談到中國數(shù)學史。誰都會盛贊《九章算術(shù)》這部數(shù)學巨著。
公元前221年,秦始皇結(jié)束了長達5個多世紀的兼并、征戰(zhàn)局面,建立起我國第一個統(tǒng)一的中央集權(quán)的封建主義國家。自秦至西漢前期,新興的地主階級獎勵耕織,興修水利,重視冶煉,建筑長城。在生產(chǎn)的推動下,科學技術(shù)獲得了巨大的發(fā)展。西漢前期,從漢高祖到漢武帝,都注意勸民農(nóng)桑,進一步發(fā)展為地主階級服務的生產(chǎn)和科學技術(shù)。《九章算術(shù)》就是在這種歷史條件下編成的。
這部巨著是我國古代數(shù)學知識的全面總結(jié)。全書收集了實際的數(shù)學問題共246個,分為方田、粟米、衰分、少廣、商功、均輸、盈不足、方程、勾股等9章,所以定名為《九章算術(shù)》。
“方田章”講述四畝面積的計算,結(jié)合這種需要,系統(tǒng)地介紹了分數(shù)的加、減、乘、除四則運算,化帶分數(shù)為假分數(shù),以及求幾個分母的最小公倍數(shù)的方法。根據(jù)現(xiàn)有的史料,《九章算術(shù)》是世界上最早記載分數(shù)運算法則的文獻。歐洲人到15世紀才掌握這些法則。
“粟米章”研究各類糧食的交換。“衰分章”、“均用章”討論按比例分配賦稅與徭役?!坝蛔阏隆备鶕?jù)兩次假設所得出的盈余或不足,來推算問題的答案,它是我國古代數(shù)學的又一項創(chuàng)造,后來歐洲人就把它叫做“中國算法”。
“少廣章”介紹籌算開平方與開立方,其中也包含了分數(shù)的內(nèi)容?!吧坦φ隆睂iT解決筑城、開渠等土木工程中所提出的各種體積計算問題。“勾股章”論述勾股定理和相似的直角三角形。并且提出了二次方程的籌算解法,這是世界上運用一定的算法求解二次方程的最早記錄。
“方程章”詳細地研究了一次方程組的解法,引進了正負數(shù)的概念及其加減運算法則,這是我國古代數(shù)學中兩項非常杰出的成就。在這一章里,共收集了18道實際的多元一次方程組的問題。例如,其中第一題為:“今有上禾三秉(古代容量單位),中禾二秉,下禾一秉,實三十九斗;上禾二秉,中禾三秉,下禾一秉,實三十四斗;上禾一秉、中禾二秉,下禾三秉,實二十六斗。問上、中、下禾一秉各幾何?”如果用現(xiàn)在的方法,設上、中、下禾一秉分別為x斗、y斗、z斗,那么可以得到方程組
我國古代解這類問題的方法(叫做“方程術(shù)”)是把方程各未知數(shù)的系數(shù)與常數(shù)項用算籌依次按“直行”排成一個“方程組。”這道題的“方程組”如下:
然后通過行的數(shù)乘與行、行之間的加減,逐個消去未知數(shù),得到“方程組”的解。這些思想及形式,可以無愧地稱之為近代高等代數(shù)中“矩陣”概念和“線性方程組矩陣解法”的先聲。
《九章算術(shù)》的全部內(nèi)容說明,和其他一切科學一樣,數(shù)學是從人的需要中產(chǎn)生的:是從丈量土地和測量容積,從計算時間和制造器皿產(chǎn)生的?!毒耪滤阈g(shù)》密切結(jié)合實際,這反映了我國古代數(shù)學的鮮明特點和優(yōu)良傳統(tǒng),對后來我國數(shù)學的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。