《九章算术》第二章“粟米”Ⓟ
中国数学史上有一部堪与欧几里得《几何原本》相媲美的著作,这就是历来被尊为算经之首的《九章算术》。《九章算术》是中国古代最重要的数学著作。它成书时间大约是在公元100年,至于作者是谁,如今已无法查证。现代学者认为它是上承先秦数学发展的源流,到汉代又经过许多学者的删补修订才最后成书的。它的成书,标志着中国古代数学独特体系的形成,这种体系的特点是:以数学应用为框架结构;以算法为主要内容;以数学模型为广泛采用的方法。
《九章算术》采用“实用问题集”的表述形式,全书共收入246个数学问题(大多是与当时社会生活有关的实用性问题),共九章。各章涉及的主要内容如下:第一章“方田”(38问),分数四则算法和各种面积公式;第二章“粟米”(46问),粮食交易的比例方法;第三章“衰分”(20问),比例分配的算法;第四章“少广”(24问),开平方法和开立方法;第五章“商功”(28问),各种体积公式和工作量的分配算法;第六章“均输”(28问),赋税的平均负担的计算法及各种算术难题;第七章“盈不足”(20问),盈亏类问题解法及其应用;第八章“方程”(18问),多元一次方程组解法和正负术的介绍;第九章“勾股”(24问),直角三角形解法和一些测量问题的解法。
《九章算术》之所以如此备受尊崇,绝非浪得虚名,且看它的这些成果:
(1)在算术方面,《九章算术》主要涉及分数运算、比例问题和“盈不足术”。
《九章算术》在世界上最早系统地叙述了分数运算。在其第二章、第三章、第六章中有许多比例问题,这在世界上也是比较早的。
至于盈不足术,则是解所谓“盈亏类问题”的一种算法。采用现代数学符号,一种典型的盈亏类问题可叙述为:设有若干人合伙买一件价格确定的东西,如果每人出钱 a 1 ,则总钱数比定价多出 b 1 ,如果每人出钱 a 2 ,则总钱数比定价少 b 2 ;问每人应出多少钱,有多少人,该东西定价多少。《九章算术》直接给出了此类问题的算法。
(2)在几何方面,《九章算术》总结了生产、生活中大量的几何知识,在“方田”“商功”和“勾股”章中提出了很多面积、体积的计算公式和勾股定理的应用。
刘徽注《九章算术》Ⓟ
(3)在代数方面,主要有线性方程组的解法、开平方、开立方、一般二次方程的解法等。“方程”一章在全世界首次引入了负数及其加减运算的法则。《九章算术》中对线性方程组的解法,是利用算筹排布方程的系数并进行变换来求解的,这与现代数学中的线性代数思想非常类似。
《九章算术》对中国古代数学产生了巨大的影响,唐、宋两代都由政府明令规定为教科书。中国古代的数学家也大多从《九章算术》开始学习和研究数学。《九章算术》之后的许多中国古代数学著作,不仅在思想体系上受其影响,而且有许多就是《九章算术》的注释或研究。其中魏晋时期刘徽的注是最著名的。南宋杨辉、明代吴敬以及近代许多数学家的著作也与《九章算术》有关。
《九章算术》以应用为目的,书中的数学知识被用于解决各种实际问题,形成一个与古希腊数学完全不同的数学体系,它在隋唐时就已传入朝鲜、日本,现在更被译成日、俄、德、法等多种文字。可以说,《九章算术》是中国为世界数学发展作出的一项杰出贡献。