的直观理解。
为了记录和表达数量,祖先们先是结绳记数,后来发展到“书契”记数。
在五六千年前,已经能够书写1至30的数字,到了春秋时代,能书写3000以上的数字,并且有了加法和乘法的意识。
- 早期的数学知识记载:春秋时期孔子修改过的《周易》中出现了八卦,这是一种具有深刻数学内涵的符号系统,对后世数学的发展产生了深远影响。
八卦在数学、天文、物理等多方面都发挥着重要作用。
- 战国时期的数学突破:这一时期中国数学取得了显著进展。
算术领域,四则运算得到确立,乘法口诀已经在一些著作中零散出现,分数计算也开始应用于生产生活,比如种植土地、分配粮食等方面;几何领域,出现了勾股定理;代数领域,出现了负数概念的萌芽;并且出现了“对策论”的萌芽,如战国时期孙膑提出的“斗马术”问题,就反映了对策论中争取总体最优的数学思想。
2.发展:- 秦汉时期:这一时期在记数和计算方法上有了进一步的发展。
乘除法算例明显增多,还出现了多步乘除法和趋于完整的九九乘法口诀。
在几何方面,对于长方形面积的计算以及体积计算的知识也更加丰富。
同时,算筹和十进位制系统的出现和应用,为数学计算提供了便利的工具和有效的计数方法。
算筹是一些直径1分、长6分的小棍儿,质料有竹、木、骨、铁、铜等,其功用与算盘珠相仿。
- 西汉末期至隋朝中叶:这是中国数学理论的第一个高峰期,标志是《九章算术》的诞生。
《九章算术》是中国秦汉时期一二百年的数学知识结晶,全书共分为九章,收录了246道数学应用题,每道题都分为问、答、术(解法,有的一题一术,有的一题多术)三部分,内容与社会生产紧密联系。
这一时期除了《九章算术》,还出现了刘徽注的《九章算术》以及《海岛算经》《孙子算经》等数学专著。
一、数学史研究什么?为什么要学习数学史?数学史研究数学概念、数学方法和数学思想的起源与发展,及其与社会、经济和一般文化的联系。
对于深刻认识作为科学的数学本身,及全面了解整个人类文明的发展都具有重要的意义。
庞加莱(法,1854-1912 年)语录: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。
萨顿(比——美,1884-1956 年):学习数学史倒不一定产生更出色的数学家,但它产生更温雅的数学家,学习数学史能丰富他们的思想,抚慰他们的心灵,并且培植他们高雅的质量。
二、关于数学的论述培根说:数学是思维的体操恩格斯说:“要辩证而又唯物地了解自然,就必须掌握数学。
”英国著名哲学家培根说:“数学是打开科学大门的钥匙。
”著名数学家霍格说:“如果一个学生要成为完全合格的、多方面武装的科学家,他在其发展初期就必定来到一扇大门并且通过这扇门。
在这扇大门上用每一种人类语言刻着同样一句话:‘这里使用数学语言。
'”数学是一门逻辑性很强的基础科学,人们通过运用数学推导出了种种概念、原理与规律指导日常生活。
有人把数学对于人类的意义比作生活中不能缺少盐。
数学是盐,所以,离开了数学,人们的生活将寸步难行。
数学是盐,所以,它将自己融化在生活的水里,让人们很难一眼看出它的存在,但是细细品味和体会,数学又是无处不在的,它对于生活的各个方面都有潜在的影响,当然,这种影响是用思维来实现的。
数学有一个美誉叫做“思维体操” ,多做一些“枯燥”的数学题, 能够提高人的逻辑思维能力。
康托尔说:“数学的本质在于它的自由。
”数学是一门艺术,是一种生活工具,是一门让我们的头脑变得更灵敏的科学。
数学史的分期:(1)数学的起源与早期发展(公元前6 世纪);(2)初等数学时期(公元前6 世纪-16世纪);(3)近代数学时期(17世纪-18 世纪);(4)现代数学时期(1820 年至今)。
二、教学工作安排授课形式:讲解与自学相结合,分13 讲。
第一讲:数学的起源与早期发展;第二讲:古代希腊数学;第三讲:中世纪的东西方数学I ;第四讲:中世纪的东西方数学II ;第五讲:文艺复兴时期的数学;第六讲:牛顿时代:解析几何与微积分的创立;第七讲:18世纪的数学:分析时代;第八讲:19 世纪的代数;第九讲:19世纪的几何与分析I;第十讲:19世纪的几何与分析II;第十一讲:20 世纪数学概观I;第十二讲:20 世纪数学概观II;第十三讲:20世纪数学概观III ;选讲:数学论文写作初步。
作业:每一讲写600 字左右的读书笔记,30%记入学期总成绩。
考查:每位同学选取一名数学家,以这数学家为主题写一篇数学史讲稿(约2000字),并把讲稿内容制作成PowerPoint文档(约15 分钟,5-8 张文档),70%记入学期总成绩。
要求:讲稿用A4纸单面打印,连同PowerPoint文档于2008年6月18日(第17 周星期三)上交第一讲数学的起源与早期发展【主要内容】数与形概念的产生、河谷文明与早期数学、西汉以前的中国数学。
第一节数与形概念的产生从原始的“数”到抽象的“数”概念的形成,是一个缓慢、渐进的过程。
人从生产活动中认识到了具体的数,导致了记数法。
“屈指可数”表明人类记数最原始、最方便的工具是手指。
如,手指计数(伊朗,1966),结绳计数(秘鲁,1972)(美国自然史博物馆藏有古代南美印加部落用来记事的绳结,当时人称之为基普),文字5000 年(伊拉克,2001)(楔形数字),西安半坡遗址出土的陶器残片。
早期几种记数系统,如古埃及、古巴比伦、中国甲骨文、古希腊、古印度、玛雅(玛雅文明诞生于热带丛林之中,玛雅是一个地区、一支民族和一种文明,分布在今墨西哥的尤卡坦半岛、危地马拉、伯利兹、洪都拉斯和萨尔瓦多西部)世界上不同年代出现了五花八门的进位制和眼花缭乱的记数符号体系,足以证明数学起源的多元性和数学符号的多样性。
第二节河谷文明与早期数学一、河谷文明历史学家常把兴起于埃及、美索不达米亚、中国和印度等地域的古代文明称为河谷文明。
早期数学就是在尼罗河、底格里斯河与幼发拉底河、黄河与长江、印度河与恒河等河谷地带首先发展起来的。
1.古代埃及的数学古埃及是世界上文化发达最早的几个地区之一,位于尼罗河两岸,公元前3200 年左右,形成一个统一的国家。
尼罗河是埃及人生命的源泉,他们靠耕种河水泛滥后淤土覆盖的田地谋生。
尼罗河定期泛滥,淹没全部谷地,水退后,要重新丈量居民的耕地面积。
由于这种需要,多年积累起来的测地知识便逐渐发展成为几何学。
由于他们也得准备好应付洪水的危害,因此就得预报洪水到来的日期。
这就需要计算。
埃及人还把他们的天文知识和几何知识结合起来用于建造他们的神庙,使一年里某几天的阳光能以特定方式照射到庙宇里。
公元前2900 年以后,埃及人建造了许多金字塔,作为法老的坟墓。
从金字塔的结构,可知当时埃及人已懂得不少天文和几何的知识。
例如基底直角的误差与底面正方形两边同正北的偏差都非常小。
埃及文明上溯到距今6000 年左右,从公元前3500 年左右开始出现一些小国家,公元前3000 年左右开始出现初步统一的国家。
古代埃及可以分为5 个大的历史时期:早期王国时期(公元前3100-前2688 年)、古王国时期(前2686-前2181年)、中王国时期(前2040-前1768 年)、新王国时期(前1567-前1086年)、后期王国时期(前1085-前332 年)。
(1)古王国时期:前2686-前2181 年。
埃及进入统一时代,开始建造金字塔,是第一个繁荣而伟大的时代。
(2)新王国时期:前1567-前1086 年。
埃及进入极盛时期,建立了地跨亚非两洲的大帝国。
直到公元前332 年亚历山大大帝征服埃及为止埃及人创造了连续3000 多年的辉煌历史,建立了国家,有了相当发达的农业和手工业,发明了铜器、创造了文字、掌握了较高的天文学和几何学知识,建造了巍峨宏伟的神庙和金字塔。
吉萨金字塔(公元前2600年)(刚果,1978),它显示了埃及人极其精确的测量能力,其中它的边长和高度的比例约为圆周率的一半。
古埃及最重要的传世数学文献:纸草书,来自现实生活的数学问题集。
莱茵德纸草书(1858年为苏格兰收藏家莱茵德购得,现藏伦敦大英博物馆,主体部分由84 个数学问题组成,其中还有历史上第一个尝试“化圆为化”的公式)。
莫斯科纸草书(1893 年由俄国贵族戈列尼雪夫购得,现藏莫斯科普希金精细艺术博物馆,包含了25 个数学问题)。
埃及纸草书(民主德国,1981)。
数学贡献:记数制,基本的算术运算,分数运算,一次方程,正方形、矩形、等腰梯形等图形的面积公式,近似的圆面积,锥体体积等。
公元前4世纪希腊人征服埃及以后,这一古老的数学完全被蒸蒸日上的希腊数学所取代。
2.古代巴比伦的数学古巴比伦是世界最早的文明——美索不达米亚(Mesopotamia,希腊语的意思是两河之间的土地。
)文明(又称两河文明)发源于底格里斯河(Tigris)和幼发拉底河(Euphrates)之间的流域——苏美尔(Sumer)地区(中下游地区),这个地区没有天然险阻可以抵挡入侵者,所以有着多样性的民族文化。
美索不达亚是古巴比伦(Babylon)的所在,在今伊拉克(Iraq)共和国境内公元前3500年进入文明,公元前4000年到公元前2250 年是两河文明的鼎盛时期,《旧约全书》称其为"希纳国"(Land of Shinar)。
两河沿岸因河水泛滥而积淀成肥沃土壤,史称"肥沃的新月地带"(南美的那个和"金三角"齐名的地区堪称"罪恶的新月地带" )。
由于两河不象尼罗河一样是定期泛滥的,所以确定时间就必须靠观测天象。
住在下游的苏美人发明了太阴历,以月亮的阴晴圆缺作为计时标准,把一年划分为12 个月,共354天,并发明闰月,放置与太阳历相差的11 天。
把一小时分成60分,以7 天为一星期。
还会分数、加减乘除四则运算和解一元二次方程,发明了10进位法和16进位法。
他们把圆分为360 度,并知道π近似于3。
甚至会计算不规则多边形的面积及一些锥体的体积。
两河流域(美索不达米亚)文明上溯到距今6000年之前,几乎和埃及人同时发明了文字“楔形文字” 。
(1)古巴比伦王国:公元前1894-前729 年。
汉穆拉比(在位前1792-前1750)统一了两河流域,建成了一个强盛的中央集权帝国,颁布了著名的《汉穆拉比法典》。
(2)亚述帝国:前8 世纪-前612年,建都尼尼微(今伊拉克的摩苏尔市)。
(3)新巴比伦王国:前612-前538 年。
尼布甲尼撒二世(在位前604-前562 年)统治时期达到极盛,先后两次攻陷耶路撒冷,建成世界古代七大奇观之一的巴比伦“空中花园” 。
世界古代七大奇观指埃及金字塔、巴比伦空中花园、阿苔密斯神殿、摩索拉斯陵墓、宙斯神像、亚历山大灯塔、罗德岛太阳神铜像,他们是分布于西亚、北非和地中海沿岸的古迹,是古代西方人眼中的全部世界,而中国的长城距他们太远了。
记录者古希腊哲学家费隆·拜占廷说过:“心眼所见,永难磨灭”。
公元前6 世纪中叶,波斯国家逐渐兴起,并于公元前538 年灭亡了新巴比伦王国。
了解古代美索不达米亚文明的主要文献是泥版,迄今已有约50 万块泥版出土。
苏美尔计数泥版(文达,1982)。
现在泥版文书中大约有300 多块是数学文献:以60 进制为主的楔形文记数系统,长于计算,发展程序化算法的熟练技巧(开方根),能处理三项二次方程,有三次方程的例子,三角形、梯形的面积公式,棱柱、方锥的体积公式。
泥版楔形文,普林顿322(现在美国哥伦比亚大学图书馆,年代在公元前1600 年以前,数论意义:整勾股数)。
巴比伦泥板和彗星(不丹,1986)。
3.西汉以前的中国数学黄河壶口瀑布(中国,2002)《史记·夏本纪》大禹治水(公元前21 世纪)中提到“左规矩,右准绳” ,表明使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,而且知道“勾三股四弦五” 。
考古学的成就,充分说明了中国数学的起源与早期发展。
1952 年在陕西西安半坡村出土的,至今六七千年的陶器上刻画的符号中,有一些符号就是表示数字的符号。
在殷墟出土的商代甲骨文中,有一些是记录数字的文字,表明中国已经使用了完整的十进制记数,包括从一至十,以及百、千、万,最大的数字为三万。
殷墟甲骨上数学(商代,公元前1400-前1100年,1983-1984 年间河南安阳出土)。
算筹(1971 年陕西千阳县西汉墓出土)是中国古代的计算工具,它的起源大约可上溯到公元前5 世纪,后来写在纸上便成为算筹记数法。
至迟到春秋战国时代,又开始出现严格的十进位制筹算记数(约公元前300 年)。