中国的数学家有哪些?

栏目:资讯发布:2023-12-06浏览:4收藏

中国的数学家有哪些?,第1张

1、新中国数学事业奠基人,华罗庚

华罗庚是在国际上享有盛誉的数学家,新中国数学事业发展的重要奠基人。华罗庚在解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论、多复变函数论、偏微分方程、高维数值积分等广泛数学领域中都作出卓越贡献。

2、沃尔夫数学奖得主,陈省身

陈省身的主要工作领域是微分几何学及其相关分支.还在积分几何、射影微分几何、极小子流形、网几何学、全曲率与各种浸入理论、外微分形式与偏微分方程等诸多领域有开拓性的贡献。

3、摘取数学皇冠上的明珠,陈景润

陈景润一生只做了一件事,那就是歌德巴赫猜想。他也一直只专注于这个领域而取得了举世瞩目的成就。迄今为止,歌德巴赫猜想依然是世界级难题,众多数学家认为用现有数学理论系统无法解决这一问题,除非出现新的数学观念,新的数学理论系统。

4、首位华人菲尔兹奖得主,丘成桐

丘成桐的第一项重要研究成果是解决了微分几何的著名难题—卡拉比猜想,从此名声鹊起。他把微分方程应用于复变函数、代数几何等领域取得了非凡成果,比如解决了高维闵考夫斯基问题,证明了塞凡利猜想等。这一系列的出色工作终于使他成为菲尔兹奖得主。

5、中国微分几何学派创始人,苏步青

世界著名微分几何学家,射影微分几何学派的开拓者 早年对对仿射微分几何学和射影微分几何学做出了贡献, 四、五十年代开始研究一般空间微分几何学, 60年代又研究高维空间共轭网理论 ,70年代以来在中国开创了新的研究方向——计算几何!! 为中国数学走向现代化做出巨大贡献。

1业余数学家之王——费尔马

费尔马,1601年生于法国南部图鲁斯附近的波蒙,父亲是个商人,从小费尔马就受到良好的家庭教育。他在大学攻读法律,毕业后当了律师。从30岁起,他才开始迷恋上数学,直至逝世的34年里,他的精神世界始终被数学牢牢地统治着。费尔马结交了不少数学高手和哲学家,如梅森、罗伯瓦、迈多治、笛卡尔等,他们每周一次在梅森寓所聚会,讨论科学、研究数学。费尔马除了这些之外,还经常和友人通信交流数学研究工作的信息,但对发表著作非常淡漠。费尔马在世时,没有完整的著作问世。当他去世后,他的儿子萨缪尔·费尔马在数学家们帮助之下,将费尔马的笔记、批注及书信加以整理汇成《数学论集》在图鲁斯出版。

高等数学发展的起点是解析几何与微积分。费尔马为此作出实质性的贡献。从费尔马与罗伯瓦、帕斯卡的通信中可以看出,他在笛卡尔《几何学》发表前至少8年就已相当清晰地掌握了解析几何一些基本原理。费尔马在《平面和立体轨迹引论中》得出一些重要结论,还在一定程度上掌握了利用移轴和转轴的方法化简方法的技法;在解析几何的圆锥曲线的研究上已经初步系统化。因此说费尔马和笛卡尔分享创立解析几何的荣誉是当之无愧的。

费尔马也是微积分的先驱者,微积分的发明人牛顿曾坦率地说:“我从费尔马的切线作法中得到了这种方法的启示、我推广了它,把它直接并且反过来应用于抽象方程上。”费尔马是从研究透镜的设计和光学理论出发,致力于探求曲线的切线的。他1692年在《求最大值和最小值的方法》手稿中就提出了求切线的方法。可是当时的费尔马没有清晰的极限概念,没有得出导数即切线的结论,因此与微积分失去了交臂之缘,只能做为微积分的杰出的先驱者而写入史册。

费尔马还开创了近代数论的研究。对数的性质的研究从古希腊数学家欧几里得、丢番图等人就已经开始了,但是他们的研究缺乏系统化。费尔马注意到了这个问题,并且指出对数的性质的研究应当有独自的园地——(整)数论。同时,费尔马认为在数论中素数的研究非常重要,因为数论中的大量问题都与素数有关。在这方面的研究成果是费尔马在数学许多部门中最为突出的,其中最为著名是“费尔马小定理”、“费尔马大定理”,值得一提的是,300多年来“费尔马大定理”一直困扰着数学界,直到1993年才被普林斯顿大学的数学教授安德鲁·怀尔斯完全证明。在“完全数”的研究上,费尔马也有着两个重要的结论,虽然这两个结论未能解决寻找完全数的方法,但是在解决问题的途径上前进了一大步。

1653年,法国骑士梅累曾向帕斯卡提出“赌点问题”,1654年帕斯卡向费尔马转告了这个问题,费尔马经研究后得到和帕斯卡同样的结果。由于费尔马、帕斯卡及惠更斯等人的深入研究,使16世纪卡丹诺等已开始探讨的赌博问题引起数学家们广泛研究,使之进一步数学理论化,形成古典概率论。可以说是费尔马点燃了古典概率论的火种。

勿庸置疑,费尔马尽管是业余数学家,但他在微积分、解析几何、概率论、数论等数学领域中,都做出了开创性的贡献。他在数学史上的作用与地位是不可低估的。

2失明的数学家欧拉

欧拉的惊人成就并不是偶然的。他可以在任何不良的环境中工作,经常抱着孩子在膝上完成论文,也不顾较大的孩子在旁边喧哗。欧拉在28岁时,不幸一支眼睛失明,过了30年以后,他的另一只眼睛也失明了。在他双目失明以后,也没有停止过数学研究。他以惊人的毅力和坚韧不拔的精神继续工作着,在他双目失明至逝世的十七年间,还口述著作了几本书和400篇左右的论文。由于欧拉的著作甚多,出版欧拉全集是十分困难的事情,1909年瑞士自然科学会就开始整理出版,直到现在还没有出完,计划是72卷。

欧拉在他的886种著作中,属于他生前发表的有530本书和论文,其中不少是教科书。他的著作文笔流畅、浅显、通俗易懂,读后引人入胜十分令读者敬佩。尤其值得一提的是他编写的平面三角课本,采用的记号如sinx,cosx,……等等直到现今还在用。

欧拉1720年秋天入巴塞尔大学,由于异常勤奋和聪慧,受到约翰·伯努利的尝识,给以特别的指导。欧拉同约翰的两个儿子尼古拉·伯努力和丹尼尔·伯努利也结成了亲密的朋友。

欧拉19岁写了一篇关于船桅的论文,获得巴黎科学院的奖金,从此开始了创作生涯。以后陆续得奖多次。1725年丹尼尔兄弟赴俄国,向沙皇喀德林一世推荐欧拉,于是欧拉于1727年5月17曰到了彼得堡,1733年丹尼尔回巴塞尔,欧拉接替他任彼得堡科学院数学教授,时年仅26岁。

1735年,欧拉解决一个天文学的难题(计算慧星轨道)。

这个问题几个著名数学家,几个月的努力才得以解决,欧拉却以自已发明的方法,三曰而成。但过度的工作使他得了眼病,不幸右眼失明,这时才28岁。

1741—1766年,欧拉应普鲁士腓特烈大帝的邀请,在柏林担任柏林科学院物理数学所所长,1766年,在俄国沙皇喀德林二世的诚恳敦聘了重回彼得堡。不料没有多久,他左眼视力衰退,只能依稀看到前方物体,最后完全失明。这时欧拉已年近花甲。

不幸的事情接踵而来。1771年彼得堡失火,殃及欧拉住宅,带病而失明的64岁的欧拉被围困在大火之中。紧急关头,为他做家务的一个工人冒着生命危险,冲进火中把欧拉抢救出来,欧拉的书库及大量研究成果全部化为灰烬。沉重的打击,仍然没有使欧拉倒下。他发誓要把损失夺回来。欧拉在完全失明之前,左眼还能朦胧地看见东西,他抓紧这最后的时刻,在一块大黑板上疾书他发现的公式,然后口述其内容,由他的学生和大儿子A·欧拉(1734—1800年,也是数学家和物理学家)笔录。欧拉完全失明之后,仍然以惊人的毅力与黑暗搏斗,凭着记忆和心算进行研究,直到逝世。

欧拉的记忆和心算能力是罕见的,他能够复述青年时代笔记的内容,高等数学一样可以用心算去完成。有一次,欧拉的两个学生,分别把一个很复杂的收敛级数的17项加起来,算到第50位数字时,结果相差一个单位。欧拉为了确定究竟谁计算得对,用心算进行了全部运算,最后把错误找了出来。欧拉在失明的十七年中,还解决了使牛顿头痛的月离(月球运行)问题和很多复杂的分析问题。

欧拉的风格是很高的,拉格朗曰是稍后于欧拉的大数学家。从19岁起和欧拉通信、讨论等周问题的一般解法,从而引起了变分法的诞生。等周问题是欧拉多年来苦心考虑的问题,拉格朗曰的解法,博得了欧拉的热烈赞扬,1759年10月2曰欧拉在回信中盛赞拉格朗曰的成就,并谦恭地压下自己在这方面较不成熟的作品暂不发表,使年轻的拉格朗曰的著作得以发表和流传,赢得巨大声誉。变分法一词,1766年为欧拉所创,他对变分法推进的伟大功劳,也是不可埋没的。

1783年9月18曰下午,欧拉为了庆祝他计算气球上升定律的成功,请朋友们吃饭。那时天王星刚发现不久,欧拉写出计算天王星轨道的要领,还和他的孙子逗笑,喝茶后,突然疾病发作,烟斗从手中落下……欧拉就这样“停止了生命和计算”。

历史学家把欧拉和阿基米德、牛顿、高斯并列为有史以来贡献最大的四位数学家.他们有一个值得注意的共同点,就是在创建纯粹理论的同时,还应用这些数学工具去解决大量天文、物理、力学等方面的实际问题。他们的工作常常是跨学科的,他们不断地从实践中吸取丰富的营养,但又不满足于具体问题的解决,而力图探究宇宙的奥秘,揭示其内在的规律。

欧拉留给后人丰富的科学遗产中,分析、代数、数论占4o%,几何占18%,物理和力学占28%,天文占11%,弹道学、航海科学、建筑等其他问题占3%。1748年在瑞士洛桑出版的他的《无穷小分析引论》,是划时代的代表作,也是世界上第一本完整的有系统的分析学。

3学成绩不佳的数学大师—埃尔米特 (Hermite)

他是十九世纪最伟大的代数几何学家,但是他大学入学考试重考了五次,每次失败的原因都是数学考不好。他的大学读到几乎毕不了业,每次考不好都是为了数学那一科。他大学毕业后考不上任何研究所,因为考不好的科目还是—— 数学。数学是他一生的至爱,但是数学考试是他一生的恶梦。不过这无法改变他的伟大:课本上"共轭矩阵"是他先提出来的,人类一千多年来解不出"五次方程式的通解",是他先解出来的。自然对数的"超越数性质",全世界,他是第一个证明出来的人。他的一生证明"一个不会考试的人,仍然能有胜出的人quot;,并且更奇妙的是不会考试成为他一生的祝福。怎么会这样呢?嗯……也许能在本文中找到答案喔!翻开欧洲的地图,在法国的东北角嵌着一块小小的版图,名叫洛林Lorraine)。

这个地方自古以来就是兵家必争之地,因为北扼莱茵河口,南由马恩河(Marne River)可以直捣巴黎;濒临的阿登高地(Ardennes)是军事制高点;地层中蕴藏欧洲最大的铁矿。早在神圣罗马帝国时代,洛林草场上就染满骑士的鲜血;1871年德国的铁血雄兵蹂躏法国后,要求法国割让的土地就是洛林。

革命家的血统

经过百年来战争的洗礼,洛林留下来的是一批苦干、达观的法国人,足能面 对环境的苦难。埃尔米特(Charles Hermite)1822年12月24曰出生在洛林的小村 庄Dieuge,他的父祖辈都参与了法国大革命,祖父被大革命后的极端政治团 体巴黎公社(Commune)逮捕,后来死于狱中;有些亲人死在断头台上;他的父亲是杰出的冶矿工程师,因为被公社通缉,逃到法国边界的洛林小村庄,在一家铁矿场中隐姓埋名做矿工。

铁矿场的主人叫雷利曼(Lallemand),一个标准强悍的洛林人,有一个比他更强悍的女儿玛德琳(Madeleine)。在那个保守的时代,玛德琳就以"敢在户外 穿长裤不穿裙子"而著名,凶悍地管理矿工。但是一遇到这位巴黎来的工程师,她就软化了,明知对方是死刑通缉犯还是嫁给他,而且为他生了七个孩子。埃尔米特在七个孩子中排名第五,生下来右脚就残障,需扶拐杖行走。他身上一半流着父亲优秀聪明、理想奋斗的血液,一半流着母亲敢作敢为、敢爱敢恨的洛林强悍血统,谱成不凡生涯的第一个升记号。

从大师认识数学之美

埃尔米特从小就是个问题学生,上课时老爱找老师辩论,尤其是一些基本的问题。他尤其痛恨考试;后来写道:"学问像大海,考试像鱼钩,老师老要把鱼挂 在鱼钩上,教鱼怎么能在大海中学会自由、平衡的游泳?" 老师看他考不好,就用木条打他的脚,他恨死了;后来写道quot;达到教育的 目的是用头脑,又不是用脚,打脚有什么用?打脚可以使人头脑更聪明吗?" 他的数学考得特别差,主要原因是他的数学特别好;他讲的话更让数学老师 抓狂,他说:"数学课本是一滩臭水,是一堆垃圾。数学成绩好的人,都是 一些二流头脑的人,因为他们只懂搬垃圾。"他自命为一流的科学狂人。不 过他讲的也没错,历史上最伟大的数学家大多是文学、外交、工程、军事等, 与数学不相干科系出身的。 埃尔米特花许多时间去看数学大师,如牛顿、高斯的原著,他认为在那里才 能找到"数学的美,是回到基本点的辩论,那里才能饮到数学兴奋的源头。" 他在年老时,回顾少年时的轻狂,写道:"传统的数学教育,要学生按部就 班地,一步一步地学习,训练学生把数学应用到工程或商业上,因此,不重 启发学生的开创性。但是数学有它本身抽象逻辑的美,例如在解决多次方方 程序里,根的存在本身就是一种美感。数学存在的价值,不只是为了生活上 的应用,也不应沦为供工程、商业应用的工具。数学的突破仍需要不断地去突破现有格局。"

孝顺的天才

埃尔米特的表现让父母忧心,父母但求他能把书念好,再多的钱也愿意付出,就把他送到巴黎的「路易大帝中学」(Louis-le-Grand)。因着超卓的数学天份, 他无法把自己塞入数学教育的窠臼,但是为了顺父母的意,又必须每天面对 那些细微繁琐的计算,以致痛苦得不得了。这位孝顺的天才,似乎注定终生 的自我折磨。 巴黎综合工科技术学院(Polytechnique)入学考每年举行两次,他从十八岁开始 参加,考到第五次才以吊车尾的成绩通过。其间他几乎要放弃时,遇到一位 数学老师李察(Richard)。李察老师对埃尔米特说:"我相信你是自拉格朗曰 (Lagrange)以来的第二位数学天才。"拉格朗曰被称为数学界的贝多芬,他所作的求根近似解被誉为「数学之诗」。 但是埃尔米特光有天份不够,李察老师说:"你需要有上帝的恩典,与完成 学业的坚持,才不会被你认为垃圾的传统教育牺牲掉。"因此他一次又一次 地落榜,却仍继续坚持应试。

骑在蜗牛背上的人

埃尔米特进技术学院念了一年以后,法国教育当局忽然下一道命令:肢障者不得进入工科学系,埃尔米特只好转到文学系。文学系里的数学已经容易很多了,结果他的数学还是不及格。有趣的是,他同时在法国的数学研究期刊《纯数学与应用数学杂志》发表《五次方方程式 解的思索》,震惊了数学界。

在人类历史上,第三世纪的希腊数学家就发现一次方程与二次方程的解法,之后,多少一流数学家埋首苦思四次方程以上到n次方的解法,始终不得其解。没想到三百年后,一个文学系的学生,一个数学常考不及格的学生,竟 然提出正确的解法。埃尔米特知道自己已经「对数学的开创性研究中毒很深,热爱得无法自拔」,幸得好朋友勃特伦(Bertrand)赶忙帮他补习学校要考的数学。对这一个具有开 创性的天才,僵化的数学教育带来无边的苦难;惟有友谊的了解与鼓励能够 支持他走下去,并使他在二十四岁时,能以及格边缘的成绩自大学毕业。 由于不会应付考试,无法继续升学,他只好找所学校做个批改学生作业的助 教。这份助教工作,做了几乎二十五年,仅管他这二十五年中发表了代数连 分数理论、函数论、方程论……已经名满天下,数学程度远超过当时所有大 学的教授,但是不会考试,没有高等学位的埃尔米特,只能继续批改学生作 业。社会现实对他就是这么残忍、愚昧。

不考试的老师

能够使埃尔米特不愤世嫉俗、坦然前行的动力是什么? 有三个重要的因素,一是妻子的了解与同心。埃尔米特的妻子,是他大学好 友勃特伦的妹妹,她无怨无悔地跟随这个不会考试的天才丈夫,一年一年地走下去。二是有人真正地赞赏他,不因他外表的残废与没有耀人的学位而轻视他。欣 赏他的人后来也都在数学界享有盛名——包括研究无穷级数收敛、发散与微 分方程式而著名的柯西(Cauchy),发表椭圆函数、行列式理论而著名的雅科 比(Jacobi),「纯数学与应用数学杂志」的主编刘维尔(Liouville)。这些都是行 家,而来自真正行家的惺惺相惜,比考试高分的一点虚伪荣耀,更能支助一 个失败者走较远的路。三是埃尔米特的信仰。埃尔米特在四十三岁时染患一场大病,柯西来看他, 并且把福音传给他。信仰给他另一种价值与满足。 埃尔米特在四十九岁时,巴黎大学才请他去担任教授。此后的二十五年,几乎整个法国的大数学家都出自他的门下。我们无从得知他 在课堂上的授课方式,但是有一件事情是可以确定的——没有考试。

三角几何里认识另一个世界

不会考试给他带来许多麻烦:工作不顺利、多次重考、他人的轻视、自卑… …。但是给他带来许多祝福:认识妻子、好友、信仰,与整个生命的成熟。 后来美国加州理工学院数学系的教授贝尔(Bell),在他对历史上数学伟人的 回顾上,用一段话描述埃尔米特: 在历史上的数学家愈是天才,愈是好讥诮,讲话愈多嘲讽。只有一个人 例外,就是埃尔米特,他有真正完美的人格。埃尔米特死于1901年1月4曰。晚年写道: "三角几何是永恒、是不朽的。自然界里没有任何一个东西是绝对的三角形, 但是在人的脑中却存在着完美、绝对的三角形,去衡量外面的形形状状。 没有人知道为什么三角的总和就是180°,没有人知道为什么三角的最长斜 边对应最大角。这些三角几何的基本特性,不是人去发明出来或想象出来的, 而是人在懵懂无知的时候,这些三角特性就存在,并且无论时空如何改变, 这些特性也不会改变。我只不过是一个无意中发现这些特性的人。 三角几何的存在,证明有一永久不改变的世界存在。"

4数学奇才——伽罗华

1832年5月30曰晨,在巴黎的葛拉塞尔湖附近躺着一个昏迷的年轻人,过路的农民从枪伤判断他是决斗后受了重伤,就把这个不知名的青年抬到医院。第二天早晨十点钟,他就离开了人世。数学史上最年轻、最有创造性的头脑停止了思考。人们说,他的死使数学发展推迟了好几十年。这个青年就是死时不满21岁的伽罗华。

伽罗华生于离巴黎不远的一个小城镇,父亲是学校校长,还当过多年市长。家庭的影响使伽罗华一向勇往直前,无所畏惧。1823年,12岁的伽罗华离开双亲到巴黎求学,他不满足呆板的课堂灌输,自己去找最难的数学原著研究,一些老师也给他很大帮助。老师们对他的评价是“只宜在数学的尖端领域里工作”。

1828年,17岁的伽罗华开始研究方程论,创造了“置换群”的概念和方法,解决了几百年来使人头痛的方程来解决问题。伽罗华最重要的成就,是提出了“群”的概念,用群论改变了整个数学的面貌。1829年5月,伽罗华把他的成果写成论文,递交法国科学院,但伴随着这篇杰作而来的是一连串的打击和不幸。先是父亲因不堪忍受教士诽谤而自杀,接着因他的答辩既简捷又深奥令考官们不满而未能进入著名的巴黎综合技术学校。至于他的论文,先是被认为新概念太多又过于简略而要求重写;第二份推导详尽的稿子又因审稿人病逝而下落不明;1831年1月提交的第三份论文又因评阅人不能全部看懂而被否定。

青年伽罗华一方面追求数学的真知,另一方面又献身于追求社会正义的事业。在1831年法国的“七月革命”中,作为高等师范学校新生,伽罗华率领群众走上街头,抗议国王的专制统治,不幸被捕。在狱中,他染上了霍乱。即使在这样的恶劣条件下,伽罗华仍然继续搞他的数学研究,并且写成了论文,准备出狱后发表。出狱不久,因为卷入一场无聊的“爱情”纠葛而决斗身亡。

伽罗华去世后16年,他留存下来的60页手稿才得以发表,科学界才传遍了他的名字。

5数学之父—塞乐斯 (Thales)

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。

塞乐斯的方法既巧妙又简单:选一个天气晴朗的曰子,在金字塔边竖立一根小木棍,然后观察木棍阴影的长度变化,等到阴影长度恰好等于木棍长度时,赶紧测量金字塔影的长度,因为在这一时刻,金字塔的高度也恰好与塔影长度相等。也有人说,塞乐斯是利用棍影与塔影长度的比等于棍高与塔高的比算出金字塔高度的。如果是这样的话,就要用到三角形对应边成比例这个数学定理。塞乐斯自夸,说是他把这种方法教给了古埃及人但事实可能正好相反,应该是埃及人早就知道了类似的方法,但他们只满足于知道怎样去计算,却没有思考为什么这样算就能得到正确的答案。

在塞乐斯以前,人们在认识大自然时,只满足于对各类事物提出怎么样的解释,而塞乐斯的伟大之处,在于他不仅能作出怎么样的解释,而且还加上了为什么的科学问号。古代东方人民积累的数学知识,王要是一些由经验中总结出来的计算公式。塞乐斯认为,这样得到的计算公式,用在某个问题里可能是正确的,用在另一个问题里就不一定正确了,只有从理论上证明它们是普遍正确的以后,才能广泛地运用它们去解决实际问题。在人类文化发展的初期,塞乐斯自觉地提出这样的观点,是难能可贵的。它赋予数学以特殊的科学意义,是数学发展史上一个巨大的飞跃。所以塞乐斯素有数学之父的尊称,原因就在这里。塞乐斯最先证明了如下的定理:

1圆被任一直径二等分。

2等腰三角形的两底角相等。

3两条直线相交,对顶角相等。

4半圆的内接三角形,一定是直角三角形。

5如果两个三角形有一条边以及这条边上的两个角对应相等,那么这两个三角形全等。

这个定理也是塞乐斯最先发现并最先证明的,后人常称之为塞乐斯定理。相传塞乐斯证明这个定理后非常高兴,宰了一头公牛供奉神灵。后来,他还用这个定理算出了海上的船与陆地的距离。

塞乐斯对古希腊的哲学和天文学,也作出过开拓性的贡献。历史学家肯定地说,塞乐斯应当算是第一位天文学家,他经常仰卧观察天上星座,探窥宇宙奥秘,他的女仆常戏称,塞乐斯想知道遥远的天空,却忽略了眼前的美色。数学史家Herodotus层考据得知Hals战后之时白天突然变成夜晚(其实是曰蚀),而在此战之前塞乐斯曾对Delians预言此事。

塞乐斯的墓碑上列有这样一段题辞:"这位天文学家之王的坟墓多少小了一点,但他在星辰领域中的光荣是颇为伟大的。"

6几何之父——欧几里德

我们现在学习的几何学,是由古希腊数学家欧几里德(公无前330—前275)创立的。他在公元前300年编写的《几何原本》,2000多年来都被看作学习几何的标准课本,所以称欧几里德为几何之父。

欧几里德生于雅典,接受了希腊古典数学及各种科学文化,30岁就成了有名的学者。应当时埃及国王的邀请,他客居亚历山大城,一边教学,一边从事研究。

古希腊的数学研究有着十分悠久的历史,曾经出过一些几何学著作,但都是讨论某一方面的问题,内容不够系统。欧几里德汇集了前人的成果,采用前所未有的独特编写方式,先提出定义、公理、公设,然后由简到繁地证明了一系列定理,讨论了平面图形和立体图形,还讨论了整数、分数、比例等等,终于完成了《几何原本》这部巨著。

《原本》问世后,它的手抄本流传了1800多年。1482年印刷发行以后,重版了大约一千版次,还被译为世界各主要语种。13世纪时曾传入中国,不久就失传了,1607年重新翻译了前六卷,1857年又翻译了后九卷。

欧几里德善于用简单的方法解决复杂的问题。他在人的身影与高正好相等的时刻,测量了金字塔影的长度,解决了当时无人能解的金字塔高度的大难题。他说:“此时塔影的长度就是金字塔的高度。”

欧几里德是位温良敦厚的教育家。欧几里得也是一位治学严谨的学者,他反对在做学问时投机取巧和追求名利,反对投机取巧、急功近利的作风。尽管欧几里德简化了他的几何学,国王(托勒密王)还是不理解,希望找一条学习几何的捷径。欧几里德说:“在几何学里,大家只能走一条路,没有专为国王铺设的大道。”这句话成为千古传诵的学习箴言。一次,他的一个学生问他,学会几何学有什么好处他幽默地对仆人说:“给他三个钱币,因为他想从学习中获取实利。”

欧氏还有《已知数》《图形的分割》等著作。

7希尔伯特

希尔伯特,D(Hilbert,David,1862~1943)德国数学家,生于东普鲁士哥尼斯堡(前苏联加里宁格勒)附近的韦劳。中学时代,希尔伯特就是一名勤奋好学的学生,对于科学特别是数学表现出浓厚的兴趣,善于灵活和深刻地掌握以至应用老师讲课的内容。1880年,他不顾父亲让他学法律的意愿,进入哥尼斯堡大学攻读数学。1884年获得博士学位,后来又在这所大学里取得讲师资格和升任副教授。1893年被任命为正教授,1895年,转入格廷根大学任教授,此后一直在格廷根生活和工作,于是1930年退休。在此期间,他成为柏林科学院通讯院士,并曾获得施泰讷奖、罗巴切夫斯基奖和波约伊奖。1930年获得瑞典科学院的米塔格-莱福勒奖,1942年成为柏林科学院荣誉院士。希尔伯特是一位正直的科学家,第一次世界大战前夕,他拒绝在德国==为进行欺骗宣传而发表的《告文明世界书》上签字。战争期间,他敢于公开发表文章悼念“敌人的数学家”达布。希特勒上台后,他抵制并上书反对纳粹==排斥和迫害犹太科学家的政策。由于纳粹==的反动政策曰益加剧,许多科学家被迫移居外国,曾经盛极一时的格廷根学派衰落了,希尔伯特也于1943年在孤独中逝世。

希尔伯特是对二十世纪数学有深刻影响的数学家之一。他领导了著名的格廷根学派,使格廷根大学成为当时世界数学研究的重要中心,并培养了一批对现代数学发展做出重大贡献的杰出数学家。希尔伯特的数学工作可以划分为几个不同的时期,每个时期他几乎都集中精力研究一类问题。按时间顺序,他的主要研究内容有:不变式理论、代数数域理论、几何基础、积分方程、物理学、一般数学基础,其间穿插的研究课题有:狄利克雷原理和变分法、华林问题、特征值问题、“希尔伯特空间”等。在这些领域中,他都做出了重大的或开创性的贡献。希尔伯特认为,科学在每个时代都有它自己的问题,而这些问题的解决对于科学发展具有深远意义。他指出:“只要一门科学分支能提出大量的问题,它就充满着生命力,而问题缺乏则预示着独立发展的衰亡和终止。”在1900年巴黎国际数学家代表大会上,希尔伯特发表了题为《数学问题》的著名讲演。他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和发展趋势,提出了23个最重要的数学问题。这23个问题通称希尔伯特问题,后来成为许多数学家力图攻克的难关,对现代数学的研究和发展产生了深刻的影响,并起了积极的推动作用,希尔伯特问题

北宋先天象数学是北宋时期的数学和天文学理论体系。这个学派的代表人物是北宋时期的著名学者、数学家和天文学家邵雍。

北宋先天象数学的主要内容包括先天易学、先天数学和先天自然之学。这个学派认为,天地万物都有一定的规律和秩序,这种规律和秩序可以通过数学和易学的结合来探究。先天易学是一种用阴阳、五行等理论来解释自然现象和社会现象的学说,而先天数学则是用数学方法来描述自然现象和社会现象的一种学说。

邵雍是这个学派的代表人物,他在这个领域做出了许多杰出的贡献。邵雍的先天易学理论认为,宇宙万物都是由阴阳两个基本元素构成的,阴阳二气相互作用,不断演化,形成了各种不同的现象。他运用这种理论,对天地、自然、社会等现象进行了深入的分析和研究,形成了一套完整的理论体系。

邵雍的介绍:

邵雍是北宋时期的一位著名学者、数学家和天文学家,他的学术思想在历史上具有重要地位。他生于河南辉县,自幼聪慧好学,涉猎广泛,深受当时的学界名流的赏识。

邵雍的学术思想主要体现在他的先天易学、先天数学和先天自然之学中。他运用阴阳五行理论来解释自然现象和社会现象,认为天地万物都是由金、木、水、火、土五种元素构成的,这五种元素相互作用,不断演化,形成了各种不同的现象。

邵雍也提倡数学和易学的结合,用数学方法来描述自然现象和社会现象,探究天地万物的规律和秩序。

邵雍的先天数学思想的核心是数与象的结合,他认为数是天地万物的本源,而象则是天地万物所具有的形态和现象。他提出了一系列新的数学理论和计算方法,例如先天八卦图、六十四卦图等等,这些理论和算法对当时的数学和天文学领域产生了深远的影响,也为后世数学和天文学的发展奠定了基础。

古代中国著名数学家:

(1)祖冲之(429-500),字文远。出生于建康(今南京),祖籍范阳郡遒县(今河北涞水县),中国南北朝时期杰出的数学家、天文学家。祖冲之一生钻研自然科学,其主要贡献在数学、天文历法和机械制造三方面。

(2)徐光启(1562424-1633118),字子先,号玄扈,天主教圣名保禄,汉族,上海县法华汇(今上海市)人,明代著名科学家、政治家。官至崇祯朝礼部尚书兼文渊阁大学士、内阁次辅。

(3)杨辉,字谦光,汉族,钱塘(今浙江杭州)人,南宋杰出的数学家和数学教育家,生平履历不详。曾担任过南宋地方行政官员,为政清廉,足迹遍及苏杭一带。他在总结民间乘除捷算法、“垛积术”、纵横图以及数学教育方面,均做出了重大的贡献。

(4)刘徽(约225年—约295年),汉族,山东滨州邹平市 [1]  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。

(5)赵爽,又名婴,字君卿,中国数学家。东汉末至三国时代吴国人。他是我国历史上著名的数学家与天文学家。

近代现代中国世界著名数学家:

(1)华罗庚(19101112—1985612), 出生于江苏常州金坛区,祖籍江苏丹阳。他是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论与多元复变函数论等多方面研究的创始人和开拓者,并被列为芝加哥科学技术博物馆中当今世界88位数学伟人之一。

(2)胡明复,数学家。中国以攻读数学在国外获得博士学位的第一人。参与创建了中国最早的综合性科学团体中国科学社和最早的综合性科学杂志——《科学》。1927年6月12日,在无锡溺水身亡。

(3)冯祖荀(1880-1940),数学教育家。中国现代数学教育的早期代表人物之一。1911年以后,多次担任北京大学数学系主任,对在中国传播现代数学知识有重要贡献。

(4)姜立夫(1890—1978),数学家,数学教育家。南开大学数学系的创始人。曾任中央研究院数学所所长。对中国现代数学教学与研究的发展有重要贡献。

(5)陈建功(1893年9月8日—1971年4月1日),字业成,浙江绍兴人,数学家、数学教育家,中国函数论研究的开拓者之一。毕生从事数学教育和研究,在函数论,特别是三角级数方面卓有成就,创立了具有特色的函数论学派(陈苏学派),享有国际声誉。

扩展资料

'数学家是指一些对数学有深入了解的人士,将其所学知识运用于其工作上(特别是解决数学问题)。数学家专注于数、数据、集合、结构、空间、变化。

专注于解决纯数学领域以外的问题的数学家称为应用数学家,他们运用他们的特殊知识与专业的方法解决许多在科学领域的显著问题。因为专注于广泛领域的问题、理论系统、定点结构。应用数学家经常研究与制定数学模型。

早期的数学家或者自身家庭富足,或者依附于对研究有兴趣的富豪权贵,研究数学更多是出于爱好。而在现代逐渐形成了数学家这个职业。他们的工作包括,在各级学校教授数学课程,指导研究生,在具体的领域进行研究,发表论文和报告。

参考资料:—数学家

刘徽(生于公元250年左右)

刘徽刘徽(生于公元250年左右),三国后期魏国人,是中国古代杰出的数学家,也是中国古典数学理论的奠基者之一.其生卒年月、生平事迹,史书上很少记载据有限史料推测,他是魏晋时代山东邹平人终生未做官他在世界数学史上,也占有杰出的地位.他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是我国最宝贵的数学遗产.

《九章算术》约成书于东汉之初,共有246个问题的解法.在许多方面:如解联立方程,分数四则运算,正负数运算,几何图形的体积面积计算等,都属于世界先进之列,但因解法比较原始,缺乏必要的证明,而刘徽则对此均作了补充证明.在这些证明中,显示了他在多方面的创造性的贡献.他是世界上最早提出十进小数概念的人,并用十进小数来表示无理数的立方根。

在代数方面,他正确地提出了正负数的概念及其加减运算的法则;改进了线性方程组的解法.在几何方面,提出了"割圆术",即将圆周用内接或外切正多边形穷竭的一种求圆面积和圆周长的方法.他利用割圆术科学地求出了圆周率π=314的结果.刘徽在割圆术中提出的"割之弥细,所失弥少,割之又割以至于不可割,则与圆合体而无所失矣",这可视为中国古代极限观念的佳作.

《海岛算经》一书中,刘徽精心选编了九个测量问题,这些题目的创造性、复杂性和富有代表性,都在当时为西方所瞩目.

刘徽思想敏捷,方法灵活,既提倡推理又主张直观.他是我国最早明确主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人.

刘徽的一生是为数学刻苦探求的一生.他虽然地位低下,但人格高尚.他不是沽名钓誉的庸人,而是学而不厌的伟人,他给我们中华民族留下了宝贵的财富.

祖冲之(公元429年─公元500年)

祖冲之(公元429年─公元500年)是我国杰出的数学家,科学家南北朝时期人,汉族人,字文远生于未文帝元嘉六年,卒于齐昏侯永元二年祖籍范阳郡遒县(今河北涞水县)其主要贡献在数学、天文历法和机械三方面在数学方面,他写了《缀术》一书,被收入著名的《算经十书》中。

祖冲之在数学上的杰出成就,是关于圆周率的计算.秦汉以前,人们以"径一周三"做为圆周率,这就是"古率".后来发现古率误差太大,圆周率应是"圆径一而周三有余",不过究竟余多少,意见不一.直到三国时期,刘徽提出了计算圆周率的科学方法--"割圆术",用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长.刘徽计算到圆内接96边形,求得π=314,并指出,内接正多边形的边数越多,所求得的π值越精确.

祖冲之在前人成就的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,求出π在31415926与31415927之间.并得出了π分数形式的近似值,取22/7为约率,取355/113为密率,其中355/113取六位小数是3141592,它是分子分母在16604以内最接近π值的分数.祖冲之究竟用什么方法得出这一结果,现在无从考查.若设想他按刘徽的"割圆术"方法去求的话,就要计算到圆内接12288边形。

祖冲之博览当时的名家经典,坚持实事求是,他从亲自测量计算的大量资料中对比分析,发现过去历法的严重误差,并勇于改进,在他三十三岁时编制成功了《大明历》,开辟了历法史的新纪元.

祖冲之还与他的儿子祖暅(也是我国著名的数学家)一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算.他们当时采用的一条原理是:"幂势既同,则积不容异."意即,位于两平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等.这一原理,在西文被称为卡瓦列利原理,但这是在祖氏以后一千多年才由卡氏发现的.为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,大家也称这原理为"祖暅原理".

中国古代其他著名数学家及其主要贡献

张丘建--

《张丘建算经》三卷,据钱宝琮考,约成书于公元466~485年间张丘建,北魏时清河(今山东临清一带)人,生平不详最小公倍数的应用、等差数列各元素互求以及“百鸡术”等是其主要成就“百鸡术”是世界著名的不定方程问题13世纪意大利斐波那契《算经》、15世纪阿拉伯阿尔·卡西。

  数学是中国古代科学中一门重要的学科,根据中国古代数学发展的特点,可以分为五个时期:萌芽;体系的形成;发展;繁荣和中西方数学的融合。

  一、中国古代数学的萌芽原始公社末期,私有制和货物交换产生以后,数与形的概念有了进一步的发展,仰韶文化时期出土的陶器,上面已刻有表示1234的符号。到原始公社末期,已开始用文字符号取代结绳记事了。

  西安半坡出土的陶器有用1~8个圆点组成的等边三角形和分正方形为100个小正方形的图案,半坡遗址的房屋基址都是圆形和方形。为了画圆作方,确定平直,人们还创造了规、矩、准、绳等作图与测量工具。据《史记·夏本纪》记载,夏禹治水时已使用了这些工具。

  商代中期,在甲骨文中已产生一套十进制数字和记数法,其中最大的数字为三万;与此同时,殷人用十个天干和十二个地支组成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等60个名称来记60天的日期;在周代,又把以前用阴、阳符号构成的八卦表示八种事物发展为六十四卦,表示64种事物。

  公元前一世纪的《周髀算经》提到西周初期用矩测量高、深、广、远的方法,并举出勾股形的勾三、股四、弦五以及环矩可以为圆等例子。《礼记·内则》篇提到西周贵族子弟从九岁开始便要学习数目和记数方法,他们要受礼、乐、射、驭、书、数的训练,作为“六艺”之一的数已经开始成为专门的课程。

  春秋战国之际,筹算已得到普遍的应用,筹算记数法已使用十进位值制,这种记数法对世界数学的发展是有划时代意义的。这个时期的测量数学在生产上有了广泛应用,在数学上亦有相应的提高。

  战国时期的百家争鸣也促进了数学的发展,尤其是对于正名和一些命题的争论直接与数学有关。名家认为经过抽象以后的名词概念与它们原来的实体不同,他们提出“矩不方,规不可以为圆”,把“大一”(无穷大)定义为“至大无外”,“小一”(无穷小)定义为“至小无内”。还提出了“一尺之棰,日取其半,万世不竭”等命题。

  而墨家则认为名来源于物,名可以从不同方面和不同深度反映物。墨家给出一些数学定义。例如圆、方、平、直、次(相切)、端(点)等等。

  墨家不同意“一尺之棰”的命题,提出一个“非半”的命题来进行反驳:将一线段按一半一半地无限分割下去,就必将出现一个不能再分割的“非半”,这个“非半”就是点。

  名家的命题论述了有限长度可分割成一个无穷序列,墨家的命题则指出了这种无限分割的变化和结果。名家和墨家的数学定义和数学命题的讨论,对中国古代数学理论的发展是很有意义的。

  二、中国古代数学体系的形成

  秦汉是封建社会的上升时期,经济和文化均得到迅速发展。中国古代数学体系正是形成于这个时期,它的主要标志是算术已成为一个专门的学科,以及以《九章算术》为代表的数学著作的出现。

  《九章算术》是战国、秦、汉封建社会创立并巩固时期数学发展的总结,就其数学成就来说,堪称是世界数学名著。例如分数四则运算、今有术(西方称三率法)、开平方与开立方(包括二次方程数值解法)、盈不足术(西方称双设法)、各种面积和体积公式、线性方程组解法、正负数运算的加减法则、勾股形解法(特别是勾股定理和求勾股数的方法)等,水平都是很高的。其中方程组解法和正负数加减法则在世界数学发展上是遥遥领先的。就其特点来说,它形成了一个以筹算为中心、与古希腊数学完全不同的独立体系。

  《九章算术》有几个显著的特点:采用按类分章的数学问题集的形式;算式都是从筹算记数法发展起来的;以算术、代数为主,很少涉及图形性质;重视应用,缺乏理论阐述等。

  秦汉时期强调数学的应用性。成书于东汉初年的《九章算术》,排除了战国时期在百家争鸣中出现的名家和墨家重视名词定义与逻辑的讨论,偏重于与当时生产、生活密切相结合的数学问题及其解法。

  《九章算术》在隋唐时期曾传到朝鲜、日本,并成为这些国家当时的数学教科书。它的一些成就如十进位值制、今有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过印度、阿拉伯传到欧洲,促进了世界数学的发展。

  三、中国古代数学的发展

  魏、晋时期出现的玄学,不为汉儒经学束缚,思想比较活跃;它诘辩求胜,又能运用逻辑思维,分析义理,这些都有利于数学从理论上加以提高。吴国赵爽注《周髀算经》,汉末魏初徐岳撰《九章算术》注,魏末晋初刘徽撰《九章算术》注、《九章重差图》都是出现在这个时期。赵爽与刘徽的工作为中国古代数学体系奠定了理论基础。

  赵爽是中国古代对数学定理和公式进行证明与推导的最早的数学家之一。他在《周髀算经》书中补充的“勾股圆方图及注”和“日高图及注”是十分重要的数学文献。在“勾股圆方图及注”中他提出用弦图证明勾股定理和解勾股形的五个公式;在“日高图及注”中,他用图形面积证明汉代普遍应用的重差公式,赵爽的工作是带有开创性的,在中国古代数学发展中占有重要地位。

  刘徽约与赵爽同时,他继承和发展了战国时期名家和墨家的思想,主张对一些数学名词特别是重要的数学概念给以严格的定义,认为对数学知识必须进行“析理”,才能使数学著作简明严密,利于读者。他的《九章算术》注不仅是对《九章算术》的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,而且在论述的过程中有很大的发展。刘徽创造割圆术,利用极限的思想证明圆的面积公式,并首次用理论的方法算得圆周率为 157/50和 3927/1250。

  刘徽用无穷分割的方法证明了直角方锥与直角四面体的体积比恒为2:1,解决了一般立体体积的关键问题。在证明方锥、圆柱、圆锥、圆台的体积时,刘徽为彻底解决球的体积提出了正确途径。

  东晋以后,中国长期处于战争和南北分裂的状态。祖冲之父子的工作就是经济文化南移以后,南方数学发展的具有代表性的工作,他们在刘徽注《九章算术》的基础上,把传统数学大大向前推进了一步。他们的数学工作主要有:计算出圆周率在31415926~31415927之间;提出祖暅原理;提出二次与三次方程的解法等。

  据推测,祖冲之在刘徽割圆术的基础上,算出圆内接正6144边形和正12288边形的面积,从而得到了这个结果。他又用新的方法得到圆周率两个分数值,即约率22/7和密率355/113。祖冲之这一工作,使中国在圆周率计算方面,比西方领先约一千年之久;

  祖冲之之子祖暅总结了刘徽的有关工作,提出“幂势既同则积不容异”,即等高的两立体,若其任意高处的水平截面积相等,则这两立体体积相等,这就是著名的祖暅公理。祖暅应用这个公理,解决了刘徽尚未解决的球体积公式。

  隋炀帝大兴土木,客观上促进了数学的发展。唐初王孝通的《缉古算经》,主要讨论土木工程中计算土方、工程分工、验收以及仓库和地窖的计算问题,反映了这个时期数学的情况。王孝通在不用数学符号的情况下,立出数字三次方程,不仅解决了当时社会的需要,也为后来天元术的建立打下基础。此外,对传统的勾股形解法,王孝通也是用数字三次方程解决的。

  唐初统治者继承隋制,656年在国子监设立算学馆,设有算学博士和助教,学生30人。由太史令李淳风等编纂注释《算经十书》,作为算学馆学生用的课本,明算科考试亦以这些算书为准。李淳风等编纂的《算经十书》,对保存数学经典著作、为数学研究提供文献资料方面是很有意义的。他们给《周髀算经》、《九章算术》以及《海岛算经》所作的注解,对读者是有帮助的。隋唐时期,由于历法的需要,天算学家创立了二次函数的内插法,丰富了中国古代数学的内容。

  算筹是中国古代的主要计算工具,它具有简单、形象、具体等优点,但也存在布筹占用面积大,运筹速度加快时容易摆弄不正而造成错误等缺点,因此很早就开始进行改革。其中太乙算、两仪算、三才算和珠算都是用珠的槽算盘,在技术上是重要的改革。尤其是“珠算”,它继承了筹算五升十进与位值制的优点,又克服了筹算纵横记数与置筹不便的缺点,优越性十分明显。但由于当时乘除算法仍然不能在一个横列中进行。算珠还没有穿档,携带不方便,因此仍没有普遍应用。

  唐中期以后,商业繁荣,数字计算增多,迫切要求改革计算方法,从《新唐书》等文献留下来的算书书目,可以看出这次算法改革主要是简化乘、除算法,唐代的算法改革使乘除法可以在一个横列中进行运算,它既适用于筹算,也适用于珠算。

  四、中国古代数学的繁荣

  960年,北宋的建立结束了五代十国割据的局面。北宋的农业、手工业、商业空前繁荣,科学技术突飞猛进,火药、指南针、印刷术三大发明就是在这种经济高涨的情况下得到广泛应用。1084年秘书省第一次印刷出版了《算经十书》,1213年鲍擀之又进行翻刻。这些都为数学发展创造了良好的条件。

  从11~14世纪约300年期间,出现了一批著名的数学家和数学著作,如贾宪的《黄帝九章算法细草》,刘益的《议古根源》,秦九韶的《数书九章》,李冶的《测圆海镜》和《益古演段》,杨辉的《详解九章算法》《日用算法》和《杨辉算法》,朱世杰的《算学启蒙》《四元玉鉴》等,很多领域都达到古代数学的高峰,其中一些成就也是当时世界数学的高峰。

  从开平方、开立方到四次以上的开方,在认识上是一个飞跃,实现这个飞跃的就是贾宪。杨辉在《九章算法纂类》中载有贾宪“增乘开平方法”、“增乘开立方法”;在《详解九章算法》中载有贾宪的“开方作法本源”图、“增乘方法求廉草”和用增乘开方法开四次方的例子。根据这些记录可以确定贾宪已发现二项系数表,创造了增乘开方法。这两项成就对整个宋元数学发生重大的影响,其中贾宪三角比西方的帕斯卡三角形早提出600多年。

  把增乘开方法推广到数字高次方程(包括系数为负的情形)解法的是刘益。《杨辉算法》中“田亩比类乘除捷法”卷,介绍了原书中22个二次方程和 1个四次方程,后者是用增乘开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《数书九章》中收集了21个用增乘开方法解高次方程(最高次数为10)的问题。为了适应增乘开方法的计算程序,奏九韶把常数项规定为负数,把高次方程解法分成各种类型。当方程的根为非整数时,秦九韶采取继续求根的小数,或用减根变换方程各次幂的系数之和为分母,常数为分子来表示根的非整数部分,这是《九章算术》和刘徽注处理无理数方法的发展。在求根的第二位数时,秦九韶还提出以一次项系数除常数项为根的第二位数的试除法,这比西方最早的霍纳方法早500多年。

  元代天文学家王恂、郭守敬等在《授时历》中解决了三次函数的内插值问题。秦九韶在“缀术推星”题、朱世杰在《四元玉鉴》“如象招数”题都提到内插法(他们称为招差术),朱世杰得到一个四次函数的内插公式。

  用天元(相当于x)作为未知数符号,立出高次方程,古代称为天元术,这是中国数学史上首次引入符号,并用符号运算来解决建立高次方程的问题。现存最早的天元术著作是李冶的《测圆海镜》。

  从天元术推广到二元、三元和四元的高次联立方程组,是宋元数学家的又一项杰出的创造。留传至今,并对这一杰出创造进行系统论述的是朱世杰的《四元玉鉴》。

  朱世杰的四元高次联立方程组表示法是在天元术的基础上发展起来的,他把常数放在中央,四元的各次幂放在上、下、左、右四个方向上,其他各项放在四个象限中。朱世杰的最大贡献是提出四元消元法,其方法是先择一元为未知数,其他元组成的多项式作为这未知数的系数,列成若干个一元高次方程式,然后应用互乘相消法逐步消去这一未知数。重复这一步骤便可消去其他未知数,最后用增乘开方法求解。这是线性方法组解法的重大发展,比西方同类方法早400多年。

  勾股形解法在宋元时期有新的发展,朱世杰在《算学启蒙》卷下提出已知勾弦和、股弦和求解勾股形的方法,补充了《九章算术》的不足。李冶在《测圆海镜》对勾股容圆问题进行了详细的研究,得到九个容圆公式,大大丰富了中国古代几何学的内容。

  已知黄道与赤道的夹角和太阳从冬至点向春分点运行的黄经余弧,求赤经余弧和赤纬度数,是一个解球面直角三角形的问题,传统历法都是用内插法进行计算。元代王恂、郭守敬等则用传统的勾股形解法、沈括用会圆术和天元术解决了这个问题。不过他们得到的是一个近似公式,结果不够精确。但他们的整个推算步骤是正确无误的,从数学意义上讲,这个方法开辟了通往球面三角法的途径。

  中国古代计算技术改革的高潮也是出现在宋元时期。宋元明的历史文献中载有大量这个时期的实用算术书目,其数量远比唐代为多,改革的主要内容仍是乘除法。与算法改革的同时,穿珠算盘在北宋可能已出现。但如果把现代珠算看成是既有穿珠算盘,又有一套完善的算法和口诀,那么应该说它最后完成于元代。

  宋元数学家都在不同程度上反对理学家的象数神秘主义。秦九韶虽曾主张数学与道学同出一源,但他后来认识到,“通神明”的数学是不存在的,只有“经世务类万物”的数学;莫若在《四元玉鉴》序文中提出的“用假象真,以虚问实”则代表了高度抽象思维的思想方法;杨辉对纵横图结构进行研究,揭示出洛书的本质,有力地批判了象数神秘主义。所有这些,无疑是促进数学发展的重要因素。

  中西方数学的融合

  中国从明代开始进入了封建社会的晚期,16世纪末以后,西方初等数学陆续传入中国,使中国数学研究出现一个中西融合贯通的局面;鸦片战争以后,近代数学开始传入中国,中国数学便转入一个以学习西方数学为主的时期;到19世纪末20世纪初,近代数学研究才真正开始。

  从明初到明中叶,商品经济有所发展,和这种商业发展相适应的是珠算的普及。明初《魁本对相四言杂字》和《鲁班木经》的出现,说明珠算已十分流行。前者是儿童看图识字的课本,后者把算盘作为家庭必需用品列入一般的木器家具手册中。

  随着珠算的普及,珠算算法和口诀也逐渐趋于完善。例如王文素和程大位增加并改善撞归、起一口诀;徐心鲁和程大位增添加、减口诀并在除法中广泛应用归除,从而实现了珠算四则运算的全部口诀化;朱载墒和程大位把筹算开平方和开立方的方法应用到珠算,程大位用珠算解数字二次、三次方程等等。程大位的著作在国内外流传很广,影响很大。

  1582年,意大利传教士利玛窦到中国,1607年以后,他先后与徐光启翻译了《几何原本》前六卷、《测量法义》一卷,与李之藻编译《圜容较义》和《同文算指》。1629年,徐光启被礼部任命督修历法,在他主持下,编译《崇祯历书》137卷。《崇祯历书》主要是介绍欧洲天文学家第谷的地心学说。作为这一学说的数学基础,希腊的几何学,欧洲玉山若干的三角学,以及纳皮尔算筹、伽利略比例规等计算工具也同时介绍进来。

  在传入的数学中,影响最大的是《几何原本》。《几何原本》是中国第一部数学翻译著作,绝大部分数学名词都是首创,其中许多至今仍在沿用。徐光启认为对它“不必疑”、“不必改”,“举世无一人不当学”。满清侵入中原之后,科学再度被打入了“冷宫”。不但书的后半部分迟迟不能翻译,就连徐光启已经译出的上半部分也不再发行。西方传教士带来的科技著作,成为康熙、雍正或乾隆皇帝独享的业余爱好。

  其次应用最广的是三角学,介绍西方三角学的著作有《大测》《割圆八线表》和《测量全义》。《大测》主要说明三角八线(正弦、余弦、正切、余切、正割、余割、正矢、余矢)的性质,造表方法和用表方法。《测量全义》除增加一些《大测》所缺的平面三角外,比较重要的是积化和差公式和球面三角。所有这些,在当时历法工作中都是随译随用的。

  1646年,波兰传教士穆尼阁来华,跟随他学习西方科学的有薛凤柞、方中通等。穆尼阁去世后,薛凤柞据其所学,编成《历学会通》,想把中法西法融会贯通起来。《历学会通》中的数学内容主要有比例对数表》《比例四线新表》和《三角算法》。前两书是介绍英国数学家纳皮尔和布里格斯发明增修的对数。后一书除《崇祯历书》介绍的球面三角外,尚有半角公式、半弧公式、德氏比例式、纳氏比例式等。方中通所著《数度衍》对对数理论进行解释。对数的传入是十分重要,它在历法计算中立即就得到应用。

  清初学者研究中西数学有心得而著书传世的很多,影响较大的有王锡阐《图解》、梅文鼎《梅氏丛书辑要》(其中数学著作13种共40卷)、年希尧《视学》等。梅文鼎是集中西数学之大成者。他对传统数学中的线性方程组解法、勾股形解法和高次幂求正根方法等方面进行整理和研究,年希尧的《视学》是中国第一部介绍西方透视学的著作。

  清康熙重视西方科学,但只是作为自己的爱好。1712年康熙命梅彀成任蒙养斋汇编官,会同陈厚耀、何国宗、明安图、杨道声等编纂天文算法书。1721年完成《律历渊源》100卷,以康熙“御定”的名义于1723年出版。其中《数理精蕴》主要由梅彀成负责,分上下两编,上编包括《几何原本》、《算法原本》,均译自法文著作;下编包括算术、代数、平面几何平面三角、立体几何等初等数学,附有素数表、对数表和三角函数表。由于它是一部比较全面的初等数学百科全书,并有康熙“御定”的名义,因此对当时数学研究有一定影响。

  清代数学家对西方数学做了大量的会通工作,并取得许多独创性的成果。这些成果,如和传统数学比较,是有进步的,但和同时代的西方比较则明显落后了。

  雍正即位以后,对外闭关自守,导致西方科学停止输入中国,对内实行高压政策,致使一般学者既不能接触西方数学,又不敢过问经世致用之学,因而埋头于究治古籍。乾嘉年间逐渐形成一个以考据学为主的乾嘉学派。

  随着《算经十书》与宋元数学著作的收集与注释,出现了一个研究传统数学的高潮。其中能突破旧有框框并有发明创造的有焦循、汪莱、李锐、李善兰等。他们的工作,和宋元时代的代数学比较是有进步的;和西方代数学比较,在时间上晚了一些,但这些成果是在没有受到西方近代数学的影响下独立得到的。

  与传统数学研究出现高潮的同时,阮元与李锐等编写了一部天文数学家传记—《畴人传》,收集了从黄帝时期到嘉庆四年已故的天文学家和数学家270余人(其中有数学著作传世的不足50人),和明末以来介绍西方天文数学的传教士41人。这部著作全由“掇拾史书,荃萃群籍,甄而录之”而成,收集的完全是第一手的原始资料,在学术界颇有影响。

  1840年鸦片战争以后,西方近代数学开始传入中国。首先是英人在上海设立墨海书馆,介绍西方数学。第二次鸦片战争后,曾国藩、李鸿章等官僚集团开展“洋务运动”,也主张介绍和学习西方数学,组织翻译了一批近代数学著作。

  其中较重要的有李善兰与伟烈亚力翻译的《代数学》《代微积拾级》;华蘅芳与英人傅兰雅合译的《代数术》《微积溯源》《决疑数学》;邹立文与狄考文编译的《形学备旨》《代数备旨》《笔算数学》;谢洪赉与潘慎文合译的《代形合参》《八线备旨》等等。

  《代微积拾级》是中国第一部微积分学译本;《代数学》是英国数学家德·摩根所著的符号代数学译本;《决疑数学》是第一部概率论译本。在这些译著中,创造了许多数学名词和术语,至今还在应用,但所用数学符号一般已被淘汰了。戊戌变法以后,各地兴办新法学校,上述一些著作便成为主要教科书。

  在翻译西方数学著作的同时,中国学者也进行一些研究,写出一些著作,较重要的有李善兰的《尖锥变法解》《考数根法》;夏弯翔的《洞方术图解》《致曲术》《致曲图解》等等,都是会通中西学术思想的研究成果。

  由于输入的近代数学需要一个消化吸收的过

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