数的数学史?(4) 级数论上的成就:级数论在世界数学史上有着悠久的历史,中算家所论述的在此中占有一定位子。由高阶等差级数研究中发明了招差数、垛积数。(5) 纵横图说的研究:一些有名的纵横图(所谓方阵图)已经产生。那么,数的数学史?一起来了解一下吧。
学术界通常将数学发展划分为以下四个时期:数学形成时期、初等数学时期、变量数学时期、近现代数学时期。
一、数学形成时期;萌芽时期是最初的数学知识积累时期,是数学发展过程中的渐变阶段。这一时期的数学知识是零散的、初步的、非的,但是这是数学发展史的源头,为数学后续的发展奠定了基础。
这是人类建立最基本的数学概念的时期。人类从数数开始逐渐建立了自然数的概念,简单的计算法,并认识了最基本最简单的几何形式,算术与几何还没有分开。
中国历史悠久,发掘出来的大量石器、陶器、青铜器、龟甲以及兽骨上面的图形和铭文表明: 几何观念远在旧石器时代就已经在中国逐步形成。早在五六千年前,古中国就有了数学符号,到三千多年前的商朝,刻在甲骨或陶器上的数字已十分常见。
这时,自然数记数都采用了十进位制。甲骨文中就有从一到十再到百、千、万的十三个记数单位。这说明古中国也形成了数学的基本概念。
二、初等数学时期(公元前600年至17世纪中叶);初等数学时期从公元前五世纪到公元十七世纪,延续了两千多年、由于高等数学的建立而结束。
这个时期最明显的结果就是地创立了初等数学,也就是现在中小学课程中的算术、初等代数、初等几何(平面几何和立体几何)和平面三角等内容。
分数分别产生于测量及计算过程中。在测量过程中,它是整体或一个单位的一部份;而在计算过程中,当两个数(整数)相除而除不尽的时候,便得到分数。
一般可分为五期:
上古期:(2700B.C.~200B.C.)对数学有所创见的有伏羲氏、黄帝、隶首、缍等人。其成就归纳如下:
1. 结绳:最古的记数方法,传为伏羲所创。
2. 书器:一种最古的记数,传为隶首所创。
3. 河图,洛书:相传分别为伏羲、夏禹所作,是为最初的魔方阵。
4. 八卦:传为周公所创,是最初的二进制法。
5. 规矩:传为伏羲或缍所创,用以作方圆,测量田地与勘测水道。
6. 几何图案:在金石陶器、石器时代的陶片、周秦时代的彝器已有简单 的几何图形出现,其种类不下数十种。
7. 九九:即个位数乘法表,传为伏羲所创。古代数学家以九九之术作为初等数学的代表。
8. 技术方法:当时是以累积之方法记数,已有百……亿,兆等大数产生,都是以十进制的;也已有分数的产生。当时盛行的筹算,演变为后来的珠算术。
9. 算学教育:周朝时,把算数列为六艺之一,再小学时就受以珠算。
初等数学在此时期已有相当基础,算数与几何由于人类实际生活的需要已初步形成,但并无形成一定逻辑关联的。
数学发展具有阶段性,因此研究者根据一定的原则把数学史分成若干时期。目前学术界通常将数学发展划分为以下五个时期:
1.数学萌芽期(公元前600年以前);
2.初等数学时期(公元前600年至17世纪中叶);
3.变量数学时期(17世纪中叶至19世纪20年代);
4.近代数学时期(19世纪20年代至第二次世界大战);
5.现代数学时期(20世纪40年代以来)。
中国古代数学的成就与衰落
数学在中国历史久矣。在殷墟出土的甲骨文中有一些是记录数字的文字,包括从一至十,以及百、千、万,最大的数字为三万;司马迁的史记提到大禹治水使用了规、矩、准、绳等作图和测量,而且知道“勾三股四弦五”;据说《易经》还包含组合数学与二进制思想。2002年在湖南发掘的秦代古墓中,考古人员发现了距今大约2200多年的九九乘法表,与现代小学生使用的乘法口诀“小九九”十分相似。
算筹是中国古代的计算,它在春秋时期已经很普遍;使用算筹进行计算称为筹算。中国古代数学的最大特点是建立在筹算基础之上,这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。
但是,真正意义上的中国古代数学体系形成于自西汉至南北朝的三、四百年期间。《算数书》成书于西汉初年,是传世的中国最早的数学专著,它是1984年由考古学家在湖北江陵张家山出土的汉代竹简中发现的。《周髀算经》编纂于西汉末年,它虽然是一本关于“盖天说”的天文学著作,但是包括两项数学成就——(1)勾股定理的特例或普遍形式(“若求邪至日者,以日下为句,日高为股,句股各自乘,并而开方除之,得邪至日。”——这是中国最早关于勾股定理的书面记载);(2)测太阳高或远的“陈子测日法”。
无 理 数 的 发 现 —— 第 一 次 数 学 危 机
大约公元前5世纪,不可通约量的发现导致了毕达哥拉斯悖论.当时的毕达哥拉斯学派重视自然及社会中不变因素的研究,把几何、算术、天文、音乐称为"四艺",在其中追求宇宙的和谐规律性.他们认为:宇宙间一切事物都可归结为整数或整数之比,毕达哥拉斯学派的一项重大贡献是证明了勾股定理,但由此也发现了一些直角三角形的斜边不能表示成整数或整数之比(不可通约)的情形,如直角边长均为1的直角三角形就是如此.这一悖论直接触犯了毕氏学派的根本信条,导致了当时认识上?quot;危机",从而产生了第一次数学危机.
到了公元前370年,这个矛盾被毕氏学派的欧多克斯通过给比例下新定义的方法解决了.他的处理不可通约量的方法,出现在欧几里得《原本》第5卷中.欧多克斯和狄德金于1872年给出的无理数的解释与现代解释基本一致.今天中学几何课本中对相似三角形的处理,仍然反映出由不可通约量而带来的某些困难和微妙之处.第一次数学危机对古希腊的数学观阌屑?蟪寤鳌U獗砻鳎?负窝У哪承┱胬碛胨闶跷薰兀?负瘟坎荒芡耆?捌浔壤幢硎荆?纯梢杂杉负瘟坷幢硎境隼矗?娜ㄍ?匚豢?.负窝У纳矸萆?吡恕N;?脖砻鳎?本鹾途?椴灰欢?康米.评碇っ鞑攀强煽康模?哟讼@叭丝?贾厥友菀胪评恚?⒂纱私?⒘思负喂?硖逑担?獠荒懿凰凳鞘?枷肷系囊淮尉薮蟾锩?
无 穷 小 是 零 吗 —— 第 二 次 数 学 危 机
18世纪,微分法和积分法在生产和实践上都有了广泛而成功的应用,大部分数学家对这一理论的可靠性是毫不怀疑的.
1734年,英国哲学家、大主教贝克莱发表《分析学家或者向一个不信正教数学家的进言》,矛头指向微积分的基础--无穷小的问题,提出了所谓贝克莱悖论.他指出:"牛顿在求xn的导数时,采取了先给x以增量0,应用二项式(x+0)n,从中减去xn以求得增量,并除以0以求出xn的增量与x的增量之比,然后又让0消逝,这样得出增量的最终比.这里牛顿做了违反矛盾律的手续——先设x有增量,又令增量为零,也即假设x没有增量."他认为无穷小dx既等于零又不等于零,召之即来,挥之即去,这是荒谬,"dx为逝去量的灵魂".无穷小量究竟是不是零?无穷小及其分析是否合理?由此而引起了数学界甚至哲学界长达一个半世纪的争论.导致了数学史上的第二次数学危机.
18世纪的数学思想的确是不严密的,直观的强调形式的计算而不管基础的可靠.其中特别是:没有清楚的无穷小概念,从而导数、微分、积分等概念也不清楚,无穷大概念不清楚,以及发散级数求和的任意性,符号的不严格使用,不考虑连续就进行微分,不考虑导数及积分的存在性以及函数可否展成幂级数等等.
直到19世纪20年代,一些数学家才比较关注于微积分的严格基础.从波尔查诺、阿贝尔、柯西、狄里赫利等人的工作开始,到威尔斯特拉斯、戴德金和康托的工作结束,中间经历了半个多世纪,基本上解决了矛盾,为数学分析奠定了严格的基础.
悖 论 的 产 生 --- 第 三 次 数 学 危 机
数学史上的第三次危机,是由1897年的突然冲击而出现的,到现在,从整体来看,还没有解决到令人满意的程度.这次危机是由于在康托的一般集合理论的边缘发现悖论造成的.由于集合概念已经渗透到众多的数学分支,并且实际上集合论成了数学的基础,因此集合论中悖论的发现自然地引起了对数学的整个基本结构的有效性的怀疑.
1897年,福尔蒂揭示了集合论中的第一个悖论.两年后,康托发现了很相似的悖论.1902年,罗素又发现了一个悖论,它除了涉及集合概念本身外不涉及别的概念.罗素悖论曾被以多种形式通俗化.其中最著名的是罗素于1919年给出的,它涉及到某村理发师的困境.理发师宣布了这样一条原则:他给所有不给自己刮脸的人刮脸,并且,只给村里这样的人刮脸.当人们试图回答下列疑问时,就认识到了这种情况的悖论性质:"理发师是否自己给自己刮脸?"如果他不给自己刮脸,那么他按原则就该为自己刮脸;如果他给自己刮脸,那么他就不符合他的原则.
罗素悖论使整个数学大厦动摇了.无怪乎弗雷格在收到罗素的信之后,在他刚要出版的《算术的基本法则》第2卷末尾写道:"一位科学家不会碰到比这更难堪的事情了,即在工作完成之时,它的基础垮掉了,当本书等待印出的时候,罗素先生的一封信把我置于这种境地".于是终结了近12年的刻苦钻研.
承认无穷集合,承认无穷基数,就好像一切灾难都出来了,这就是第三次数学危机的实质.尽管悖论可以消除,矛盾可以解决,然而数学的确定性却在一步一步地丧失.现代公理集合论的大堆公理,简直难说孰真孰假,可是又不能把它们都消除掉,它们跟整个数学是血肉相连的.所以,第三次危机表面上解决了,实质上更深刻地以其它形式延续着.
以上就是数的数学史的全部内容,数学形成时期,这是人类建立最基本的数学概念的时期。人类从数数开始逐渐建立了自然数的概念,简单的计算法,并认识了最基本最简单的几何形式,算术与几何还没有分开。几何 第二时期编辑 初等数学,即常量数学时期。