《九章算術》

《九章算術》

《九章算術》是中國古代張蒼、耿壽昌所撰寫的一部數學專著。是《算經十書》中最重要的一部,成於公元一世紀左右。其作者已不可考。一般認為它是經歷代各家的增補修訂,而逐漸成為現今定本的,西漢的張蒼、耿壽昌曾經做過增補和整理,其時大體已成定本。最後成書最遲在東漢前期,現今流傳的大多是在三國時期魏元帝景元四年(263年),劉徽為《九章》所作的注本。
《九章算術》內容十分豐富,全書總結了戰國、秦、漢時期的數學成就。同時,《九章算術》在數學上還有其獨到的成就,不僅最早提到分數問題,也首先記錄了盈不足等問題,《方程》章還在世界數學史上首次闡述了負數及其加減運算法則。它是一本綜合性的歷史著作,是當時世界上最簡練有效的應用數學,它的出現標誌中國古代數學形成了完整的體系。


《九章算術》的內容十分豐富,全書採用問題集的形式,收有246個與生產、生活實踐有聯繫的應用問題,其中每道題有問(題目)、答(答案)、術(解題的步驟,但沒有證明),有的是一題一術,有的是多題一術或一題多術。這些問題依照性質和解法分別隸屬於方田、粟米、衰(cuī)分、少廣、商功、均輸、盈不足、方程及勾股。共九章如下所示。原作有插圖,今傳本已只剩下正文了。
《九章算術》共收有246個數學問題,分為九章。它們的主要內容分別是:
第一章“方田”: 主要講述了平面幾何圖形面積的計算方法。包括長方形、等腰三角形、直角梯形、等腰梯形、圓形、扇形、弓形、圓環這八種圖形面積的計算方法。另外還繫統地講述了分數的四則運算法則,以及求分子分母最大公約數等方法。其中例題38個,立術21條。
第二章“粟米”:穀物糧食的按比例折換;提出比例算法,稱為今有術;衰分章提出比例分配法則,稱為衰分術;其中例題46個,立術33條。
第三章“衰分”:比例分配問題。其中例題20個,立術22條。
第四章“少廣”:已知面積、體積,反求其一邊長和徑長等;介紹了開平方、開立方的方法。其中例題24個,立術16條。
第五章“商功”:土石工程、體積計算;除給出了各種立體體積公式外,還有工程分配方法;其中例題28個,立術24條。
第六章“均輸”:合理攤派賦稅;用衰分術解決賦役的合理負擔問題。今有術、衰分術及其應用方法,構成了包括今天正、反比例、比例分配、复比例、連鎖比例在內的整套比例理論。西方直到15世紀末以後才形成類似的全套方法。其中例題28個,立術28條。
第七章“盈不足”:即雙設法問題;提出了盈不足、盈適足和不足適足、兩盈和兩不足三種類型的盈虧問題,以及若干可以通過兩次假設化為盈不足問題的一般問題的解法。這也是處於世界領先地位的成果,傳到西方後,影響極大。其中例題20個,立術27條。
勾股定理求解
勾股定理求解
第八章“方程”:一次方程組問題;採用分離係數的方法表示線性方程組,相當於現在的矩陣;解線性方程組時使用的直除法,與矩陣的初等變換一致。這是世界上最早的完整的線性方程組的解法。在西方,直到17世紀才由萊布尼茲提出完整的線性方程的解法法則。這一章還引進和使用了負數,並提出了正負術——正負數的加減法則,與現今代數中法則完全相同;解線性方程組時實際還施行了正負數的乘除法。這是世界數學史上一項重大的成就,第一次突破了正數的範圍,擴展了數係。外國則到7世紀印度的婆羅摩及多才認識負數。其中例題18個,立術19條。
第九章“勾股”:利用勾股定理求解的各種問題。其中的絕大多數內容是與當時的社會生活密切相關的。提出了勾股數問題的通解公式:若a、b、c分別是勾股形的勾、股、弦,則a²+b²=c²。在西方,畢達哥拉斯、歐幾里得等僅得到了這個公式的幾種特殊情況,直到3世紀的丟番圖才取得相近的結果,這已比《九章算術》晚約3個世紀了。勾股章還有些內容,在西方卻還是近代的事。例如勾股章最後一題給出的一組公式,在國外到19世紀末才由美國的數論學家迪克森得出。其中例題24個,立術19條。


《九章算術》是中國古代的數學專著,是“算經十書”(漢唐之間出現的十部古算書)中最重要的一種。魏晉時劉徽為《九章算術》作注時說:“周公制禮而有九數,九數之流則《九章》是矣”,又說“漢北平侯張蒼、大司農中丞耿壽昌皆以善算命世。蒼等因舊文之遺殘,各稱刪補,故校其目則與古或異,而所論多近語也”。根據研究,西漢的張蒼、耿壽昌曾經做過增補。最後成書最遲在東漢前期,但是其基本內容在西漢後期已經基本定型。
《漢書藝文志》(班固根據劉歆《七略》寫成者)中著錄的數學書僅有《許商算術》、《杜忠算術》兩種,並無《九章算術》,可見《九章算術》的出現要晚於《七略》。 《後漢書馬援傳》載其侄孫馬續“博覽群書,善《九章算術》”,馬續是公元1世紀最後二、三十年時人。再根據《九章算術》中可供判定年代的官名、地名等來推斷,現傳本《九章算術》的成書年代大約是在公元1世紀的下半葉。

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作者:張蒼年代:漢朝時期90
 
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