数学史重点内容汇总

别妄想泡我
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2021年02月16日 17:53
最佳经验
本文由作者推荐

碧螺春茶-

2021年2月16日发(作者:金鹰艺术节)


古埃及与古巴比伦部分



1


.



与其他 科学相比,数学是一门


积累性很强的学科


,它的许多重大理论都 是在继承和发展原有理论


的基础上发展起来的。如果我们不去追溯古今数学思想方法的演 变与发展,也就不可能真正理解


数学的真谛,


正确把握数学科学 发展的方向。


正如法国注明数学家庞加莱所说:


“如果我们想要 预


知数学的未来,最适合的途径就是研究数学这门科学的历史和现状。

< br>”



2


.



数学史 主要研究数学科学发生发展及其规律,简单地说就是研究数学的历史。它不仅追溯数学内


容,思想和方法的演变,发展过程,而且还探索影响这种过程的各种因素,以及历史上数学科学

< br>的发展对人类文明所带来的影响。


数学史的研究对象不仅包括具体的数学内容,< /p>


而且涉及历史学,


哲学,文化学,宗教等社会科学与人文科学内容 ,是一门


交叉性学科


。



3


.



学习数 学史的意义:首先,数学科学具有悠久的历史,与自然科学相比,数学更是积累性科学,


其概念和方法更具有


延伸性


。科学史


现 实性


还表现在为我们今日的科学研究提供经验教训和历史


借鉴, 遇见科学未来,使我们在明确科学研究方向上少走弯路或错路,为当今科技发展决策的制


定提供依据。同时总结我国数学发展史上的经验教训,对我国当今数学发展不无益处。因此,我

< br>国著名数学史家李文林先生曾经说过:不了解数学史就不可能全面了解数学科学。




其次,


数学史已经广 泛的影响着人类的生活和思想,


是形成现代文化的主要力量。


因 而数学


史是从一个侧面反映的人类文化史,又是人类文明史的最重要组成部分。许多历史 学家通过数学


这面镜子,了解古代其他主要


文化的特征和价值取 向


。




再者,


仅凭数学教材的学习,


难以了解数学的原貌和 全景,


同时也忽略了那些被历史淘汰掉


的但对现实科学或许有用 的数学材料和方法,而弥补这方面不足的最好途径就是学习和研究数学


的历史。同时,数 学史是一门


文理交叉学科


。通过对数学史的学习和研究,既可以 使数学类专业


的学生在接受数学专业训练的同时,获得人文科学方面的修养;也可以使文 科或其他专业的学生


了解数学的概貌


,获得数理方面的修养。此 外,历史上数学家的业绩与品德也会在青少年的


人格


培养


上发挥十分重要的作用。



4


.



保存至 今有关数学的纸草书主要有两种:


一种是陈列于英国大不列颠博物馆东方展室的


兰德纸草


书


,


由英国人 兰德


1858


年搜集到的;


另一种是收 藏于俄国莫斯科美术博物馆的


莫斯科纸草书


,

< br>由


俄罗斯人郭列尼舍夫


1893


年搜到的。两份纸草书都是公元前


2000


年前后的作品,为古 埃及人记


录一些数学问题的问题集。兰德纸草书长


544cm< /p>


,宽


33cm,


共载有

< br>85


个问题,莫斯科纸草书长


544cm


,宽


8cm


,共载有


25


个问题。



5


.



古埃及 人使用的是十进记数制,并且有数字的专门符号,古埃及人的记数系统是叠加制而不是位


值制。即,


十进叠加记数制


。



6


.



古埃及 纸草书中出现的“计算若干”的问题,实际上相当于方程问题,他们解决这一问题的方法


是


试位法


。



7


.



古


埃


及


人


通


过


具


体


问


题


说


明


了

< br>高


为


h,


底

边


长


为


a


和


b


的


正


四< /p>


棱


台


的


体


积


公


式


是

< p>
V=1/3(a*a+a*b+b*b)*h


著名得数学史家贝尔形象的将 这一古埃及数学杰出称为


“最伟大的埃及金


字塔”


。



8


.



古巴比 伦使用的文字称为


楔形文字


;古巴比伦的记数采用


60


以下十进制,


60


以上


60


进位值制


。



9


.



我 们介绍古巴比伦和古埃及的数学,可以看出,他们的内容都与那个地区的社会和生活的需要密

切相关。


古巴比伦人对天文学的研究比较感兴趣


,因此,相 对而言,他们的以


60


进位记数法为基


础的的算术与代数较为领先。


而


古埃及人偏重于测量与建筑施工


,


因而他们的几何成果比较突出。


这些 表明,数学从他的萌芽之日起,就是以


实际需要为基础的


,离开 了实际需要,数学研究就缺


少了直接动力,数学也就不能迅速发展了。需要指出的是,在 古巴比伦或古埃及的数学中,虽然


出现了一些令人信服的数表和重要的公式,但他们的数 学知识还仅仅表现为对于一些实际问题观


察的结果以及某些经验的积累,


数学学科所特有的逻辑思维与理论概括甚至还未被他们察觉


,更


谈不上掌握了。在古埃及和古巴比伦时代,数学还只是作为一种用来处理日常生活中遇到的计算


与度量的问题的工具或者方法,


其所给的仅仅是


“如此去做”


,


而基本没有涉及到


“为 什么这样做”


,


这标志着他们的数学还远没有进入到理性思维的 阶段,因此,从这个意义上来讲,数学作为一门


学科还远远没有建立起来,正如美国著名 数学史家


M


。克莱因在《古今数学思想》一书中所说的


那样,


“按这个标准说,


埃及人和巴比伦人好比 粗陋的木匠,而希腊人则是大建筑师。


”真正科学


意义下的理性 数学,是由希腊人为我们提供的。



古希腊部分



10.


希腊数学达到了欧洲数学的顶峰。



11.


公元前


6---3

< p>
世纪期间希腊出现的最有影响的学派:


爱奥尼亚学派、

毕达哥拉斯学派、


巧辩学派、


柏拉图学派。




12.


泰勒斯——


(


1


)希腊七贤之首




(


2


)享有“希腊科学之父”创立了古希腊历史上第一个数学学派——爱奥尼亚学派




(


3


)发现命题:


a


圆被任意 直径二等分;


b


等腰三角形的两底角相等;

c


两条直线相


交,对顶角相等;


d


两个三角形,有两个角和一条边对应相等,则这两个三角形


全等 ;


e


内接于圆的角必为直角。其中“内接于圆的角必为直角”称 为泰勒斯定


理




(


4


)


泰勒斯 将逻辑学中的演绎推理引入了数学,


奠定了数学的基础,


使他获 得了第一


位数学家和论证几何学家鼻祖的荣誉。被西方学者称为“测量学的鼻祖”


。



13.


毕达 哥拉斯学派创始人为


毕达哥拉斯


。有许多的几何成就,其信条却 是“万物皆数”


。将


1


命名

< p>
为“原因数”


。




他们信奉和崇拜


10


,认为

< p>
10


是完美和谐的标志。



14


.


完全数

:一个数等于其(除本身以外的)全部因子之和;如


28=1+2+4+7+14



盈数


:一个数大于其(除本身 以外的)全部因子之和;如


10


》


1+ 2+5




亏数


:一个数小于其(除本身以外的)全部因子之和;如


12


《


1+2+3+4+6



亲 和数


:两个数中任一个数(除本身以外的)全部因子之和都等于另一个数;




如:


220


的因子和


1+2+4+5+10+20+22+44+ 55+110=284


;


284


的因子 和


1+2+4+71+142=220.


费马发现(


17926


和


18416


)笛卡尔发现第三对;瑞士数学家欧拉发现了


30


到


60


对;


16


岁男孩帕 加尼尼


1886


年发现(


1184


和


1210


)




形数


:


(形与数的结合物)图形中点的个数。三角形形数


=1/2n(n+1)


;正方形形数


=n*n


;正五边

形的形数


n/2(3n-1).




梅森数


:


2


的


n


次方减


1


;如果


2


的


n


次方减


1


是


素 数


,则


2


的


n -1


次乘以(


2


的

n


次减


1


)是

完


全数



15


.


按照“

万物皆数


”的观点,毕达哥拉斯学派相信:任何量都可以表示成两个整数之比(即某 个


有理量)


。这在几何上相当于对于任何两条给定的线段,总能 找到第三条线段作


为单位线段,


将所给定的两条线段划分为整数 段,


称这样的两条线段为


“


可公度


量


”


,即有公共的度量单位。



16.


巧辩学派的


三 大尺规作图问题


——只允许用圆规和直尺做一个正方形,使其与给定的圆面积相


等;


(化圆为方)




给定立方体的一边,求作另一立方体之边,使后者体积两倍于前者


体积;


(倍立方)




三等分任一已知角。


(三等分角)



17. 2000


多年来,三大问题的研究花费了人们的大量 心血。直至


1831


年,法国数学家万采尔首先


证明了倍立方问题和三等分任意角问题不能用尺规作图来解决,


接着德国数学家


林德曼于


1882


年又证明了∏的超越 性,因而否定了用尺规化圆为方的可能性,


这


三大问题才彻底得 以解决


。



18.


柏拉图学派杰出数学家


欧多克索斯


——



(


1


)数学成果成为欧几里 得《几何原本》


5


、


6


、


7


卷的主要内容




(


2

< p>
)运用公理法建立了比例理论,处理了“不可公度量”即无理数问题




(


3

< p>
)引入了“量”的概念



< /p>


(


4


)定义了两个量之比和比例即两个比 相等的关系




(


5


)进一步完善了安蒂丰的“穷竭法”


,并将“穷竭法”改造成为一种严格的证明方法




(


6


)研究了“中末比”问题;解决了 立方倍积的问题



19.


欧多克索 斯的学生


梅奈赫莫斯(柏拉图学派)——


圆锥曲线理论的创始人



20.



亚里士多德


(柏拉图学派)——



(


1


)建立了形式逻辑学,把形式逻辑学规 范化系统化,使之上升为一门学科



(


2


)提出了矛盾律、排中律等思维的规律




(


3

< p>
)把逻辑学理解为论证的学问




(


4


)研究了三段论法的格和规则




(


5


)著作中有许多的几何定理:多边形外角之和等于四直角;在包围给定面积的 所有平


面图形中圆的周长最小。



21.


亚历山大时期的数学发展有两个方向


——




(


1


)沿着毕达哥拉斯、柏拉图开辟的方向,继续致力于纯粹数 学理论的研究,并使之系


统化,其代表人物有欧几里得、阿波罗尼斯。

< br>



(


2< /p>


)以阿基米德为代表,致力于研究数学与天文、物理、力学、光学等学科的结合,在


继承古典时期研究成果的基础上,不断开拓新的领域。




其中,阿基米德、欧几里得、阿波罗尼 斯并称亚历山大时期的三大数学巨人。





22.



欧几里得——


(


1


)勤奋的学者,以满 腔的热情将以雅典为代表的希腊数学成果,运用欧多克索


斯曾经部分采用过的严密的逻辑 方法重新编纂成书。为


此,


他首先收集整理已有的数学成果,< /p>


以命题的形式作出


表述,


完善前人的各种 定理并予以重新证明,


使其达到无


懈可击的地步。


然而,


他做出了自己的伟大创造:


对定义

< p>
进行筛选,


选择出具有重大意义的公理,


逻辑的严 密的按


演绎方式组织命题及其证明,


最后形成了


具有公理化结构


和严密逻辑体系的《几何原本》


,是在 公元前


300


年左右


完成的。




(


2


)对天文学和光学都有研究,其他纯数学著作《数据》

< p>
、在《几何原本》基础


上进一步研究几何学的一本问题集,


共


95


个问题;


《论图


形的分割》


,


研究将图形分割后成比例的问题 ,


共


36


个问


题。



23.


《几何原本》中


第五公设


——若一直线与两直线相交,且同侧所交两内角和小于两直 角,则两


直线无限延长后必相交于该侧的一点。



24.


《几何原本》——


古希腊数 学家欧几里得的一部不朽之作,是月


300


年来希腊数学成果、 方法、


思想和精神的结晶,


其内容和形式对几何学本身和数学逻


辑的发展有着巨大的影响。


自它问世之日起,

< br>在长达二千


多年的时间里一直盛行不衰。


它经历多次修订 和翻译,


自


1482


年第一次印刷本出 版后,至今已有一千多种不同的


版本,除了《圣经》外,没有任何其他著作,其研究、使


用和传播之广泛,能够与《几何原本》相比。但《几何原


本》超 越民族、种族、宗教信仰、文化意识方面的影响,


却是《圣经》所无法比拟的。




诚 然,正如现代数学家所指出的那样,


《几何原本》存在着一些结构上的缺陷,

< p>
但这丝毫无损于这部著作的崇高价值,他的影响之深远,


使得欧几里得与几 何学几乎成了同义词。


它集中体现了希


腊数学所奠定的数学思想 、


数学精神,


是人类文化遗产中


的瑰宝 。



25


.



阿基米德


——用力学的方法探索数学结论的基本思想是:为了找 出所求图形的面积和体积,可


将它分成很多窄的平行条和厚的平行层,

< br>接着,


将这些条


或层挂在杠杆的一端,

< br>使它平衡与体积和重心为已知的图


形,


利用杠杆平衡原理 及已知图形的面积、


体积,


便可探


求出 未知图形的面积和体积来。



26


阿波罗尼斯—


—《圆锥曲线》


P33


页



27.


希腊数学的衰落——自阿 波尼洛斯之后开始走下坡路,但也有些数学成就。代数的进展时产生


了代数符号,


第一次提出代数符号的是丢番图,


其主要著


作 是《算术》


,堪称古代数学的典籍。丢番图引入了


1

< p>
—


—


6


次幂的符号。丢番 图是该时期解代数方程的大师,在


《算术》中,绝大多数问题是不定方程,考察的范围是


1


——


4


次,


在解题时,


丢番图经常以高超的技巧利用公式。



28.


托勒密在总结希帕恰斯和梅乃劳斯工作的 基础上,写成三角学的最早系统性的论著


《天文学大


成》简称《 大成》


。



印度部分



29.



摩诃毗罗


——著《数学九章》


,其内容只要是算术运算,开平方,和开立方,二次方程及组合问


题, 也讲到解二次不定方程等。



30.



婆什伽罗


——对天文学和数学都有研究,


是古代印度最著名的数学家,


著有


《丽罗娃提》


和


《算


法本原》


。这两部著 作除了整理前人的成果之外还论述了


有理数的四则运算、


线性方 程组和不定方程。


他指出二次


方程有两个根,并对形如


Cx*x+1=y*y


的二次不定方程提


出解法 。



31.


在印度数学中最值得称 道的是


印度数码和


10


进位值制记数法


。


人们所说的阿拉伯数码实际上最


早是 由印度人发明的,


这是她们对数学乃至整个人类文化


的重要贡献 。



32.


印度人很早就引入了< /p>


负数。


婆罗门笈多在


628


年左右系统地给出了负数四则运算的正确法则,


婆什伽罗又在《根

< p>


的计算》中又进一步讨论了负数,他把负数叫做“负债”或“损失”


,并用在数码中加一点表示负


数,在数码的



右下角加一点表示减号。不过,当一个问题得出正负两个解时,他会解释说“负数解不合 适,因为


人们不赞成负



数,故应舍弃”


。



阿拉伯部分



33.


阿尔·花拉子米


——(


1


)出 生于花拉子米城,并以此得名,曾担任过阿拔斯王朝第五代哈里发


的司书官,以博古通今 著称。他仔细研究过印度天文学,


并根据印度天文表中的资料,


编辑了阿拉伯最古老的天文


表。



(< /p>


2


)他写的书涉及天文、历法、算术、代数等多个领域,其中最著 名的是


《代


数学》


。

< br>这本书无论在内容还是风格上都代表了一个新的起


点,首先把代数学作为一门有别 于其他学科的、独立的数学


分支来处理。此书内容分为三个部分


:


第一部分讲述现代意


义下的初等代数;第二部分论及各种实用 算术问题;第三部


分列举了有关继承遗产的各种类型的问题。



(


3


)花拉子米知道二次方程有两个根 ,但是他只取正根,放弃负根和零根。


正因为系数和根都限取正数,所以无法将


6


种类型的方程联


系起来。但在花拉子米的著作 中,一个代数式中的项即可指


数(包括无理数)也可指几何量,这正是优于希腊代数的地


方。



(


4< /p>


)花拉子米采取演算与论证并举的方式来阐述解方程的过程。


< /p>


(


5


)他在讨论了


6


种类型的方程后指出:通过“复原”与“对消”两种变换,


可将其他形式的一次、二次方程化为这


6


种标准方程。



(


6


)另一本著作《 算术》介绍印度数码的计算方法,通过这本书,欧洲人才


了解到印度的数码和记数系统。



(


7


)


放弃了符号



(


8


)


《算术》中给


出了“


0


”


,以及


0


在十进位制数值中的作用及其运算规则


,

碧螺春茶-


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碧螺春茶-


碧螺春茶-


碧螺春茶-


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