數(shù)學的歷史小故事
數(shù)學的歷史小故事1
祖沖之(公元429-500),字文遠,是我國古代南北朝時代南朝杰出的科學家,原籍是范陽郡遒縣(今河北萊源縣),因戰(zhàn)亂,他的祖先遷居江南。公元429年,祖沖之誕生在南方宋朝一個士大夫的家庭。這家有幾代研究歷法,祖父掌管土木建筑,也懂得一些科學技術(shù),所以祖沖之從小就有機會接觸家傳的科學知識,他少年時代就開始鉆研古代的經(jīng)典。思想機敏。勇于創(chuàng)新,勤奮地學習,對各種事物敢于大膽設想,勇于創(chuàng)新,并且勤于實踐。他搜集和閱讀了大量有關天文、數(shù)學等方面的書籍與文獻資料,并經(jīng)常進行精密的測量和仔細的推算。就象自己說的那樣;“親量圭尺,躬察儀漏,目盡毫厘,心軍籌策”。由于他既崇尚抽象的理論,又注重理論的應用,突破了天命論、神秘主義的桎梏,敢于實踐,勇于改革,因此在當時勞動人民創(chuàng)造的高度發(fā)達的物質(zhì)財富的基礎上,取得了不少有價值的科學成果,特別是天文歷法和數(shù)學方面的成就更為突出。
我國古代曾經(jīng)長期采用“十九年七閏月”的方法作為歷法來計算陰歷。祖沖之經(jīng)過仔細推算和研究,發(fā)現(xiàn)這種歷法雖然可以使兩種(陰歷和陽歷)天數(shù)大致相符,但還不夠精確,過了二百年就會相差一天。因此,他決心打破傳統(tǒng)觀念改革閏法?偨Y(jié)了前人經(jīng)驗,經(jīng)反復實驗,科學計算,改為第三百九十一年中有一百四十四個閏年。這樣就相當精確了。他在一文歷法中的另一重大成就是在歷法計算中第一次應用了歲差,即指地球圍繞太陽運行五周,不可能完全回到上一年的冬至點的現(xiàn)象。他算出了歲差為四十五年十一個月后退一度(一度等于60分),并在他的《大明歷》中加以應用。雖然尚不夠準確,但這在天文學史上卻是一個空前的創(chuàng)舉。為了使歷法更精確,他還算出交點月,即月亮連續(xù)兩次經(jīng)過黃白交點所需的時間是27。21223日,這與現(xiàn)代測得的21。21222日極相近似。這為準確地算日食月食婦生的.時間創(chuàng)造了條件。
在上述基礎上,他制成了當時最科學的歷法——《大明歷》。那時他才三十三歲,公元462年,他把《大明歷》交給朝廷,請求予以頒行。但遭到以貴族官僚戴法興為首的堅決反對。戴法興是一個很有權(quán)勢的人物,又稍稍懂一點歷史,但思想非常保守,戴硬說太陽轉(zhuǎn)動一周(實際上是地球繞太陽一周)的時間有快有慢,沒有規(guī)律。祖沖之反駁說:“太陽的轉(zhuǎn)動是有一瞇規(guī)律的,這是有事實根據(jù)的”。戴又說:“日月星辰的快慢變化,凡人是測算不出的”。祖沖之說“這些變化并不神秘,只要人們進行精密的觀測和細致的推算,是完全可以算出來的。事實上人們已掌握了一定的規(guī)律”。把戴批駁得啞口無言,祖沖之終于擊敗了保守勢力,取取得最后勝利,然而直到他死后十年在他兒子祖恒再三推薦下,新歷法才在公元510年被正式采用。
祖沖之在數(shù)學研究方面,特別是在圓周率的研究上,做出了在數(shù)學史具有深遠影響的巨磊貢獻。古代最早求得的圓周率是“3”,西漢末年劉又得到3.1547的圓周率值。東漢的張衡算出3.1622的值,到了三國末年,數(shù)學家劉徽創(chuàng)造了用割圓術(shù)求得圓周率方法,得出3.141024的值。祖沖之地吸收了其中一些有的東西,又不為前人結(jié)論束縛,經(jīng)過自己的精密測算,算出圓周率值在3.1415926和3.1415927之間,并以22/7和355/113作為用分數(shù)表示圓周率的疏率和密率。這是世界上第一個最精確的圓周率,歐洲人奧托和安托尼茲直到公元1573年,才先后求出這個數(shù)值。實際上早在他們一千一百多年前,祖沖之就得到這個數(shù)值了,因而,日本數(shù)學家三上義夫主張稱名為“祖率”。
祖沖之在推算圓周率時,對九位數(shù)的大數(shù)目,需要反復進行包括加減乘除與開方等方法的運算五百三十次以上。而且當時他還是用籌碼(小竹棍)來計算的。從這里可以看出他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和堅韌不拔的毅力。
后來,祖沖之把數(shù)學上的研究成果寫成一本書,叫做“綴術(shù)”,內(nèi)容很豐富,可惜早已失傳了。
除了在天文、歷法和數(shù)學方面做出重大貢獻外,在他五十歲那年,曾經(jīng)仿制成功一輛指南車,這車子不管怎么轉(zhuǎn)動,車上木人的手總是指著南方。他又看到群眾用人力磨數(shù)值非常吃力,于是開動腦筋,反復實驗,制成了水碓磨。同時還制造成功一種“千里船”,經(jīng)過試驗,日行百余里。此外,他還懂得音樂,注過多種經(jīng)典。因而祖沖之可以說是我國古代杰出而又博學多才的一位科學家。
祖恒是祖沖之的兒子,字景爍,生卒年月已無可考。他也是一個博學多才的數(shù)學家,曾在公元504年、509年和510年三次上書建議采用祖沖之的《大明歷》,終于實現(xiàn)了父親的遺愿。
祖恒的主要工作是修補編輯祖沖之的《綴術(shù)》。
數(shù)學的歷史小故事2
數(shù)學史家把0稱作“哥倫布雞蛋”,這不僅是因為0的形狀像雞蛋,其中還含有深刻的哲理。凡事都是開創(chuàng)時困難,有人開了端,仿效是很容易的。0的出現(xiàn)就是一個典型的例子,在發(fā)明之前,誰都想不到,一旦有了它,人人都會用簡單的方法來記數(shù)。
我們知道,零不僅表示一無所有,它還有以下的一些意義;在位值制記數(shù)法中,零表示“空位”,同時起到指示數(shù)碼所在位置的作用,如304中的0表示十位上沒有數(shù);零本身還是一個數(shù),可以同其他的數(shù)一起參與運算;零是標度的起點或分界,如每天的時間從0時開始。
在古代巴比倫,楔形文字的零號已起到現(xiàn)今位值制中0號的作用,它一方面表示零位,另一方面也指明數(shù)碼的位置。然而他們還沒有把零看作一個數(shù),也沒有將它和“一無所有”這一概念聯(lián)系起來。
印度人對零的最大貢獻是承認它是一個數(shù),而不僅僅是空位或一無所有。婆羅摩笈多對零的運算有較完整的敘述:“負數(shù)減去零是負數(shù),正數(shù)減去零是正數(shù),零減去零什么也沒有;零乘負數(shù)、正數(shù)或零都是零。……零除以零是空無一物,正數(shù)或負數(shù)除以零是一個以零為分母的'分數(shù)”。每一個學過除法的人都知道,零不可以作除數(shù),因為如果a≠0而b=0,那就不可能存在一個C使得bc=a。這個道理盡人皆知,但在得到正確結(jié)論之前,卻經(jīng)歷了漫長的歷史。
我國自古以來就用算籌來記數(shù),早就用算籌來記數(shù),用的是10進位值制。巴比倫知道位值制,但用的是60進制。印度到公元595年才在碑文上有明確的10進位值制的記數(shù)法。位值制必須有表示零的辦法。起初,中國使用空格來表示零,后來以○表示零,后來印度的0就傳入了中國。
在我們眼里,零的存在是那么自然、簡潔,但就是這么一個簡單的零,卻也有這么一段頗不簡單的歷史。
數(shù)學的歷史小故事3
勒斯(古希臘數(shù)學家、天文學家)來到埃及,人們想試探一下他的能力,就問他是否能測量金字塔高度。泰勒斯說可以,但有一個條件——法老必須在場。第二天,法老如約而至,金字塔周圍也聚集了不少圍觀的'老百姓。秦勒斯來到金字塔前,陽光把他的影子投在地面上。
每過一會兒,他就讓人測量他影子的長度,當測量值與他身高完全吻合時,他立刻在大金字塔在地面上的投影處作一記號,然后再丈量金字塔底到投影尖頂?shù)木嚯x。這樣,他就報出了金字塔確切的高度。
在法老的請求下,他向大家講解了如何從“影長等于身長”推到“塔影等于塔高”的原理。也就是今天所說的相似三角形定理。
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