南宋数学家秦九韶的故事

南宋数学家秦九韶的故事
南宋,数学家秦九韶(公元1202~1261年)在1247年(淳佑七年)着成『数书九章』十八卷.全书共81道题,分为九大类:大衍类、天时类、田域类、测望类、赋役类、钱谷类、营建类、军旅类、市易类。这是一部划时代的巨着,它总结了前人在开方中所使用的列筹方法,将其整齐而有系统地应用到高次方程的有理或无理根的求解上去,其中对「大衍求一术」﹝一次同余组解法)和「正负开方术」﹝高次方程的数值解法)等有十分深入的研究。其中的”大衍求一术”﹝一次同余组解法),在世界数学史上占有崇高的地位。在古代<孙子算经>中载有”物不知数”这个问题,举例说明:有一数,三三数之余二,五五数之余二,七七数之余二,问此数为何?这一类问题的解法可以推广成解一次同余式组的一般方法.奏九韶给出了理论上的证明,并将它定名为”大衍求一术”。
  秦九韶(生卒年不详,活动期约在13世纪)中国南宋数学家,字道古,四川人,著有《数书九章》(1247年)18卷。对大衍求一数(整数论中的一次同余式解法)和“正负开方术”(数字高次方程的求正根法)等都有深入的研究。中国自古以来就使用十进位制计数法,一些实用的计量单位也采用十进制,所以很容易产生十进分数,即小数的概念。第一个将这一概念用文字表达出来的是魏晋时代的刘徽。他在计算圆周率的过程中,用到尺、寸、分、厘、毫、秒、忽等
7个单位;对于忽以下的更小单位则不再命名,而统称为“微数”。到了宋、元时代,小数概念得到了进一步的普及和更明确的表示。杨辉《日用算法》(1262年)载有两斤换算的口诀:“一求,隔位六二五;二求,退位一二五”,即1/16=0 0625;2/16=0 125。这里的“隔位”、“退位”已含有指示小数点位置的意义。秦九韶则将单位注在表示整数部分个位的筹码之下,例如:—Ⅲ—Ⅱ表示13.12寸寸是世界上最早的小数表示法。在欧洲和伊斯兰国家,古巴比伦的六十进制长期以来居于统治地位,一些经典科学著作都是采用六十进制,因此十进制小数的概念迟迟没有发展起来。15世纪中亚地区的阿尔卡西(?~1429)是中国以外第一个应用小数的人。欧洲数学家直到16世纪才开始考虑小数,其中较突出的是荷兰人斯蒂文(1548~1620),他在《论十进制》(1583年)一书中明确表示法。例如把5.714记为:5◎7①1②4③或5,7'1''4'''。而第一个把小数表示成今日世界通用的形式的人是德国数学家克拉维斯(1537~1612),他在《星盘》(1593年)一书中开始使用小数点作为整数部分与小数部分之间的分界符。浙江实用医学
王梓坤的成材故事
  王梓坤教授是数学家,对自然科学有着通透的理解。因此,无论纵论历史还是横看风云,
他所引证的大都是自然科学史上的典型事例。但是,"以人为本"的理念又驱使王梓坤教授不得不对科学史上的成败得失作令人警醒的思考,诸如:研究过引力问题的科学家很多,为什么不是别人,恰恰是牛顿作出了惊人的贡献?1774年普利斯特里加热得到了新的气体--氧气,然而他固守"燃素论",对新气体作了错误解释。普利斯特里明明走到了真理面前,为何又会当面错过了它?19世纪下半叶,人们对不少化学元素的性质已很了解,但对它们之间的关系及整个自然界元素结构的破译,为什么不是别人,而是俄国的门捷列夫?门捷列夫化学元素周期律从理论上预言了一些当时尚未寻到的元素……这一系列疑问,使王梓坤教授的思考进入了一个全新的境界--寻人才成长的道路与科学研究方法后面的规律。
  上卷,王梓坤教授广引博证,从中国古代四大发明,到万有引力、相对论、量子论、生物进化论、元素周期表的卓越发现,从自然科学到人文科学,从宏观到微观,海阔天空,论古道今,纵横驰骋。从近百位中外名家成败得失中,揭示了成才的规律。读者为能在王教授指引下畅游知识海洋而快慰,为能领略到王教授诗一般的语言和文采而感到舒适。
   下卷从探寻优生优育(《嗜酒之深醉酒之频--陶渊明的悲剧》),到育人应遵循科学规律,切忌操之过急和拔苗助长,令孩子失去金童年(《名扬千载与泯然众人--神童的故
事》)的警策;从优秀人才成长过程大抵从"精于一"始,逐步发展成"精于博"的规律的揭示;从《天才出于勤奋》、《祖冲之的老师是谁》的治学之道,到《评文论史便神飞》对培养通才的呼唤和诠释;从对"科教兴国"治国之策(《教育强国赋》)的理解,到尊师重教(《教育之火》)的理念,充分表达了王教授对教师职业的挚爱与敬重。
    王教授"寻"步履中很显眼的脚印是对科研方法的追寻,因为这同成才是相辅相成的。诸如《齐物以逍遥--论简单明确》、《人与自然的智力角逐--自然科学研究的一般方法》、《精神的浩瀚想象的活跃心灵的勤奋--再论爱因斯坦的科研方法》诸篇都是神来之笔,不仅思想新颖、文字精湛,还处处透射出他所寻到的"创新"亮点。而对已经"成才"的当代领导,则语重心长地写了一篇《领导学第一章--读〈领导人〉》,提出了"怎样才能成为一位好领导"的课题,这其实也是人才学研究上的一个"盲点",是相当重要的组成部分。寻真理是人类永恒的主题。没有过时的真理,只有永恒的真理;人类寻真理的脚步永远也不会停止,永远也没有止境。
元代数学家杨辉的故事
 杨辉,字谦光,汉族,钱塘(今杭州)人,中国古代数学家和数学教育家,生平履历不
详。由现存文献可推知,杨辉担任过南宋地方行政官员,为政清廉,足迹遍及苏杭一带,他署名的数学书共五种二十一卷。他是世界上第一个排出丰富的纵横图和讨论其构成规律的数学家。与秦九韶、李治、朱世杰并趁称宋元数学四大家。
  杨辉一生留下了大量的著述,他著名的数学书共五种二十一卷,它们是:《详解九章算法》12卷(1261年),《日用算法》2卷(1262年),《乘除通变本末》3卷(1274年,第3卷与他人合编),《田亩比类乘除捷法》2卷(1275年),《续古摘奇算法》2卷(1275年,与他人合编),其中后三种为杨辉后期所著,一般称之为《杨辉算法》。他非常重视数学教育的普及和发展,在《算法通变本末》中,杨辉为初学者制订的"习算纲目"是中国数学教育史上的重要文献。
  杨辉在《详解九章算法》一书中还画了一张表示二项式展开后的系数构成的三角图形,称做“开方做法本源”,现在简称为“杨辉三角”。mapgis6.7
  杨辉的故事
  说起杨辉的这一成就,还得从偶然的一件小事说起。
  一天,台州府的地方官杨辉出外巡游,路上,前面铜锣开道,后面衙役殿后,中间,大轿抬起,好不威风。迷人的春天慷慨地散布着芳香的气息,带来了生活的欢乐和幸福。杜鹃
隐藏在芒果树的枝头。用它那圆润、甜蜜、动人心弦的鸣啭来唤醒人们的希望。成的画眉鸟像迎亲似的蹲在树的枝丫上,发出婉丽的啼声。楝树、花梨树和栗树都仿佛被自身的芬芳熏醉了。杨辉撩起轿帘,看那杂花生树,飞鸟穿林,真乃春怡人淡复浓,唤侣黄鹂弄晓风。更是一年好景,旖旎风光。走着、走着,只见开道的镗锣停了下来,前面传来孩童的大声喊叫声,接着是衙役恶狠狠的训斥声。杨辉忙问怎么回事,差人来报:“孩童不让过,说等他把题目算完后才让走,要不就绕道。”杨辉一看来了兴趣,连忙下轿抬步,来到前面。衙役急忙说:“是不是把这孩童哄走?”杨辉摸着孩童头说:“为何不让本官从此处经过?”孩童答道:“不是不让经过,我是怕你们把我的算式踩掉,我又想不起来了。”“什么算式?”“就是把1到9的数字分三行排列,不论直着加,横着加,还是斜着加,结果都是等于15。我们先生让下午一定要把这道题做好。我正算到关键之处。”杨辉连忙蹲下身,仔细地看那孩童的算式,觉得这个数字,从哪见过,仔细一想,原来是西汉学者戴德编纂的《大戴礼》书中所写的文章中提及的。杨辉和孩童俩人连忙一起算了起来,直到天已过午,俩人才舒了一口气,结果出来了,他们又验算了一下,觉得结果全是15,这才站了起来。我们把算式摆出来:(在左边的方块中,无论你横、竖、斜着加结果都是15。请试一下)孩童望着这位慈祥和善的地方官说:“耽搁你的时间了,到我家吃饭吧!”杨辉一听,说:“好,
好,下午我也去见见你先生。”孩童望着杨辉,泪眼汪汪,杨辉心想,这里肯定有什么蹊跷,温和地问道:“到底是怎么回事?”孩童这才一五一十把原因道出:原来这孩童并未上学,家中穷得连饭都吃不饱,哪有钱读书。而这孩童给地主家放牛,每到学生上学时,他就偷偷地躲在学生的窗下偷听,今天上午先生出了这道题,这孩童用心自学,终于把它解决了。杨辉听到此,感动万分,一个小小的孩童,竟有这番苦心,实在不易。便对孩童说:“这是10两银子,你拿回家去吧。下午你到学校去,我在那儿等你。”下午,杨辉带着孩童到先生,把这孩童的情况向先生说了一遍,又掏出银两,给孩童补了名额,孩童一家感激不尽。
  自此,这孩童方才有了真正的先生。教书先生对杨辉的清廉为人非常敬佩,于是俩人谈论起数学。杨辉说道:“方才我和孩童做的那道题好像是《大戴礼》书中的?”那先生笑着说:“是啊,《大戴礼》虽然是一部记载各种礼仪制度的文集,但其中也包含着一定的数学知识。方才你说的题目,就是我给孩子们出的数学游戏题。”教书先生看到杨辉疑惑的神情,又说道:“南北朝的甄鸾在《数术记遗》一书中就写过:“九宫者,二四为肩,六八为足,左三右七,戴九履一,五居中央。”杨辉默念一遍,发现他说的正与上午他和孩童摆的数字一样,便问道:“你可知道这个九宫图是如何造出来的?”教书先生也不知出处。
  杨辉回到家中,反复琢磨,一有空闲就在桌上摆弄着这些数字,终于发现一条规律。他把这条规律总结成四句话:九子斜排,上下对易,左右相更,四维挺出”。就是说:一开始将九个数字从大到小斜排三行,然后将9和1对换,左边7和右边3对换,最后将位于四角的4、2、6、8分别向外移动,排成纵横三行,就构成了九宫图。下面我们演示一下:(九子斜排)(上下对易,左右相更)(四维挺出)按照类似的规律,杨辉又得到了“花16图”,就是从1到16的数字排列在四行四列的方格中,使每一横行、纵行、斜行四数之和均为34。
 后来,杨辉又将散见于前人著作和流传于民间的有关这类问题加以整理,得到了“五五图”、“六六图”、“衍数图”、“易数图”、“九九图”、“百子图”等许多类似的图。杨辉把这些图总称为纵横图,并于1275年写进自己的数学著作《续古摘奇算法》一书中,并流传后世。纵横图,也叫幻方,它要求把从1到n2个连续的自然数安置在n2个格子理。但长期以来,人们习惯于把它当作纯粹的数学游戏,没有给予应有重视。随着近代组合数学的发展,纵横图显示了越来越强大的生命力,在图论、组合分析、对策论、计算机科学等领域中,到了用武之地。杨辉可以说是世界上第一个给出了如此丰富的纵横图和讨论了其构成规律的数学家。
  杨辉除此成就之外,还有一项重大贡献,就是“杨辉三角”。有一次,杨辉得到一本《黄帝九章算法细草》,这是北宋数家贾宪写的。这里面有不少了不起的成就,如贾宪描画了一张图,叫作“开方作法本源图”。图中的数字排列成一个大三角形,位于两腰上的数字均是1,其余数字则等于它上面两数字之和。从第二行开始,这个大三角形的每行数字,都对应于一组二项展开式的系数,下面试举例说明:在第三行中,1、3、3、1,这4个数字恰好是对应于(X+1)3=X3+3X2+3X+1;再如第四行对应于(X+1)4=X4+4X3+6X2+4X+1。以此类推。杨辉把贾宪的这张画忠实地记录下来,并保存在自己的《详解九章算术》一书中。
  后来人们发现,这个大三角形不仅可以用来开方和解方程,而且与组合、高阶等差级数、内插法等数学知识都有密切关系。在西方,直到16世纪才有人在一本书的封面上绘出类似的图形。法国数学家巴斯加在1654年的论文中详细地讨论了这个图形的性质,所以在西方又称“巴斯加三角”。
  杨辉除上述成就外,还分别写了《日用算法》、《乘除通变本末》和《田亩比类乘除捷法》等书,这为后世的人们了解当时的数学面貌提供了极为重要的资料。杨辉的几部著作极大地丰富了我国古代数学宝库,为数学科学的发展做出了卓越的贡献,他不愧为“宋元四大家”之一。
中国数学家华罗庚的故事
  华罗庚同志是当代自学成才的科学巨匠,是萤声中外的数学家。他是中国解析数论、典型、矩阵几何学、自守函数论与多复变函数论等很多方面研究的创始人与开拓者。
成长第一课堂  1910年11月12日出生于江苏省金坛县一个小商人家庭,身高1.65米,父亲华瑞栋,开一爿小杂货铺,母亲是一位贤惠的家庭妇女。他12岁从县城仁劬小学毕业后,进入金坛县立初级中学学习。1925年初中毕业后,因家境贫寒,无力进入高中学习,只好到黄炎培在上海创办的中华职业学校学习会计。不到一年,由于生活费用昂贵,被迫中途辍学,回到金坛帮助父亲料理杂货铺。
栖霞市实验小学  在单调的站柜台生活中,他开始自学数学。1927年秋,和吴筱之结婚。1929年,华罗庚受雇为金坛中学庶务员,并开始在上海《科学》等杂志上发表论文。1929年冬天,他得了严重的伤寒症,经过近半年的治理,病虽好了,但左腿的关节却受到严重损害,落下了终身残疾,走路要借助手杖。
醋酸铝  其实华罗庚读初中时,一度功课并不好,有时数学还考不及格。时在金坛中学任教的华罗庚的数学老师,我国著名教育家、翻译家王维克(1900年出生,金坛人)发现华罗庚虽贪玩,但思维敏捷,数学习题往往改了又改,解题方法十分独特别致。一次,金坛中学的老
师感叹学校“差生”多,没有“人才”时,王维克道:“不见得吧,依我看,华罗庚同学就是一个!”“华罗庚?”一位老师笑道:“你看看他那两个像蟹爬的字吧,他能算个‘人才’吗?”王维克有些激动地说:“当然,他成为大书法家的希望很小,可他在数学上的才能你怎么能从他的字上看出来呢?要知道金子被埋在沙里的时候,粗看起来和沙子并没有什么两样,我们当教书匠的一双眼睛,最需要有沙里淘金的本领,否则就会埋没人才啊!”
  1930年春,他的论文《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立的理由》在上海《科学》杂志上发表。当时在清华大学数学系任主任的熊庆来教授看到后,即多方打听并推荐他到清华大学数学系当图书馆助理员。1931年秋冬之交,华罗庚进了清华园。
  华罗庚在清华大学一面工作一面学习。他用了两年的时间走完了一般人需要八年才能走完的道路,1933年被破格提升为助教,1935年成为讲师。1936年,他经清华大学推荐,派往英国剑桥大学留学。他在剑桥的两年中,把全部精力用于研究数学理论中的难题,不愿为申请学位浪费时间。他的研究成果引起了国际数学界的注意。1938年回国,受聘为西南联合大学教授。从1939年到1941年,他在极端困难的条件下,写了20多篇论文,完成了他的第一部数学专著《堆垒数素论》。在闻一多先生的影响下,他还积极参加到当时如火如荼的抗日民主爱国运动之中。《堆垒数素论》后来成为数学经典名著,1947年在苏联出版
俄文版,又先后在各国被翻译出版了德文、英文、匈牙利和中文版。
  1946年2月至5月,他应邀赴苏联访问。1946年,当时的国民政府也想搞,于是选派华罗庚、吴大猷、曾昭抡三位大名鼎鼎的科学家赴美考察。9月和李政道,朱光亚等离开上海前往美国,先在普林斯顿高等研究所担任访问教授,后又被伊利诺大学聘为终身教授。
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