❶ 數學的發展歷史
數學史上的三次危機
無理數的發現──第一次數學危機 大約公元前5世紀,不可通約量的發現導致了畢達哥拉斯悖論。當時的畢達哥拉斯學派重視自然及社會中不變因素的研究,把幾何、算術、天文、音樂稱為"四藝",在其中追求宇宙的和諧規律性。他們認為:宇宙間一切事物都可歸結為整數或整數之比,畢達哥拉斯學派的一項重大貢獻是證明了勾股定理,但由此也發現了一些直角三角形的斜邊不能表示成整數或整數之比(不可通約)的情形,如直角邊長均為1的直角三角形就是如此。這一悖論直接觸犯了畢氏學派的根本信條,導致了當時認識上的"危機",從而產生了第一次數學危機。 到了公元前370年,這個矛盾被畢氏學派的歐多克斯通過給比例下新定義的方法解決了。他的處理不可通約量的方法,出現在歐幾里得《原本》第5卷中。歐多克斯和狄德金於1872年給出的無理數的解釋與現代解釋基本一致。今天中學幾何課本中對相似三角形的處理,仍然反映出由不可通約量而帶來的某些困難和微妙之處。 第一次數學危機對古希臘的數學觀點有極大沖擊。這表明,幾何學的某些真理與算術無關,幾何量不能完全由整數及其比來表示,反之卻可以由幾何量來表示出來,整數的權威地位開始動搖,而幾何學的身份升高了。危機也表明,直覺和經驗不一定靠得住,推理證明才是可靠的,從此希臘人開始重視演譯推理,並由此建立了幾何公理體系,這不能不說是數學思想上的一次巨大革命!
無窮小是零嗎?──第二次數學危機18世紀,微分法和積分法在生產和實踐上都有了廣泛而成功的應用,大部分數學家對這一理論的可靠性是毫不懷疑的。 1734年,英國哲學家、大主教貝克萊發表《分析學家或者向一個不信正教數學家的進言》,矛頭指向微積分的基礎--無窮小的問題,提出了所謂貝克萊悖論。他指出:"牛頓在求xn的導數時,採取了先給x以增量0,應用二項式(x+0)n,從中減去xn以求得增量,並除以0以求出xn的增量與x的增量之比,然後又讓0消逝,這樣得出增量的最終比。這里牛頓做了違反矛盾律的手續──先設x有增量,又令增量為零,也即假設x沒有增量。"他認為無窮小dx既等於零又不等於零,召之即來,揮之即去,這是荒謬,"dx為逝去量的靈魂"。無窮小量究竟是不是零?無窮小及其分析是否合理?由此而引起了數學界甚至哲學界長達一個半世紀的爭論。導致了數學史上的第二次數學危機。
18世紀的數學思想的確是不嚴密的,直觀的強調形式的計算而不管基礎的可靠。其中特別是:沒有清楚的無窮小概念,從而導數、微分、積分等概念也不清楚,無窮大概念不清楚,以及發散級數求和的任意性,符號的不嚴格使用,不考慮連續就進行微分,不考慮導數及積分的存在性以及函數可否展成冪級數等等。
直到19世紀20年代,一些數學家才比較關注於微積分的嚴格基礎。從波爾查諾、阿貝爾、柯西、狄里赫利等人的工作開始,到威爾斯特拉斯、戴德金和康托的工作結束,中間經歷了半個多世紀,基本上解決了矛盾,為數學分析奠定了嚴格的基礎。
悖論的產生---第三次數學危機
數學史上的第三次危機,是由1897年的突然沖擊而出現的,到現在,從整體來看,還沒有解決到令人滿意的程度。這次危機是由於在康托的一般集合理論的邊緣發現悖論造成的。由於集合概念已經滲透到眾多的數學分支,並且實際上集合論成了數學的基礎,因此集合論中悖論的發現自然地引起了對數學的整個基本結構的有效性的懷疑。
1897年,福爾蒂揭示了集合論中的第一個悖論。兩年後,康托發現了很相似的悖論。1902年,羅素又發現了一個悖論,它除了涉及集合概念本身外不涉及別的概念。羅素悖論曾被以多種形式通俗化。其中最著名的是羅素於1919年給出的,它涉及到某村理發師的困境。理發師宣布了這樣一條原則:他給所有不給自己刮臉的人刮臉,並且,只給村裡這樣的人刮臉。當人們試圖回答下列疑問時,就認識到了這種情況的悖論性質:"理發師是否自己給自己刮臉?"如果他不給自己刮臉,那麼他按原則就該為自己刮臉;如果他給自己刮臉,那麼他就不符合他的原則。
羅素悖論使整個數學大廈動搖了。無怪乎弗雷格在收到羅素的信之後,在他剛要出版的《算術的基本法則》第2卷末尾寫道:"一位科學家不會碰到比這更難堪的事情了,即在工作完成之時,它的基礎垮掉了,當本書等待印出的時候,羅素先生的一封信把我置於這種境地"。於是終結了近12年的刻苦鑽研。
承認無窮集合,承認無窮基數,就好像一切災難都出來了,這就是第三次數學危機的實質。盡管悖論可以消除,矛盾可以解決,然而數學的確定性卻在一步一步地喪失。現代公理集合論的大堆公理,簡直難說孰真孰假,可是又不能把它們都消除掉,它們跟整個數學是血肉相連的。所以,第三次危機表面上解決了,實質上更深刻地以其它形式延續著。
具體詳見www.ghzx.com.cn/oldjyz/shuxue/shuxuechangs/fzs.htm
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書名:這才是好讀的數學史
作者:[美]比爾·伯林霍夫
譯者:胡坦
豆瓣評分:5.7
出版社:北京時代華文書局
出版年份:2019-5
內容簡介:
《這才是好讀的數學史》介紹了數學從有記載的源頭向*初的算術再向代數、幾何(平面幾何、立體幾何、解析幾何)、統計學、運籌學等領域不斷深化發展的歷史進程。按歷史發展的順序先後介紹了古希臘、古印度、古巴比倫、古代中國、中世紀歐洲和15至16世紀數學在順應社會實踐需要的基礎上出現的深化、突破。在介紹數學歷史的基礎上,主要對30種有關基礎數學的普通概念進行了獨立精彩的敘述,再現了畢達哥拉斯、歐幾里德、歐拉等數學大師的風采,還特地穿插了女性數學家在數學發展中做出的巨大貢獻,從各方面為讀者還原了真實、有趣的數學歷史。
作者簡介:
[美] 比爾·伯林霍夫(William P. Berlinghoff)
在美國波士頓大學聖十字學院接受大學教育,並在衛斯理大學獲得數學博士學位。目前是緬因州科比學院擔任訪問教授。
[美] 費爾南多·辜維亞(Fernando Q Gouvêa)
出生於巴西,在聖保羅大學接受大學教育,並在哈佛大學取得數學博士學位。目前是緬因州科比學院的數學教授。
❸ 數學的發展歷史是什麼
數學的發展歷史:
人類進入原始社會,就需要數學了,從早期的結繩記事到學會記數,再到簡單的加減乘除,這些都是人類日常生活中所遇到的數學問題。數學是有等級的,就像自然數的運算是小學生的水平一樣,超出了這個范圍小學生就不能理解了。
像有未知數的運算小學生就無從下手一樣,數學的發生發展也是從低級向高級進化的,人類最早理解的是算數,經過額一段時間的發展算數發展到了方程、函數,一級一級的進化,才發展到了現代的的數學。
人類數學的發展做出較大成就的是古希臘時期,奇怪的是古希臘對數的運算並不突出,反而是要到中學才能學到的幾何學在古希臘就奠定了基礎,學過幾何的人對歐幾里得不會陌生,歐幾里得是古希臘人,數學家,被稱為「幾何之父」。
他最著名的著作《幾何原本》是歐洲數學的基礎,提出五大公設,歐幾里得幾何,被廣泛的認為是歷史上最成功的教科書。歐幾里得也寫了一些關於透視、圓錐曲線、球面幾何學及數論的作品。
在古希臘教育中幾何學佔有相當重要的地位,柏拉圖提倡的希臘六藝就包括幾何,後來希臘文化衰落了,希臘被入侵,希臘圖書館的藏書被掠奪了,被阿拉伯人保存了。
有這么一個說法,是阿拉伯人對希臘語與拉丁語文獻的保留,才讓歐洲人得以返過來取經,找回「失落」的希羅文化。其中包括柏拉圖學說和歐幾里得幾何。經過了中世紀的黑暗,歐洲找回了古希臘古羅馬文化,才有了歐洲的文藝復興。
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書名:數學史上的里程碑
作者:伊夫斯 Eves,H.
譯者:歐陽絳
豆瓣評分:8.6
出版社:北京科學技術出版社
出版年份:1990
頁數:443
內容簡介:
這本書是作者關於數學歷史的43個精彩演講,原書為2卷本。
作者簡介:
美國著名數學史家。1934年在弗吉尼亞大學獲學士學位,第二年為哈佛碩士,然後在普林斯頓大學繼續學習,1948年獲俄勒岡州立大學數學博士學位。
20世紀40年代以來,他相繼在紐約錫拉丘茲大學、普吉特灣大學和俄勒岡州立大學任教,1954年到新成立的緬因州立大學,直到1976年退休。退休以後,他「像從美國最東的頂點滾下的石頭」,從緬因州立大學的Machias和Lubec分校直到東南角的中佛羅里達大學。
他一生寫過30本書,200多篇論文。兩卷《幾何考察》是他的權威著作,而兩卷《數學史上的里程碑》是他關於數學歷史的43個精彩演講。
2004年6月6日去世,享年93歲。
{以上資料來源於《數學圈3》中譯本序}
❺ 數學的歷史
數學的歷史
數學是中國古代科學中一門重要的學科,根據中國古代數學發展的特點,可以分為五個時期:萌芽;體系的形成;發展;繁榮和中西方數學的融合。
中國古代數學的萌芽
原始公社末期,私有制和貨物交換產生以後,數與形的概念有了進一步的發展,仰韶文化時期出土的陶器,上面已刻有表示1234的符號。到原始公社末期,已開始用文字元號取代結繩記事了。
西安半坡出土的陶器有用1~8個圓點組成的等邊三角形和分正方形為100個小正方形的圖案,半坡遺址的房屋基址都是圓形和方形。為了畫圓作方,確定平直,人們還創造了規、矩、准、繩等作圖與測量工具。據《史記·夏本紀》記載,夏禹治水時已使用了這些工具。
商代中期,在甲骨文中已產生一套十進制數字和記數法,其中最大的數字為三萬;與此同時,殷人用十個天乾和十二個地支組成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等60個名稱來記60天的日期;在周代,又把以前用陰、陽符號構成的八卦表示八種事物發展為六十四卦,表示64種事物。
公元前一世紀的《周髀算經》提到西周初期用矩測量高、深、廣、遠的方法,並舉出勾股形的勾三、股四、弦五以及環矩可以為圓等例子。《禮記·內則》篇提到西周貴族子弟從九歲開始便要學習數目和記數方法,他們要受禮、樂、射、馭、書、數的訓練,作為「六藝」之一的數已經開始成為專門的課程。
春秋戰國之際,籌算已得到普遍的應用,籌算記數法已使用十進位值制,這種記數法對世界數學的發展是有劃時代意義的。這個時期的測量數學在生產上有了廣泛應用,在數學上亦有相應的提高。
戰國時期的百家爭鳴也促進了數學的發展,尤其是對於正名和一些命題的爭論直接與數學有關。名家認為經過抽象以後的名詞概念與它們原來的實體不同,他們提出「矩不方,規不可以為圓」,把「大一」(無窮大)定義為「至大無外」,「小一」(無窮小)定義為「至小無內」。還提出了「一尺之棰,日取其半,萬世不竭」等命題。
而墨家則認為名來源於物,名可以從不同方面和不同深度反映物。墨家給出一些數學定義。例如圓、方、平、直、次(相切)、端(點)等等。
墨家不同意「一尺之棰」的命題,提出一個「非半」的命題來進行反駁:將一線段按一半一半地無限分割下去,就必將出現一個不能再分割的「非半」,這個「非半」就是點。
名家的命題論述了有限長度可分割成一個無窮序列,墨家的命題則指出了這種無限分割的變化和結果。名家和墨家的數學定義和數學命題的討論,對中國古代數學理論的發展是很有意義的。
中國古代數學體系的形成
秦漢是封建社會的上升時期,經濟和文化均得到迅速發展。中國古代數學體系正是形成於這個時期,它的主要標志是算術已成為一個專門的學科,以及以《九章算術》為代表的數學著作的出現。
《九章算術》是戰國、秦、漢封建社會創立並鞏固時期數學發展的總結,就其數學成就來說,堪稱是世界數學名著。例如分數四則運算、今有術(西方稱三率法)、開平方與開立方(包括二次方程數值解法)、盈不足術(西方稱雙設法)、各種面積和體積公式、線性方程組解法、正負數運算的加減法則、勾股形解法(特別是勾股定理和求勾股數的方法)等,水平都是很高的。其中方程組解法和正負數加減法則在世界數學發展上是遙遙領先的。就其特點來說,它形成了一個以籌算為中心、與古希臘數學完全不同的獨立體系。
《九章算術》有幾個顯著的特點:採用按類分章的數學問題集的形式;算式都是從籌算記數法發展起來的;以算術、代數為主,很少涉及圖形性質;重視應用,缺乏理論闡述等。
這些特點是同當時社會條件與學術思想密切相關的。秦漢時期,一切科學技術都要為當時確立和鞏固封建制度,以及發展社會生產服務,強調數學的應用性。最後成書於東漢初年的《九章算術》,排除了戰國時期在百家爭鳴中出現的名家和墨家重視名詞定義與邏輯的討論,偏重於與當時生產、生活密切相結合的數學問題及其解法,這與當時社會的發展情況是完全一致的。
《九章算術》在隋唐時期曾傳到朝鮮、日本,並成為這些國家當時的數學教科書。它的一些成就如十進位值制、今有術、盈不足術等還傳到印度和阿拉伯,並通過印度、阿拉伯傳到歐洲,促進了世界數學的發展。
中國古代數學的發展
魏、晉時期出現的玄學,不為漢儒經學束縛,思想比較活躍;它詰辯求勝,又能運用邏輯思維,分析義理,這些都有利於數學從理論上加以提高。吳國趙爽注《周髀算經》,漢末魏初徐岳撰《九章算術》注,魏末晉初劉徽撰《九章算術》注、《九章重差圖》都是出現在這個時期。趙爽與劉徽的工作為中國古代數學體系奠定了理論基礎。
趙爽是中國古代對數學定理和公式進行證明與推導的最早的數學家之一。他在《周髀算經》書中補充的「勾股圓方圖及注」和「日高圖及注」是十分重要的數學文獻。在「勾股圓方圖及注」中他提出用弦圖證明勾股定理和解勾股形的五個公式;在「日高圖及注」中,他用圖形面積證明漢代普遍應用的重差公式,趙爽的工作是帶有開創性的,在中國古代數學發展中佔有重要地位。
劉徽約與趙爽同時,他繼承和發展了戰國時期名家和墨家的思想,主張對一些數學名詞特別是重要的數學概念給以嚴格的定義,認為對數學知識必須進行「析理」,才能使數學著作簡明嚴密,利於讀者。他的《九章算術》注不僅是對《九章算術》的方法、公式和定理進行一般的解釋和推導,而且在論述的過程中有很大的發展。劉徽創造割圓術,利用極限的思想證明圓的面積公式,並首次用理論的方法算得圓周率為 157/50和 3927/1250。
劉徽用無窮分割的方法證明了直角方錐與直角四面體的體積比恆為2:1,解決了一般立體體積的關鍵問題。在證明方錐、圓柱、圓錐、圓台的體積時,劉徽為徹底解決球的體積提出了正確途徑。
東晉以後,中國長期處於戰爭和南北分裂的狀態。祖沖之父子的工作就是經濟文化南移以後,南方數學發展的具有代表性的工作,他們在劉徽注《九章算術》的基礎上,把傳統數學大大向前推進了一步。他們的數學工作主要有:計算出圓周率在3.1415926~3.1415927之間;提出祖(日恆)原理;提出二次與三次方程的解法等。
據推測,祖沖之在劉徽割圓術的基礎上,算出圓內接正6144邊形和正12288邊形的面積,從而得到了這個結果。他又用新的方法得到圓周率兩個分數值,即約率22/7和密率355/113。祖沖之這一工作,使中國在圓周率計算方面,比西方領先約一千年之久;
祖沖之之子祖(日恆)總結了劉徽的有關工作,提出「冪勢既同則積不容異」,即等高的兩立體,若其任意高處的水平截面積相等,則這兩立體體積相等,這就是著名的祖(日恆)公理。祖(日恆)應用這個公理,解決了劉徽尚未解決的球體積公式。
隋煬帝好大喜功,大興土木,客觀上促進了數學的發展。唐初王孝通的《緝古算經》,主要討論土木工程中計算土方、工程分工、驗收以及倉庫和地窖的計算問題,反映了這個時期數學的情況。王孝通在不用數學符號的情況下,立出數字三次方程,不僅解決了當時社會的需要,也為後來天元術的建立打下基礎。此外,對傳統的勾股形解法,王孝通也是用數字三次方程解決的。
唐初封建統治者繼承隋制,656年在國子監設立算學館,設有算學博士和助教,學生30人。由太史令李淳風等編纂注釋《算經十書》,作為算學館學生用的課本,明算科考試亦以這些算書為准。李淳風等編纂的《算經十書》,對保存數學經典著作、為數學研究提供文獻資料方面是很有意義的。他們給《周髀算經》、《九章算術》以及《海島算經》所作的註解,對讀者是有幫助的。隋唐時期,由於歷法的需要,天算學家創立了二次函數的內插法,豐富了中國古代數學的內容。
算籌是中國古代的主要計算工具,它具有簡單、形象、具體等優點,但也存在布籌佔用面積大,運籌速度加快時容易擺弄不正而造成錯誤等缺點,因此很早就開始進行改革。其中太乙算、兩儀算、三才算和珠算都是用珠的槽算盤,在技術上是重要的改革。尤其是「珠算」,它繼承了籌算五升十進與位值制的優點,又克服了籌算縱橫記數與置籌不便的缺點,優越性十分明顯。但由於當時乘除演算法仍然不能在一個橫列中進行。算珠還沒有穿檔,攜帶不方便,因此仍沒有普遍應用。
唐中期以後,商業繁榮,數字計算增多,迫切要求改革計算方法,從《新唐書》等文獻留下來的算書書目,可以看出這次演算法改革主要是簡化乘、除演算法,唐代的演算法改革使乘除法可以在一個橫列中進行運算,它既適用於籌算,也適用於珠算。
中國古代數學的繁榮
960年,北宋王朝的建立結束了五代十國割據的局面。北宋的農業、手工業、商業空前繁榮,科學技術突飛猛進,火葯、指南針、印刷術三大發明就是在這種經濟高漲的情況下得到廣泛應用。1084年秘書省第一次印刷出版了《算經十書》,1213年鮑擀之又進行翻刻。這些都為數學發展創造了良好的條件。
從11~14世紀約300年期間,出現了一批著名的數學家和數學著作,如賈憲的《黃帝九章演算法細草》,劉益的《議古根源》,秦九韶的《數書九章》,李冶的《測圓海鏡》和《益古演段》,楊輝的《詳解九章演算法》《日用演算法》和《楊輝演算法》,朱世傑的《算學啟蒙》《四元玉鑒》等,很多領域都達到古代數學的高峰,其中一些成就也是當時世界數學的高峰。
從開平方、開立方到四次以上的開方,在認識上是一個飛躍,實現這個飛躍的就是賈憲。楊輝在《九章演算法纂類》中載有賈憲「增乘開平方法」、「增乘開立方法」;在《詳解九章演算法》中載有賈憲的「開方作法本源」圖、「增乘方法求廉草」和用增乘開方法開四次方的例子。根據這些記錄可以確定賈憲已發現二項系數表,創造了增乘開方法。這兩項成就對整個宋元數學發生重大的影響,其中賈憲三角比西方的帕斯卡三角形早提出600多年。
把增乘開方法推廣到數字高次方程(包括系數為負的情形)解法的是劉益。《楊輝演算法》中「田畝比類乘除捷法」卷,介紹了原書中22個二次方程和 1個四次方程,後者是用增乘開方法解三次以上的高次方程的最早例子。
秦九韶是高次方程解法的集大成者,他在《數書九章》中收集了21個用增乘開方法解高次方程(最高次數為10)的問題。為了適應增乘開方法的計算程序,奏九韶把常數項規定為負數,把高次方程解法分成各種類型。當方程的根為非整數時,秦九韶採取繼續求根的小數,或用減根變換方程各次冪的系數之和為分母,常數為分子來表示根的非整數部分,這是《九章算術》和劉徽注處理無理數方法的發展。在求根的第二位數時,秦九韶還提出以一次項系數除常數項為根的第二位數的試除法,這比西方最早的霍納方法早500多年。
元代天文學家王恂、郭守敬等在《授時歷》中解決了三次函數的內插值問題。秦九韶在「綴術推星」題、朱世傑在《四元玉鑒》「如象招數」題都提到內插法(他們稱為招差術),朱世傑得到一個四次函數的內插公式。
用天元(相當於x)作為未知數符號,立出高次方程,古代稱為天元術,這是中國數學史上首次引入符號,並用符號運算來解決建立高次方程的問題。現存最早的天元術著作是李冶的《測圓海鏡》。
從天元術推廣到二元、三元和四元的高次聯立方程組,是宋元數學家的又一項傑出的創造。留傳至今,並對這一傑出創造進行系統論述的是朱世傑的《四元玉鑒》。
朱世傑的四元高次聯立方程組表示法是在天元術的基礎上發展起來的,他把常數放在中央,四元的各次冪放在上、下、左、右四個方向上,其他各項放在四個象限中。朱世傑的最大貢獻是提出四元消元法,其方法是先擇一元為未知數,其他元組成的多項式作為這未知數的系數,列成若干個一元高次方程式,然後應用互乘相消法逐步消去這一未知數。重復這一步驟便可消去其他未知數,最後用增乘開方法求解。這是線性方法組解法的重大發展,比西方同類方法早400多年。
勾股形解法在宋元時期有新的發展,朱世傑在《算學啟蒙》卷下提出已知勾弦和、股弦和求解勾股形的方法,補充了《九章算術》的不足。李冶在《測圓海鏡》對勾股容圓問題進行了詳細的研究,得到九個容圓公式,大大豐富了中國古代幾何學的內容。
已知黃道與赤道的夾角和太陽從冬至點向春分點運行的黃經余弧,求赤經余弧和赤緯度數,是一個解球面直角三角形的問題,傳統歷法都是用內插法進行計算。元代王恂、郭守敬等則用傳統的勾股形解法、沈括用會圓術和天元術解決了這個問題。不過他們得到的是一個近似公式,結果不夠精確。但他們的整個推算步驟是正確無誤的,從數學意義上講,這個方法開辟了通往球面三角法的途徑。
中國古代計算技術改革的高潮也是出現在宋元時期。宋元明的歷史文獻中載有大量這個時期的實用算術書目,其數量遠比唐代為多,改革的主要內容仍是乘除法。與演算法改革的同時,穿珠算盤在北宋可能已出現。但如果把現代珠算看成是既有穿珠算盤,又有一套完善的演算法和口訣,那麼應該說它最後完成於元代。
宋元數學的繁榮,是社會經濟發展和科學技術發展的必然結果,是傳統數學發展的必然結果。此外,數學家們的科學思想與數學思想也是十分重要的。宋元數學家都在不同程度上反對理學家的象數神秘主義。秦九韶雖曾主張數學與道學同出一源,但他後來認識到,「通神明」的數學是不存在的,只有「經世務類萬物」的數學;莫若在《四元玉鑒》序文中提出的「用假象真,以虛問實」則代表了高度抽象思維的思想方法;楊輝對縱橫圖結構進行研究,揭示出洛書的本質,有力地批判了象數神秘主義。所有這些,無疑是促進數學發展的重要因素。
中西方數學的融合
中國從明代開始進入了封建社會的晚期,封建統治者實行極權統治,宣傳唯心主義哲學,施行八股考試制度。在這種情況下,除珠算外,數學發展逐漸衰落。
16世紀末以後,西方初等數學陸續傳入中國,使中國數學研究出現一個中西融合貫通的局面;鴉片戰爭以後,近代數學開始傳入中國,中國數學便轉入一個以學習西方數學為主的時期;到19世紀末20世紀初,近代數學研究才真正開始。
從明初到明中葉,商品經濟有所發展,和這種商業發展相適應的是珠算的普及。明初《魁本對相四言雜字》和《魯班木經》的出現,說明珠算已十分流行。前者是兒童看圖識字的課本,後者把算盤作為家庭必需用品列入一般的木器傢具手冊中。
隨著珠算的普及,珠算演算法和口訣也逐漸趨於完善。例如王文素和程大位增加並改善撞歸、起一口訣;徐心魯和程大位增添加、減口訣並在除法中廣泛應用歸除,從而實現了珠算四則運算的全部口訣化;朱載墒和程大位把籌算開平方和開立方的方法應用到珠算,程大位用珠算解數字二次、三次方程等等。程大位的著作在國內外流傳很廣,影響很大。
1582年,義大利傳教士利瑪竇到中國,1607年以後,他先後與徐光啟翻譯了《幾何原本》前六卷、《測量法義》一卷,與李之藻編譯《圜容較義》和《同文算指》。1629年,徐光啟被禮部任命督修歷法,在他主持下,編譯《崇禎歷書》137卷。《崇禎歷書》主要是介紹歐洲天文學家第谷的地心學說。作為這一學說的數學基礎,希臘的幾何學,歐洲玉山若乾的三角學,以及納皮爾算籌、伽利略比例規等計算工具也同時介紹進來。
在傳入的數學中,影響最大的是《幾何原本》。《幾何原本》是中國第一部數學翻譯著作,絕大部分數學名詞都是首創,其中許多至今仍在沿用。徐光啟認為對它「不必疑」、「不必改」,「舉世無一人不當學」。《幾何原本》是明清兩代數學家必讀的數學書,對他們的研究工作頗有影響。
其次應用最廣的是三角學,介紹西方三角學的著作有《大測》《割圓八線表》和《測量全義》。《大測》主要說明三角八線(正弦、餘弦、正切、餘切、正割、餘割、正矢、余矢)的性質,造表方法和用表方法。《測量全義》除增加一些《大測》所缺的平面三角外,比較重要的是積化和差公式和球面三角。所有這些,在當時歷法工作中都是隨譯隨用的。
1646年,波蘭傳教士穆尼閣來華,跟隨他學習西方科學的有薛鳳柞、方中通等。穆尼閣去世後,薛鳳柞據其所學,編成《歷學會通》,想把中法西法融會貫通起來。《歷學會通》中的數學內容主要有比例對數表》《比例四線新表》和《三角演算法》。前兩書是介紹英國數學家納皮爾和布里格斯發明增修的對數。後一書除《崇禎歷書》介紹的球面三角外,尚有半形公式、半弧公式、德氏比例式、納氏比例式等。方中通所著《數度衍》對對數理論進行解釋。對數的傳入是十分重要,它在歷法計算中立即就得到應用。
清初學者研究中西數學有心得而著書傳世的很多,影響較大的有王錫闡《圖解》、梅文鼎《梅氏叢書輯要》(其中數學著作13種共40卷)、年希堯《視學》等。梅文鼎是集中西數學之大成者。他對傳統數學中的線性方程組解法、勾股形解法和高次冪求正根方法等方面進行整理和研究,使瀕於枯萎的明代數學出現了生機。年希堯的《視學》是中國第一部介紹西方透視學的著作。
清康熙皇帝十分重視西方科學,他除了親自學習天文數學外,還培養了一些人才和翻譯了一些著作。1712年康熙皇帝命梅彀成任蒙養齋匯編官,會同陳厚耀、何國宗、明安圖、楊道聲等編纂天文演算法書。1721年完成《律歷淵源》100卷,以康熙「御定」的名義於1723年出版。其中《數理精蘊》主要由梅彀成負責,分上下兩編,上編包括《幾何原本》、《演算法原本》,均譯自法文著作;下編包括算術、代數、平面幾何平面三角、立體幾何等初等數學,附有素數表、對數表和三角函數表。由於它是一部比較全面的初等數學網路全書,並有康熙「御定」的名義,因此對當時數學研究有一定影響。
綜上述可以看到,清代數學家對西方數學做了大量的會通工作,並取得許多獨創性的成果。這些成果,如和傳統數學比較,是有進步的,但和同時代的西方比較則明顯落後了。
雍正即位以後,對外閉關自守,導致西方科學停止輸入中國,對內實行高壓政策,致使一般學者既不能接觸西方數學,又不敢過問經世致用之學,因而埋頭於究治古籍。乾嘉年間逐漸形成一個以考據學為主的乾嘉學派。
隨著《算經十書》與宋元數學著作的收集與注釋,出現了一個研究傳統數學的高潮。其中能突破舊有框框並有發明創造的有焦循、汪萊、李銳、李善蘭等。他們的工作,和宋元時代的代數學比較是青出於藍而勝於藍的;和西方代數學比較,在時間上晚了一些,但這些成果是在沒有受到西方近代數學的影響下獨立得到的。
與傳統數學研究出現高潮的同時,阮元與李銳等編寫了一部天文數學家傳記—《疇人傳》,收集了從黃帝時期到嘉慶四年已故的天文學家和數學家270餘人(其中有數學著作傳世的不足50人),和明末以來介紹西方天文數學的傳教士41人。這部著作全由「掇拾史書,荃萃群籍,甄而錄之」而成,收集的完全是第一手的原始資料,在學術界頗有影響。
1840年鴉片戰爭以後,西方近代數學開始傳入中國。首先是英人在上海設立墨海書館,介紹西方數學。第二次鴉片戰爭後,曾國藩、李鴻章等官僚集團開展「洋務運動」,也主張介紹和學習西方數學,組織翻譯了一批近代數學著作。
其中較重要的有李善蘭與偉烈亞力翻譯的《代數學》《代微積拾級》;華蘅芳與英人傅蘭雅合譯的《代數術》《微積溯源》《決疑數學》;鄒立文與狄考文編譯的《形學備旨》《代數備旨》《筆算數學》;謝洪賚與潘慎文合譯的《代形合參》《八線備旨》等等。
《代微積拾級》是中國第一部微積分學譯本;《代數學》是英國數學家德·摩根所著的符號代數學譯本;《決疑數學》是第一部概率論譯本。在這些譯著中,創造了許多數學名詞和術語,至今還在應用,但所用數學符號一般已被淘汰了。戊戌變法以後,各地興辦新法學校,上述一些著作便成為主要教科書。
在翻譯西方數學著作的同時,中國學者也進行一些研究,寫出一些著作,較重要的有李善蘭的《《尖錐變法解》《考數根法》;夏彎翔的《洞方術圖解》《致曲術》《致曲圖解》等等,都是會通中西學術思想的研究成果。
由於輸入的近代數學需要一個消化吸收的過程,加上清末統治者十分腐敗,在太平天國運動的沖擊下,在帝國主義列強的掠奪下,焦頭爛額,無暇顧及數學研究。直到1919年五四運動以後,中國近代數學的研究才真正開始。
❻ 數學發展的歷史介紹是什麼
數學發展的歷史介紹如下:
第一階段:數學的萌芽時期(公元前4000年—公元前六世紀)。
隨著遠古人類的發展,生活中慢慢涉及到數的應用,人類建立了最基本的數學概念。自然數出現了,有了簡單的計算,並認識了最基本最簡單的幾何圖形。
這一階段數學發展的傑出代表為古巴比倫數學、中國數學、埃及數學等。這個時期的數學知識大致相當於幼兒園和小學一二年級的內容,甚至比這個還要簡單。
第二階段:初等數學和常量數學時期(公元前6世紀—公元十六世紀末)。
隨著歷史的前進,數學也得到了極大發展。這一時期,希臘的數學家把數學向前推進了一大步。以歐幾里得的《幾何原本》為代表,引入了公理體系和嚴謹的證明,使數學變得更加完備,把數學由單純具體的測量得出結論變為嚴格的抽象證明。
畢達哥拉斯學派完整了勾股定理的嚴謹證明進而發現了無理數,也由此引發了第一次數學危機。這也使得數學從有理數發展到了無理數。
第三階段:變數數學階段(公元十七世紀—十九世紀中後期)。
這一階段也叫做近代數學階段,數學得到了飛速發展。而我國正處在閉關鎖國的大清王朝。
這一階段的標志是數學由常量轉變為變數,其發展有兩個里程碑。
第一個里程碑是解析幾何的誕生。1637年法國數學家笛卡爾發明了坐標系,創立了解析幾何,將變數引入數學,也把數字與圖形結合了起來,為微積分的開創奠定的基礎。
第二里程碑是微積分的創立。英國科學史上最偉大的人物—牛頓,從物理的運動入手,通過引入無窮小量的概念,於1669年提出了微積分的概念,為近代數學的發展提供力最有利的工具,開辟了數學的新紀元。更是把數學從靜態常量階段推向了動態變數的研究階段。
第四階段:現代數學時期(1874年以後)。
1874年德國數學康托創立了集合論,標志著現代數學時期的到來,同時也是純粹數學的開始。數學界三大巨頭龐加萊、克萊因、希爾伯特的出現,也預示著數學更加的抽象和純粹。也導致了實變函數、泛函分析、拓撲學和抽象代數四大抽象分支的崛起。
盡管由集合論所引發的第三次數學危機依然沒有解決,但我們相信,危機的到來依然是數學發展的動力,危機的解決一定會讓數學更上一層樓,這已經有前兩次數學危機所證實。當然了,這一階段的數學知識已經遠遠超出普通人所能理解的范圍,除了專門的數學人才,其他人估計一輩子也不會碰到更不會直接用到。
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書名:數學史概論
作者:李文林
豆瓣評分:7.6
出版社:高等教育出版社
出版年份:2011-2
頁數:442
內容簡介:
《數學史概論(第3版)》以重大數學思想的發展為主線,闡述了從遠古到現代數學的歷史。書中對古代希臘和東方數學有精煉的介紹和恰當的分析;同時本著「厚今薄古」的原則,充分論述了文藝復興以來近現代數學的演進與變革,尤其是20世紀數學的概觀,內容新穎,第三版更增添了「未來的挑戰」等反映數學最新進展的章節。《數學史概論(第3版)》中西合爐,將中國數學放在世界數學的背景中述說,更具客觀性與啟發性。
第三版在內容上進行了必要的修訂與更新,全書重點突出,脈絡分明,並注意引用生動的史實和豐富的圖片,因而適合於綜合大學、師范院校各專業的學生作為數學史課程的教材以及研究生選修數學史的參考用書,同時也可供廣大數學工作者和一般科學愛好者閱讀參考。
❽ 數學的歷史有哪些
數學的歷史共分為4個時期。
第1時期
數學形成時期,這是人類建立最基本的數學概念的時期。人類從數數開始逐漸建立了自然數的概念,簡單的計演算法,並認識了最基本最簡單的幾何形式,算術與幾何還沒有分開。
第2時期
初等數學,即常量數學時期。這個時期的基本的、最簡單的成果構成中學數學的主要內容。這個時期從公元前5世紀開始,也許更早一些,直到17世紀,大約持續了兩千年。這個時期逐漸形成了初等數學的主要分支:算數、幾何、代數。
第3時期
變數數學時期。變數數學產生於17世紀,大體上經歷了兩個決定性的重大步驟:第一步是解析幾何的產生;第二步是微積分(Calculus),即高等數學中研究函數的微分、積分以及有關概念和應用的數學分支。它是數學的一個基礎學科。內容主要包括極限、微分學、積分學及其應用。微分學包括求導數的運算,是一套關於變化率的理論。它使得函數、速度、加速度和曲線的斜率等均可用一套通用的符號進行討論。積分學,包括求積分的運算,為定義和計算面積、體積等提供一套通用的方法。
第4時期
現代數學時期,大致從19世紀上半葉開始。數學發展的現代階段的開端,以其所有的基礎--------代數、幾何、分析中的深刻變化為特徵。
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《數學簡史》([美] 莫里斯·克萊因)電子書網盤下載免費在線閱讀
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書名:數學簡史
作者:[美] 莫里斯·克萊因
譯者:李宏魁
豆瓣評分:9.1
出版社:中信出版集團
出版年份:2019-3-31
頁數:464
內容簡介:20世紀最後一位數學史大師,
克萊因被最多讀者閱讀的一本書。
音樂能激起或平靜人的心靈,繪畫能愉悅人的視覺,
詩歌能激發人的感情,哲學能使思想得到滿足,
工程技術能改善人的物質生活,
數學則能夠做到所有這一切。
25個世紀以來,數學史上發生了三次危機:非歐幾何對歐氏 幾何的沖擊、無理數的發現及數的擴張 、微積分帶來的分析困境;集合論悖論和其他邏輯悖論出現……使得數學大廈一次次面臨倒塌的危險……
本書探討數千年來數學在直覺、邏輯、應用之間穿梭往復的炫目旅程,再現真實數學的發展過程,闡述數學的起源、數學的繁榮和科學的數學化,直到當代數學的現狀:數學與確定性(邏輯,嚴密性,完備性)漸行漸遠。
克萊因透過數學史上的大事件一步一步剝開數學思想與數學思維變遷的脈絡。
數學不是天然的寶石,只是人工的。
在今天,絕大多數聰明人依然相信物理世界的真理與人類理性的嚴密,本書正是要打破這一迷信。
數學家靠的不是運算準確、迅速,而是數學思維——數學是一種思考方式。
克萊因能夠幾乎不藉助公式,用數學來解析思想,將數千年的 數學探討如此深入,非常之了得。
作者簡介:莫里斯·克萊因(Morris Kline,1908-1992)
數學史大家、數學哲學家。二戰期間在美國軍方的Signal Corps工作,他以物理學家的身份,在當時研發了雷達的工程實驗室工作。二戰結束之後,他繼續研究電磁學,並於1946年在庫朗數學研究所擔任所長一職。1952年回到他的母校紐約大學,成為全職數學教授,並一直從事數學史研究、寫作和教學直到逝世。他不僅以數學史研究聞名於世,而且在20世紀下半葉的數學課程教育改革中發揮了重要的作用,他對數學研究和教育的實用性的強調推動了20世紀60年代新數學運動(New Math)的開展。
著有四卷本數學史名著《古今數學思想》《數學簡史:確定性的消失》《西方文化中的數學》《微積分:一條直覺與物理的研究進路》等。
克萊因對當代數學研究方法持批評態度,他認為大多數學家從現實世界退縮而轉向關注於數學之中產生的問題,他們拋棄了數學的傳統與遺產。本書是他對當代數學處在自給自足和自我設限的境地的最知名反思。
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《古今數學思想(一)》([美國] 莫里斯·克萊因)電子書網盤下載免費在線閱讀
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書名:古今數學思想(一)
作者:[美國] 莫里斯·克萊因
譯者:張理京
豆瓣評分:9.0
出版社:上海科學技術出版社
出版年份:2002-7
頁數:352
內容簡介:
《古今數學思想》論述了從古代一直到20世紀頭幾十年,這數千年中數學大部分分支的歷史發展,闡述了一些重要的數學思想的來源、數學之間與數學和其他自然科學,尤其是力學、物理學的關系。
第一冊的內容有美索不達米亞的數學、埃及的數學、古典希臘數學的產生等。
作者簡介:
莫里斯·克萊因(Morris Kline, 1908-1992),紐約大學庫朗數學研究所的教授,榮譽退休教授,他曾在那裡主持一個電磁研究部門達20年之久。克萊因的著作很多,包括《數學:確定性的喪失》和《數學與知識的探求》等。