中國數學史上最閃亮的那些星星

ebook 李冶、秦九韶、楊輝、朱世杰的故事

By 管成學,趙驥民

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李冶

李冶想,天術的優越性不僅表現在建立高次方程,也表現在建立二方程。二次方程解決的面積之類的問題,既可用幾何法,又可用代數方法——天元術。如果能把二者結合起來,以幾何方法解釋天元術,並透過二者的比較來說明優劣,一定能達到讓讀者理解天元術並樂於使用天元術的目的!想到這裡,李冶便選中了以解決方、圓面積問題為主的《益古集》,該書的方程都用幾何方法導出,比較直觀,但複雜多變;天元術比較抽象,但方法簡單,不需要很多技巧。在具有一定的抽象能力後,人們會感到天元術比幾何方法優越得多,許多難於畫圖、用幾何與算術方法費解的「難題」,只要設個未知數(即「天元之一」),解起來便易如反掌了。李冶決心使自己的《益古演段》成為一座橋,使人們由幾何方法的彼岸走到天元術中來。

秦九韶

1244年(淳祐占四年)8月,秦九韶被任命為建康(今南京)通判。這是一種管錢糧、戶口、賦役等工作的官職。但他任職時間很短,11月便因母親去世,回湖州守孝三年。這其間,他的心情不佳。這不僅是因為永遠失去了慈祥的母親,更因為自己對國家前途的擔憂。多年來,他一直渴望著為保衛大宋江山而戰,但南宋朝廷內部十分腐敗。許多人為了自己的私利,主張求和。昏庸的宋理宗在主戰、主和兩派的鬥爭中,往往舉棋不定,而且傾向於求和,所以不可能出現一個領導全國抗蒙救亡的核心。蒙古軍隊步步緊逼,南宋正面臨著亡國的危險。秦九韶想「朝廷也許會更換,但有用的書將長存。這些年來,我蒐集了不少數學問題,趁目前沒有公務,我應該抓緊時間研究,寫出書來,留給後人。」於是,他在料理完母親的後事以後,便在家裡埋頭著書。

功夫不負有心人。到1247年(淳祐七九)7月,秦九韶終於完成了數學史上的傑作——《數學九章》十八卷,這是他一生中最有意義的事情。

楊輝

1261年(景定二年),楊輝寫成第一部書《詳解九章算法》,它以劉徽等注、賈憲細著的《九章算術》為底本,並補充了圖、乘除及「纂類」三卷,共十二卷。今存三分之二。楊輝認為,《九章算術》是算經之首,而且很有實用價值,但由於年代久遠,當時的一般讀者閱讀起來有困難。所以楊輝在研究數學時,首先注意到這本書,他要對原書各題的題意和解法詳加解釋,以便普及,於是有《詳解九章算法》之作。書中還補充了一些與當時社會生活有關的新題,這些題的解法都由《九章算術》演化來,楊輝稱為「比類題」。最後,楊輝對《九章算術200多道題重新分類,寫成「纂類」。因為《九章算術》的分類標準並不一致,有的按用途分,有的按算法分。楊輝則提出「因法推類」的原則,按算法的不同,將原書中所有題目分為乘除、互換、合率、分率、方程、勾股等九類,每一類中,由總的算法演繹出不同的具體方法,並結合相應的習題。自《九章算術》成書千年以來,楊輝首次突破了它的分類格局,是個創舉。楊輝的分類方法,有利於讀者系統學習算法,受到人們的歡迎。

朱世杰

就像它的書名一樣,《算學啟蒙》是一本很好的啟蒙書。該書首先給出各種法則和常用數據18條,稱為「總括」,包括九九乘法歌、歸除歌訣、斤兩化零歌、籌算記數法則,大小數進位制、度量衡及面積換算、正負數的四則運算法則及數學方程解法等。「總括」是全書的預備知識,後面各卷各題都要用到它們。特別應該提到的是,在中國古算書中,《算學啟蒙》最早記述了正負數乘除法則,同時給出倒數的概念和性質。另外,朱世杰繼承了南宋以來的歌訣形式,並作了創造性發揮。例如「總括」中的「九歸除法」訣:「一歸如一進,見九進成十。二一添作五,逢二進成十。三一三十一,三二六十二,逢三進成十。四一二十二,四二添作五,四三七十二,逢四進成十。五歸添一倍,逢五進成十......九歸隨身下,逢九進成十。」共36句。這和流傳至今的珠算口訣幾乎完全一致。朱世杰總結出如此規範、簡明的口訣,可見他不僅精通算理,而且在數學的普及教育方面是下了大工夫的。

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