古今中外名家的数学故事简短
1、塞乐斯生于公元前624年,是古希腊第一位闻名世界的大数学家。他原是一位很精明的商人,靠卖橄榄油积累了相当财富后,塞乐斯便专心从事科学研究和旅行。他勤奋好学,同时又不迷信古人,勇于探索,勇于创造,积极思考问题。他的家乡离埃及不太远,所以他常去埃及旅行。在那里,塞乐斯认识了古埃及人在几千年间积累的丰富数学知识。他游历埃及时,曾用一种巧妙的方法算出了金字塔的高度,使古埃及国王阿美西斯钦羡不已。
2、高斯是一个农民的儿子,幼年时,他在数学方面就显示出了非凡的才华。3岁能纠正父亲计算中的错误;10岁便独立发现了算术级数的求和公式;11岁发现了二项式定理。少年高斯的聪颖早慧,得到了很有名望的布瑞克公爵的垂青与资助,使他得以不断深造。19岁的高斯在进大学不久,就发明了只用圆规和直尺作出正17边形的方法,解决了两千年来悬而未决的几何难题。
3、诺伊曼出生在一个犹太银行家的家庭,是位罕见的神童。他8岁掌握微积分,12岁读懂《函数论》。在他成长的道路上,曾有这样一段有趣的故事:1913年夏天,银行家马克斯先生登出一则启示,愿以10倍于一般教师的聘金,为11岁的长子诺伊曼聘请一位家庭教师。尽管这诱人的启示,曾使许多人怦然心动,但终没有人敢去教导这样倾城皆知的神童……
4、康托尔由于研究无穷时往往推出一些合乎逻辑的但又荒谬的结果(称为“悖论”),许多大数学家唯恐陷进去而采取退避三舍的态度。在1874—1876年期间,不到30岁的年轻德国数学家康托尔向神秘的无穷宣战。他靠着辛勤的汗水,成功地证明了一条直线上的点能够和一个平面上的点一一对应,也能和空间中的点一一对应。
5、苏步青上初三时,他就读浙江省六十中来了一位刚从东京留学归来的教数学课的杨老师。第一堂课杨老师没有讲数学,而是讲故事。他说:“当今世界,弱肉强食,世界列强依仗船坚炮利,都想蚕食瓜分中国。中华亡国灭种的危险迫在眉睫,振兴科学,发展实业,救亡图存,在此一举。‘天下兴亡,匹夫有责’,在座的每一位同学都有责任。”他旁征博引,讲述了数学在现代科学技术发展中的巨大作用。
祖冲之是世界上第一位将圆周率准确地推算到小数点后七位数值的科学家,并将这一纪录在世界上保持了一千年之久。
在祖冲之以前,我国在数学方面已经达到世界先进水平,涌现出许多杰出的数学家和优秀的数学著作。早在原始社会末期,“龙山文化”的陶器上已经出现了各种几何图案。商朝时期,已经开始在数学运算中采用十进位制,这是世界上最早的进位制,它的采用大大方便了数学计算。春秋时代成书的《周易》,是世界上第一本研究排列组合的书。到了战国时代,百家争鸣,数学有了进一步的发展,出现了运用至今的“九九”乘法口诀;在几何学方面,已普遍地运用尺规作图,从而促进了几何学的发展。同时,在诸子百家的著作中,也提出了许多有价值的数学理论。例如:墨家学派的经典《墨子》中,有不少地方涉及到几何学上的一些基本问题,对此它都准确地定义,其准确程度与古代西方流行的欧几里德的《几何原本》不相上下。道家学派所著的《庄子》中,提出了极限理论,其中的著名例证:“有一根一尺长的棍子,每天截其一半,那永远也截不完”,至今仍被讲解数列极限所经常引用。
到了秦汉魏晋之际,随着封建经济的巨大发展,与之密切相关的数学也有了长足的进步,涌现了一大批的数学著作和知名的数学家。其中最主要的著作有《周髀算经》、《九章算术》和《海岛算经》。《周髀算经》成书的年代不晚于公元前一世纪,作者已经不知道了,东汉著名数学家赵君卿为之作过注,其主要成就在于提出了著名的“勾股定理”及采取了较为复杂的分数运算等方面。《九章算术》的成书年代同《周髀算经》大约同时,最初的作者是谁也已不知道了,许多数学家都对此书进行过增订删补,如西汉数学家张苍、耿寿昌、许商、杜忠等,三国时期著名数学家刘徽为之作了注。这部著作集先秦、秦汉时期数学优秀成果之大成,对以后中国古代数学产生了非常深刻的影响。全书分为方田(主要是计算田亩的方法)、少广(主要是开平方和开立方的方法)、商功(主要是计算各种体积,解决筑城、兴修水利等建筑工程中的实际问题)、粟米(主要是计算各种粮食间的换算方法)、差分(主要是等级式的计算方法)、均输(主要是计算征收和运输粮食的方法)、盈虚(主要是统计有关生产收入的问题)、勾股(主要是勾股定理的实际运用方法)等九章,共二百四十六个问题及每个问题的解法。这部书从数学成就上看,首先应该提到的是:其中记载了当时世界上最先进的分数四则运算和比例算法。另外,书中记载的开平方和开立方的方法,实际上就是求解一元二次方程;而为解方程而联立方程组的解法,比欧洲同类算法早出一千五百多年。书中还在世界数学史上第一次提出了负数概念和正负数的加减法运算法则。《九章算术》不仅在中国数学史上占有重要地位,它的影响还远及国外,朝鲜、日本都曾把《九章算术》作为教科书,其中的某些计算方法,还传到了印度、阿拉伯和欧洲。
《海岛算经》的作者是三国时期的刘徽。在这部书中,他主要讲述了利用标杆进行两次、三次及至四次测量来解决各种测量数学的问题,其在此方面的造诣之深,远远超越了当时的西方数学家。而这种测量数学,正是地图学的数学基础。
除了以是三部著作外,较为重要的数学著作还有《孙子算经》、《五曹算经》、《夏侯阳算经》等。
祖冲之经过刻苦钻研,继承和发展了前辈科学家的优秀成果。他对于圆周率的研究,就是他对于我国乃至世界的一个突出贡献。祖冲之对圆周率数值的精确推算值,用他的名字被命名为“祖冲之圆周率”,简称“祖率”。
什么是圆周率呢?圆有它的圆周和圆心,从圆周任意一点到圆心的距离称为半径,半径加倍就是直径。直径是一条经过圆心的线段,圆周是一条弧线,弧线是直线的多少倍,在数学上叫做圆周率。简单说,圆周率就是圆的周长与它直径之间的比,它是一个常数,用希腊字母“π”来表示。在天文历法方面和生产实践当中,凡是牵涉到圆的一切问题,都要使用圆周率来推算。
如何正确地推求圆周率的数值,是世界数学史上的一个重要课题。我国古代数学家们对这个问题十分重视,研究也很早。在《周髀算经》和《九章算术》中就提出径一周三的古率,定圆周率为三,即圆周长是直径长的三倍。此后,经过历代数学家的相继探索,推算出的圆周率数值日益精确。西汉末年刘歆在为王莽设计制作圆形铜斛(一种量器)的过程中,发现直径为一、圆周为三的古率过于粗略,经过进一步的推算,求得圆周率的数值为31547。东汉著名科学家张衡推算出的圆周率值为3162。三国时,数学家王蕃推算出的圆周率数值为3155。魏晋之际的著名数学家刘徽在为《九章算术》作注时创立了新的推算圆周率的方法——割圆术。他设圆的半径为1,把圆周六等分,作圆的内接正六边形,用勾股定理求出这个内接正六边形的周长;然后依次作内接十二边形,二十四边形……,至圆内接一百九十二边形时,得出它的边长和为6282048,而圆内接正多边形的边数越多,它的边长就越接近圆的实际周长,所以此时圆周率的值为边长除以2,其近似值为314;并且说明这个数值比圆周率实际数值要小一些。在割圆术中,刘徽已经认识到了现代数学中的极限概念。他所创立的割圆木,是探求圆周率数值的过程中的重大突破。后人为纪念刘徽的这一功绩,把他求得的圆周率数值称为“徽率”或称“徽术”。
刘徽以后,探求圆周率有成就的学者,先后有南朝时代的何承天,皮延 314。以上的科学家都为圆周率的研究推算做出了很大贡献,可是和祖冲之的圆周率比较起来,就逊色多了。
祖冲之认为自秦汉以至魏晋的数百年中研究圆周率成绩最大的学者是刘徽,但并未达到精确的程度,于是他进一步精益钻研,去探求更精确的数值。它研究和计算的结果,证明圆周率应该在31415926和31415927之间; 来表示。他成为世界上第一个把圆周率的准确数值计算到小数点以后七位数字的人。直到一千年后,这个记录才被阿拉伯数学家阿尔·卡西和法国数学家维叶特所打破。祖冲之提出的“密率”,也是直到一千年以后,才由德国 称之为“安托尼兹率”,还有别有用心的人说祖冲之圆周率是在明朝末年西方数学传入中国后伪造的。这是有意的捏造。记载祖冲之对圆周率研究情况的古籍是成书于唐代的史书《隋书》,而现传的《隋书》有元朝大德丙午年(公元1306年)的刊本,其中就有和其他现传版本一样的关于祖冲之圆周率的记载,事在明朝末年前三百余年。而且还有不少明朝之前的数学家在自己的著作中引用过祖冲之的圆周率,这些事实都证明了祖冲之在圆周率研究方面卓越的成就。
那么,祖冲之是如何取得这样重大的科学成就呢?可以肯定,他的成就是建立在前人研究的基础之上的。从当时的数学水平来看,祖冲之很可能是继承了刘徽所创立和首先使用的割圆术,并且加以发展,因此获得了超越前人的重大成就。在前面,我们提到割圆术时已经知道了这样的结论:圆内接正n边形的边数越多,各边长的总和就越接近圆周的实际长度。但因为它是内接的,又不可能把边数增加到无限多,所以边长总和永远小于圆周。
祖冲之按照刘徽的割圆术之法,设了一个直径为一丈的圆,在圆内切割计算。当他切割到圆的内接一百九十二边形时,得到了“徽率”的数值。但他没有满足,继续切割,作了三百八十四边形、七百六十八边形……一直切割到二万四千五百七十六边形,依次求出每个内接正多边形的边长。最后求得直径为一丈的圆,它的圆周长度在三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽到三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽之间,上面的那些长度单位我们现在已不再通用,但换句话说:如果圆的直径为1,那么圆周小于31415927、大 大不到千万分之一,它们的提出,大大方便了计算和实际应用。
要作出这样精密的计算,是一项极为细致而艰巨的脑力劳动。我们知道,在祖冲之那个时代,算盘还未出现,人们普遍使用的计算工具叫算筹,它是一根根几寸长的方形或扁形的小棍子,有竹、木、铁、玉等各种材料制成。通过对算筹的不同摆法,来表示各种数目,叫做筹算法。如果计算数字的位数越多,所需要摆放的面积就越大。用算筹来计算不象用笔,笔算可以留在纸上,而筹算每计算完一次就得重新摆动以进行新的计算;只能用笔记下计算结果,而无法得到较为直观的图形与算式。因此只要一有差错,比如算筹被碰偏了或者计算中出现了错误,就只能从头开始。要求得祖冲之圆周率的数值,就需要对九位有效数字的小数进行加、减、乘、除和开方运算等十多个步骤的计算,而每个步骤都要反复进行十几次,开方运算有50次,最后计算出的数字达到小数点后十六、七位。今天,即使用算盘和纸笔来完成这些计算,也不是一件轻而易举的事。让我们想一想,在一千五百多年前的南朝时代,一位中年人在昏暗的油灯下,手中不停地算呀、记呀,还要经常地重新摆放数以万计的算筹,这是一件多么艰辛的事情,而且还需要日复一日地重复这种状态,一个人要是没有极大的毅力,是绝对完不成这项工作的。
这一光辉成就,也充分反映了我国古代数学高度发展的水平。祖冲之,不仅受到中国人民的敬仰,同时也受到世界各国科学界人士的推崇。1960年,苏联科学家们在研究了月球背面的照片以后,用世界上一些最有贡献的科学家的名字,来命名那上面的山谷,其中有一座环形山被命名为“祖冲之环形山”。
祖冲之在圆周率方面的研究,有着积极的现实意义,适应了当时生产实践的需要。他亲自研究过度量衡,并用最新的圆周率成果修正古代的量器容积的计算。
古代有一种量器叫做“ (釜)”,一般的是一尺深,外形呈圆柱状,那这种量器的容积有多大呢?要想求出这个数值,就要用到圆周率。祖冲之利用他的研究,求出了精确的数值。他还重新计算了汉朝刘歆所造的“律嘉量”(另一种量器,与上面提到的 都是类似于现在我们所用的“升”等量器,但它们都是圆柱体。),由于刘歆所用的计算方法和圆周率数值都不够准确,所以他所得到的容积值与实际数值有出入。祖冲之找到他的错误所在,利用“祖率”校正了数值。
以后,人们制造量器时就采用了祖冲之的“祖率”数值。
赵爽 勾股定理
韦达 韦达定理
梅涅劳斯 梅涅劳斯定理
费马 费马大定理
哈密顿、凯莱 哈密顿--凯莱定理
托勒密 托勒密定理
西姆松 西姆松定理
1、牛顿
12岁从农村小学转到城里念书,在班上成绩名次靠后,同学们都瞧不起他。有一次,一个身体比他强壮、功课比他好的同学蛮横无理地欺负他,虽然平时很怕这位同学,但此时牛顿奋起反抗,把那个同学逼到墙角,那同学只好屈服。
牛顿也从此事看到一个道理:只要下决心,就能把它制服。于是他开始在学习上也用上这个劲头。经过勤奋学习,牛顿在数学上打下了坚实的基础。不久,二十二岁的牛顿发明了微分学,在二十三岁时发明了积分学,为人类数学事业作出了巨大贡献。
2、耿弇
东汉时,耿弇是汉光武帝刘秀手下的一员名将。有一回,刘秀派他去攻打地方豪强张步,战斗非常激烈。后来,耿弇的大腿被一支飞箭射中,他抽出佩剑把箭砍断,又继续战斗,终于耿弇打败敌人。
汉光武帝表扬了耿弇。并且感慨地对他说:"将军以前在南阳时提出攻打张步、平定山东一带,当初还觉得计划太大,担心难于实现。现在我才知道,有志气的人,事情终归是能成功的。"
3、爱迪生
为了研制电灯,爱迪生在实验室里常常一天工作十几个小时,有时连续几天试验,发明炭丝作灯丝后,他又接连试验了6000多种植物纤维,但他始终没有放弃过。
最后又选用竹丝,通过高温密闭炉烧焦,再加工,得到炭化竹丝,装到灯泡里,再次提高了灯泡的真空度,电灯竟可连续点亮1200个小时。“功夫不负有心人”,终于在1879年10月21日发明了电灯。
4、高斯
德国著名数学家高斯从小就十分喜欢数学,有一次老师出了一道几何题,并说,到目前为止,世界上还没有正确答案。高斯跃跃欲试,从此夜以继日地钻研,每个星期天都到图书馆去,饿了就啃两个面包,图书馆没有不认识他的人。
就这样,高斯查阅了大量资料,光演算草稿纸就堆满了大半间屋子,仅仅用了三年的时间,他终于解开了这道数学题。被人们成为“数学王子”。
5、凿壁偷光
汉朝元帝时的匡衡,从小喜好读书。可是家里很穷,连饭都吃不饱,哪有钱上学读书呢?他只好白天干活,晚上自己学习。家里没有钱买灯油,怎么办呢?
匡衡没有向困难屈服,想出了一个办法:在墙壁上凿了个小洞,借邻居家照射过来的微弱灯光看书学习。他勤奋刻苦,学到了许多知识,后来做了宰相。
1、毕达哥拉斯:影响西方乃至世界的人物,第一个着重“数”的人,发现毕达哥拉斯定理(勾股定理)证明了正多面体的个数,建设了许多较有影响的社团毕达哥拉斯学派创始人。
2、欧几里得:欧几里得几何(欧式几何)的始祖,编写了几何原本。
3、阿基米德:写出几何体的表面积和体积的计算方法,著有《论球和圆柱》、《论螺线》、《沙的计算》、《论图形的平衡》。
4、祖冲之:创立《大明历》,把圆周率推算到小数点后七位。
5、笛卡尔:在数学发展上与费马共同创立了解析几何学,使数学进入了第一个重要时代——变量时代,他还发现了凸多面体边、顶点、面之间的关系,后人称为欧拉-笛卡尔公式。还有微积分中常见的笛卡尔叶形线也是他发现的。
6、莱布尼茨:与牛顿共同发现了微积分,使数学进入了第二个重要时代,提出了许多数学符号,是一个数学符号大师。
7、欧拉:提出函数的概念,创立分析力学,解决了柯尼斯堡七桥问题,给出欧拉公式,拓扑学的创始人。
8、高斯:至今为止最伟大的数学家,发现了数个后来才被人发现的定理(后人在他笔记上看到的),及独立研究出前人发现的定理,不求名利。
9、黎曼:非欧几何的黎曼几何的创始人。
10、希尔伯特:证明论、数理逻辑、区分数学与元数学之差别的奠基人之一,发明和发展了大量的思想观念。
本文2023-08-19 03:41:15发表“古籍资讯”栏目。
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