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唐代最高學府的數學教科書:四則運算難不倒、三次方程式也略懂略懂

唐代最高學府的數學教科書:四則運算難不倒、三次方程式也略懂略懂
圖片來源:維基百科

我們想讓你知道的是

《算經十書》中用過的數學名詞,如分子、分母、開平方、開立方、正、負、方程式等等,都一直沿用到今天,有的已有近兩千年的歷史了。這十本書可以說是中國古代算術的集大成之作。

中國古代的數學成就也是中國的輝煌之一,不論是算出圓周率、或者是複雜的星相曆法。而唐代國子監內設立算學館,置博士、助教指導學生學習數學,唐高宗顯慶元年,規定《周髀算經》《九章算術》《孫子算經》《五曹算經》《夏侯陽算經》《張丘建算經》《海島算經》《五經算術》《綴術》《緝古算經》十部漢、唐一千多年間的十部著名數學著作作為國家最高學府的算學教科書,用以進行數學教育和考試,後世通稱為《算經十書》。

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圖片來源:維基百科
《周髀算經》日高圖。(圖片來源:維基百科《周髀算經》
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《周髀算經》七衡圖。(圖片來源:維基百科《周髀算經》

這十部算書,以《周髀算經》為最早,但不知道作者是誰。據考證,它成書的年代當不晚於西漢後期。《周髀算經》不僅是數學著作,更確切地說,它是講述當時的一派天文學學說—「蓋天說」的天文著作。就其中的數學內容來說,書中記載了用勾股定理來進行的天文計算,還有比較複雜的分數計算。當然不能說這兩項算法都是到公元前一世紀才為人們所掌握,它僅僅說明在現在已經知道的資料中,《周髀算經》是比較早的記載。

對古代數學的各個方面全面完整地進行敘述的是《九章算術》,它是十部算書中最重要的一部。它對以後中國古代數學發展所產生的影響,正像古希臘歐幾里得《幾何原本》對西方數學所產生的影響一樣,是非常深刻的。《九章算術》在一千幾百年間被中國直接用作數學教育的教科書。它還影響到國外,朝鮮和日本也都曾拿它當作教科書。《九章算術》內容豐富,題材廣泛,共九章,分為二百四十六題二百零二術。對於分數的意義、性質、四則運算論述完備。

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四庫全書海島算經。(圖片來源:維基百科《海島算經》)
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《古今圖書集成》窺望海島之圖。(維基百科:海島算經

《算經十書》中的第三部是《海島算經》,它是三國時期劉徽所作。書名是因著第一題「今有望海島」,取名為《海島算經》。這部書中講述的都是利用標竿進行兩次、三次、最複雜的是四次測量來解決各種測量數學的問題。這些測量數學,正是中國古代非常先進的地圖學的數學基礎。此外,劉徽對《九章算術》所作的註釋工作也是很有名的。一般地說,可以把這些註釋看成是《九章算術》中若干算法的數學證明。劉徽注中的「割圓術」開創了中國古代圓周率計算方面的重要方法,他還首次把極限概念應用於解決數學問題。《算經十書》的其餘幾部書也記載有一些具有世界意義的成就。例如《孫子算經》中的「物不知數」問題,《張丘建算經》中的「百雞問題」(不定方程式問題)等等都比較著名。而《緝古算經》中的三次方程式解法,特別是其中所講述的用幾何方法列三次方程式的方法,也是很具特色的。

《綴術》是南北朝時期著名數學家祖沖之的著作。很可惜,這部書在唐宋之際公元十世紀前後失傳了。宋人刊刻《算經十書》的時候就用當時找到的另一部算書—《數術記遺》來充數。祖沖之的著名工作:關於圓周率的計算,記載在《隋書.律歷志》中。

《算經十書》中用過的數學名詞,如分子、分母、開平方、開立方、正、負、方程式等等,都一直沿用到今天,有的已有近兩千年的歷史了。這十本書可以說是中國古代算術的集大成之作。

本文經知史授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:楊之瑜