《周髀算经》是怎么记载陈子等人勾股定理测量太阳与镐京之间的距离?
据《周髀算经》说,陈子等人的确以勾股定理为工具,求得了太阳与镐京之间的距离。为了达到这个目的,他还用了其他一系列的测量方法。
陈子用一只长8尺,直径01尺的空心竹筒来观察太阳,让太阳恰好装满竹筒的圆孔,这时候太阳的直径与它到观察者之间距离的比例正好是竹筒直径和长度的比例,即1比80。
经过诸如此类的测量和计算,陈子和他的科研小组测得日下60000里,日高80000里,根据勾股定理,求得斜至日整10万里。这个答案现在看来当然是错的。但在当时,陈子对他的方案充分信心。他进一步阐述这个方案:在夏至或者冬至这一天的正午,立一根8尺高的竿来测量日影,根据实测,正南1000里的地方,日影15尺,正北1000里的地方,日影17尺。这是实测,下面就是推理了。
越往北去,日影会越来越长,总有一个地方,日影的长会正好是6尺,这样,测竿高8尺,日影长6尺,日影的端点到测竿的端点,正好是10尺,是一个完美的“勾三股四弦五”的直角三角形。
这时候的太阳和地面,正好是这个直角三角形放大若干倍的相似形,而根据刚才实测数据来说,南北移动1000里,日影的长短变化是01尺,那由此往南60000里,测得的日影就该是零。也就是说从这个测点到“日下”,太阳的正下方,正好是60000里,于是推得日高80000里,斜至日整10万里。接下来,陈子又讲天有多高地有多大,太阳一天行几度,在他那儿都有答案。
陈子根本没有想到这一切都是错的。他要是知道他脚下大得没边的大地,只不过是一个小小的寰球,体积是太阳的一百三十万分之一,就像飘在空中的一粒尘土,真不知道他会是什么表情。
书的昀后陈子说:一年有365天4分日之一,有12月19分月之7,一月有29天940分日之499。这个认识,有零有整,而且基本上是对的。现在大家都知道一年有365天,好像不算是什么学问,但在那个时代,陈子的学问不是那么简单的,虽然他不是全对。
勾股定理的应用,在我国战国时期另一部古籍《路史后记十二注》中也有记载:大禹为了治理洪水,使不决流江河,根据地势高低,决定水流走向,因势利导,使洪水注入海中,不再有大水漫溢的灾害,也是应用勾股定理的结果。
勾股定理在几何学中的应用非常广泛,较早的案例有《九章算术》中的一题:有一个正方形的池塘,池塘的边长为1丈,有一棵芦苇生长在池塘的正中央,并且芦苇高出水面部分有1尺,如果把芦苇拉向岸边则恰好碰到岸沿,问水深和芦苇的高度各多少?
这是一道很古老的问题,《九章算术》给出的答案是“12尺”、“13尺”。这是用勾股定理算出的结果。
汉代的数学家赵君卿,在注《周髀算经》时,附了一个图来证明“商高定理”。这个证明是400多种“商高定理”的证明中昀简单和昀巧妙的。外国人用同样的方法来证明的,昀早是印度数学家巴斯卡拉·阿查雅,那是1150年的时候,可是比赵君卿还晚了1000年。
东汉初年,根据西汉和西汉时期以前数学知识积累而编纂的一部数学著作《九章算术》里面,有一章就是讲“商高定理”在生产事业上的应用。
直至清代才有华蘅芳、李锐、项名达、梅文鼎等创立了这个定理的几种巧妙的证明。勾股定理是人们认识宇宙中形的规律的起点,在东西方文明起源过程中,有着很多动人的故事。
我国古代数学著作《九章算术》的第九章即为勾股术,并且整体上呈现出明确的算法和应用性特点,表明已懂得利用一些特殊的直角三角形来切割方形的石块,从事建筑庙宇、城墙等。
这与欧几里得《几何原本》第一章的毕达哥拉斯定理及其显现出来的推理和纯理性特点恰好形成熠熠生辉的对比,令人感慨。
发明使用0和负数
我国是世界上公认的“0”的故乡。在数学史上,“0”的发明和使用是费了一番周折的。我国发明和使用“0”,对世界科学作出了巨大的贡献。
在商业活动和实际的生产生活当中,由于“0”不能正确表示出商人付出的钱数和盈利得来的钱数,因而又出现了负数。从古至今,负数在日常生活中有非常重要的作用。
刘徽(约公元225年—295年)。
汉族,山东邹平县人,魏晋期间伟大的数学家,中国古典数学理论的奠基人之一。是中国数学史上一个非常伟大的数学家,他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是中国最宝贵的数学遗产。
。《汉书·艺文志》记载有《许商算术》二十六卷,《杜忠算术》十六卷,这是最早见于著录的数学专著。这两部书都已失传了。秦汉时期传留至今的数学著作和涉及数学方法较多的著作,有著名的《九章算术》和《周髀算经》。此外,还有近年出土的简书《算数书》。这些书中包含了算术、代数和几何等丰富的数学内容,诸如复杂的整数和分数四则运算,比例问题,盈不足术,开平方和开立方术,方程术和正负术,面积和体积问题,勾股算术和勾股测量术,等等,其中有不少算法是具有世界意义的先进成就。这些成就表明,秦汉时期已经形成了独具特色的中国古典数学体系。
《九章算术》是中国古代的数学专著,是“算经十书”(汉唐之间出现的十部古算书)中最重要的一种。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”,又说“汉北平侯张苍、大司农中丞耿寿昌皆以善算命世。苍等因旧文之遗残,各称删补,故校其目则与古或异,而所论多近语也”。根据研究,西汉的张苍、耿寿昌曾经做过增补。最后成书最迟在东汉前期,但是其基本内容在西汉后期已经基本定型。《汉书艺文志》(班固根据刘歆《七略》写成者)中着录的数学书仅有《许商算术》、《杜忠算术》两种,并无《九章算术》,可见《九章算术》的出现要晚于《七略》。《后汉书马援传》载其侄孙马续“博览群书,善《九章算术》”,马续是公元1世纪最后二、三十年时人。再根据《九章算术》中可供判定年代的官名、地名等来推断,现传本《九章算术》的成书年代大约是在公元1世纪的下半叶。九章算术将书中的所有数学问题分为九大类,是陈凯靖编辑的
1984年,在湖北出土了《算数书》书简。据考证,它比《九章算术》要早一个半世纪以上,书中有些内容和《九章算术》非常相似,一些内容的文句也基本相同。有人推测两书具有某些继承关系,但也有不同的看法认为《九章算术》没有直接受到《算数书》影响。
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。
1、《周髀算经》
原名《周髀》,《周髀算经》在数学上的主要成就是介绍了勾股定理。唐初规定它为国子监明算科的教材之一,故改名《周髀算经》 。
2、《九章算术》
由246个与实际生活密切相关的应用题及其解法所构成,分为方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股等九章,内容涉及初等数学中的算术、代数、几何等,包括分数概念及其运算、比例问题的计算、开平方和开立方的运算、负数概念、正负数加减运算、联立一次方程的解法等。
3、《几何原本》
《几何原本》是古希腊数学家欧几里得所著的一部数学著作。它是欧洲数学的基础,总结了平面几何五大公设,被广泛的认为是历史上最成功的教科书。欧几里得使用了公理化的方法。这一方法后来成了建立任何知识体系的典范,在差不多二千年间,被奉为必须遵守的严密思维的范例。
4、《算术研究》
《算术研究》是著名数学家高斯的代表作品,是一部划时代的作品,它结束了19世纪以前数论的无系统状态。在这部书中,高斯对前人在数论中的一切杰出而又零星的成果予以系统的整理,并积极加以推广,给出了标准化的记号,把研究的问题和解决这些问题的已知方法进行了分类,还引进了新的方法。
5、《自然哲学的数学原理》
科学巨匠牛顿的《自然哲学的数学原理》可谓是不朽巨著,整个著作体现了牛顿探索自然的精神:从实验提供的基本定律出发,通过数学演绎论证,建立完整的科学体系,进一步解决各种实际问题。而书中需要迫切解决的问题,更是促进了微积分的发展。
经典数学著作《算数书》 《算经十书》 《九章算术》 《数书九章》 《测圆海镜》 《益古演段》 《详解九章算法》 《杨辉算法》 《算学启蒙》 《四元玉鉴》 《九章算法比类大全》 《算法统宗》 《数理精蕴》 《梅氏丛书辑要》 《视学》 《割圆密率捷法》 《畴人传》 《衡斋算学遗书合刻》 《李氏遗书》 《求表捷术》 《则古昔斋算学》 《莱因德纸草书》 《几何原本》 《已知条件》 《数沙者》 《论球和圆柱》 《抛物弓形求积》 《论劈锥曲面体与椭球体》 《圆锥曲线论》(阿波罗尼奥斯) 《度量论》 《算术入门》 《天文学大成》 《算术》 《数学汇编》 《阿耶波多历数书》 《婆罗摩历算书》 《代数学》(花拉子米) 《代数学》(奥马海亚姆) 《天文系统极致》 《算盘书》 《论完全四边形》 《论各种三角形》 《算术、几何、比及比例全书》 《大术》 《数量概论》 《砺智石》 《代数学》(邦贝利) 《论十进》 《分析术人门》 《奇妙的对数表的描述》 《不可分量几何学》 《平面与立体轨迹引论》 《求极大值与极小值的方法》 《几何学》 《圆锥曲线论稿》 《圆锥曲线论》(帕斯卡) 《无穷算术》 《几何学讲义》 《运用无穷多项方程的分析学》 《流数法与无穷级数》 《自然哲学的数学原理》 《广义算术》 《一种求极大、极小值与切线的新方法》 《发微算法》 《机会论》 《猜度术》 《正的和反的增量方法》 《流数通论》 《寻求具有某种极大或极小性质的曲线的技巧》 《无穷分析引论》 《代数学人门》 《数学史》 《分析力学》 《解析函数论》 《几何学基础》 《画法几何学》 《天体力学》 《概率的分析理论》 《算术研究》 《纯粹分析的证明》 《分析教程》 《关于定积分理论的报告》 《热的分析理论》 《论图形的射影性质》 《高于四次的一般方程的代数求解之不可能性的证明》 《关于曲面的一般研究》 《数学分析在电磁理论中的应用》 《椭圆函数论新基础》 《代数通论》 《论方程的根式可解性条件》 《绝对空间的科学》 《几何图形相互依赖性的系统发展》 《具有完善的平行线理论的新几何学原理》 《线性扩张论》 《位置的几何学》 《形式逻辑》 《单复变函数的一般理论基础》 《关于用三角级数表示函数的可能性》 《关于几何基础的假设》 《四元数讲义》 《思维规律的研究》 《数论讲义》 《置换与代数方程》 《连续性与无理数》 《对于近代几何学研究的比较考察》 《概念语言》 《关于由微分方程确定的曲线》 《天体力学新方法》 《位置分析》 《函数论论文集》 《算术原理》 《连分式研究》
本文2023-08-09 12:02:23发表“古籍资讯”栏目。
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