數學發展史
Ⅰ 數學發展史的背景
數學形成時期,這是人類建立最基本的數學概念的時期。人類從數數開始逐漸建立了自然數的概念,簡單的計演算法,並認識了最基本最簡單的幾何形式,算術與幾何還沒有分開。
第二時期
第一時期,初等數學,即常量數學時期。這個時期的基本的、最簡單的成果構成現在中學數學的主要內容。這個時期從公元5世紀開始,也許更早一些,直到17世紀,大約持續了兩千年。這個時期逐漸形成了初等數學的主要分支:算數、幾何、代數、三角。
第三時期
變數數學時期。變數數學產生於17世紀,大體上經歷了兩個決定性的重大步驟:第一步是解析幾何的產生;第二步是微積分【微積分(Calculus)是高等數學中研究函數的微分、積分以及有關概念和應用的數學分支。它是數學的一個基礎學科。內容主要包括極限、微分學、積分學及其應用。微分學包括求導數的運算,是一套關於變化率的理論。它使得函數、速度、加速度和曲線的斜率等均可用一套通用的符號進行討論。積分學,包括求積分的運算,為定義和計算面積、體積等提供一套通用的方法。】的創立。第四時期
現代數學。現代數學時期,大致從19世紀上半葉開始。數學發展的現代階段的開端,以其所有的基礎--------代數、幾何、分析中的深刻變化為特徵。
Ⅱ 數學的發展史
數學(漢語拼音:shù xué;希臘語:μαθηματικ;英語:Mathematics或Maths),源自於古希臘語的μθημα(máthēma),其有學習、學問、科學之意。古希臘學者視其為哲學之起點,「學問的基礎」。另外,還有個較狹隘且技術性的意義——「數學研究」。
基礎數學的知識與運用是個人與團體生活中不可或缺的一部分.其基本概念的精煉早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本內便可觀見.從那時開始,其發展便持續不斷地有小幅度的進展。
現時數學已包括多個分支.創立於二十世紀三十年代的法國的布爾巴基學派則認為:數學,至少純數學,是研究抽象結構的理論。結構,就是以初始概念和公理出發的演繹系統。
(2)數學發展史擴展閱讀:
數學的演進大約可以看成是抽象化的持續發展,或是題材的延展.而東西方文化也採用了不同的角度,歐洲文明發展出來幾何學,而中國則發展出算術。
第一個被抽象化的概念大概是數字(中國的算籌),其對兩個蘋果及兩個橘子之間有某樣相同事物的認知是人類思想的一大突破。除了認知到如何去數實際物件的數量,史前的人類亦了解如何去數抽象概念的數量,如時間—日、季節和年.算術(加減乘除)也自然而然地產生了。
更進一步則需要寫作或其他可記錄數字的系統,如符木或於印加人使用的奇普.歷史上曾有過許多各異的記數系統。
古時,數學內的主要原理是為了研究天文,土地糧食作物的合理分配,稅務和貿易等相關的計算.數學也就是為了了解數字間的關系,為了測量土地,以及為了預測天文事件而形成的.這些需要可以簡單地被概括為數學對數量、結構、空間及時間方面的研究。
參考資料來源:網路-數學
Ⅲ 數學發展史上的小故事
八歲的高斯發現了數學定理
德國著名大科學家高斯(1777~1855)出生在一個貧窮的家庭。高斯在還不會講話就自己學計算,在三歲時有一天晚上他看著父親在算工錢時,還糾正父親計算的錯誤。
長大後他成為當代最傑出的天文學家、數學家。他在物理的電磁學方面有一些貢獻,現在電磁學的一個單位就是用他的名字命名。數學家們則稱呼他為「數學王子」。
他八歲時進入鄉村小學讀書。教數學的老師是一個從城裡來的人,覺得在一個窮鄉僻壤教幾個小猢猻讀書,真是大材小用。而他又有些偏見:窮人的孩子天生都是笨蛋,教這些蠢笨的孩子念書不必認真,如果有機會還應該處罰他們,使自己在這枯燥的生活里添一些樂趣。
這一天正是數學教師情緒低落的一天。同學們看到老師那抑鬱的臉孔,心裡畏縮起來,知道老師又會在今天捉這些學生處罰了。
「你們今天替我算從1加2加3一直到100的和。誰算不出來就罰他不能回家吃午飯。」老師講了這句話後就一言不發的拿起一本小說坐在椅子上看去了。
教室里的小朋友們拿起石板開始計算:「1加2等於3,3加3等於6,6加4等於10……」一些小朋友加到一個數後就擦掉石板上的結果,再加下去,數越來越大,很不好算。有些孩子的小臉孔漲紅了,有些手心、額上滲出了汗來。
還不到半個小時,小高斯拿起了他的石板走上前去。「老師,答案是不是這樣?」
老師頭也不抬,揮著那肥厚的手,說:「去,回去再算!錯了。」他想不可能這么快就會有答案了。
可是高斯卻站著不動,把石板伸向老師面前:「老師!我想這個答案是對的。」
數學老師本來想怒吼起來,可是一看石板上整整齊齊寫了這樣的數:5050,他驚奇起來,因為他自己曾經算過,得到的數也是5050,這個8歲的小鬼怎麼這樣快就得到了這個數值呢?
高斯解釋他發現的一個方法,這個方法就是古時希臘人和中國人用來計算級數1+2+3+…+n的方法。高斯的發現使老師覺得羞愧,覺得自己以前目空一切和輕視窮人家的孩子的觀點是不對的。他以後也認真教起書來,並且還常從城裡買些數學書自己進修並借給高斯看。在他的鼓勵下,高斯以後便在數學上作了一些重要的研究了。
Ⅳ 關於數學發展史
1 (前3500-前500)數學起源與早期發展: 古埃及數學、美索不達米亞(古巴比倫)數學
2(前600-5世紀)古代希臘數學:論證數學的發端、歐式幾何
3(3世紀-14世紀)中世紀的中國數學、印度數學、阿拉伯數學:實用數學的輝煌
4(12世紀-17世紀)近代數學的興起:代數學的發展、解析幾何的誕生
5(14世紀-18世紀)微積分的建立:牛頓與萊布尼茨的微積分建立
6(18世紀-19世紀)分析時代:微積分的各領域應用
7(19世紀)代數的新生:抽象代數產生(近世代數)
8(19世紀)幾何學的變革:非歐幾何
9(19世紀)分析的嚴密化:微積分的基礎的嚴密化
10二十世紀的純粹數學的趨勢
11二十一世紀應用數學的天下
以上是按數學發展的脈絡進行劃分的,不是按時間順序,時代也都標注了。
如果在簡單說就是 1古代數學 希臘的論證數學與中國的實用數學的起源發展
2近代數學 微積分的發現、應用、嚴密化
3現代數學 對數學的基礎的思考
其他的都是這三個大的數學發展脈絡的附屬品,貫穿數學發展的思想只有2個,就是希臘貴族式的論證數學與中國平民是的實用數學的思想的起源、發展、相互影響。(其中貴族數學是說希臘貴族人研究數學,平民不接觸)
Ⅳ 簡述數學發展史及近代數學的主要成就
第一部分 初等數學發展史
(一)課程內容
1、數學的起源與早期發展
(1)數與形概念的產生
(2)河谷文明與早期數學
2、古希臘數學
(1)論證數學的發端
(2)亞歷山大學派
3、古代中國數學的鼎盛
(1)《周髀算經》與《九章算術》
(2)魏晉南北朝的數學
(3)宋元數學
4、印度與阿拉伯的數學
(1)古印度的數學
(2)阿拉伯在代數、三角學與幾何學的成就
本部分重、難點:雅典時期的希臘數學、亞歷山大學派的主要成績、中國的《九章算術》、中國剩餘定理、印度數學以及阿拉伯的代數、三角學與幾何學的成就。
(二)考核知識點與考核要求
1.初等數學發展史部分,要求達到「了解」層次的。
(1)數與形概念的產生
(2)埃及數學、美索不大米數學
(3)亞歷山大後期和希臘數學的衰落
(4)畢達哥拉斯學派
2.初等數學發展史部分,要求達到「理解、掌握」層次的。
(1)雅典時期的希臘數學
a. 三大幾何問題
b. 無限性概念的早期探索
c. 邏輯演繹結構的倡導
(2)亞歷山大學派的主要成就
a. 歐幾里得的幾何《原本》的主要成就
b. 阿基米德的數學成就
c. 阿波羅尼奧斯的《圓錐曲線論》
(3)古代中國數學的主要成就
a. 《周髀算經》與《九章算術》
b. 劉徽和祖沖之父子的主要成就
c. 中國剩餘定理
(4)印度數學以及阿拉伯的數學
a. 古代《繩法經》
b. 零號數的發明
c. 阿拉伯的代數、三角學與幾何學的成就。
主題: 第二部分 近代數學發展史重難點輔導
第二部分 近代數學發展史
(一)課程內容
1、近代數學的興起
(1)向近代數學的過渡
a .代數學的出現
b.三角學的發展
c.從透視學到射影幾何
d.計算技術與對數的誕生
(2)解析幾何的誕生
2、微積分的創立
(1)半個世紀的醞釀
a.開普勒與旋轉體體積
b.卡瓦列里不可分量原理
c.笛卡爾的圓法
d.費馬求極大值與極小值的方法
e.巴羅的微分三角形
f.沃利斯的無窮算術
(2)牛頓的「流數術」
a.流數術的初建
b.流數術的發展
c.牛頓的《原理》與微積分
(3)萊布尼茨的微積分
a. 特徵三角形
b. 分析微積分的建立
c. 萊布尼茨微積分的發展
3、分析時代
(1)微積分的進一步發展
a.積分技術與橢圓積分
b.微積分向多元函數的推廣
c.無窮級數理論
d.函數概念的深化
e.微積分嚴格化的嘗試
(2)微積分的應用與新分支的形成
a.常微分方程的形成
b.偏微分方程的產生
c.變分法的產生
(3)18世紀的幾何與代數
a.微分幾何的形成
b.方程論
c.數論進展
4、代數學的新生
(1) 代數方程的可解性與群的發現
(2) 從四元數到超復數
(3)布爾代數的形成
(4)代數數論的誕生
5、幾何學的變革
(1)歐幾里得幾何平行公設
(2)非歐幾里得幾何的誕生
(3)非歐幾里得幾何的發展與確認
(4)射影幾何的繁榮
(5)幾何學的統一
6、分析的嚴格化
(1)柯西與分析基礎
(2)分析的算術化
a. 維爾斯特拉斯的成就
b. 實數理論
c. 集合論的誕生
(3)分析的擴展
a. 復分析的建立
b. 解析數論的形成
c. 數學物理與微分方程
本部分的重、難點:代數學的出現、解析幾何的誕生、開普勒與旋轉體體積、卡瓦列里不可分量原理、笛卡爾的圓法、費馬求極大值與極小值的方法、巴羅的微分三角形、沃利斯的無窮算術、牛頓的「流數術」、萊布尼茨的微積分、微積分向多元函數的推廣、無窮級數理論、函數概念的深化、常微分方程的形成、偏微分方程的產生、微分幾何的形成、數論進展、代數學的新生、非歐幾里得幾何的發展與確認和幾何學的統一、分析的嚴格化等
(二)考核知識點與考核要求
1.近代數學發展史部分,要求達到「了解」層次的
(1)從透視學到射影幾何
(2)計算技術與對數的誕生
(3)積分技術與橢圓積分
(4)函數概念的深化
(5)微積分嚴格化的嘗試
(6)代數方程的可解性與群的發現
(7) 從四元數到超復數
(8) 分析的算術化
2.近代數學發展史部分,要求達到「理解、掌握」層次的
(1)代數學的出現、
(2)解析幾何的誕生
(3)微積分的創立
a. 開普勒與旋轉體體積
b. 卡瓦列里不可分量原理
c. 笛卡爾的圓法
d. 費馬求極大值與極小值的方法
e. 巴羅的微分三角形
f. 沃利斯的無窮算術
g. 牛頓的「流數術」和萊布尼茨的微積分
(3)分析學時代
a. 微積分向多元函數的推廣
b. 無窮級數理論
c. 函數概念的深化
d. 常微分方程的形成和偏微分方程的產生
e. 微分幾何的形成
f. 數論進展
(4)代數學的新生
(5)非歐幾里得幾何的發展與確認和幾何學的統一
(6)分析的嚴格化
a. 柯西與分析基礎
b. 分析的擴展 (復分析的建立、解析數論的形成)
主題: 第三部分 現代數學發展概觀重難點輔導
第三部分 現代數學發展概觀重難點輔導
1、現代數學發展史部分,要求達到「了解」層次的
(1)數學向其他科學的滲透(數學物理、生物數學、數理經濟學)
(2)計算機影響下的數學(計算數學的發展、純粹數學研究與計算機、計算機科學種的數學)
(3)高斯-博內公式的推廣
(4)米爾諾怪球
(5)四色問題
(6)費馬大定理的證明
(7)數學與社會進步
2、現代數學發展史部分,要求達到「理解、掌握」層次的
(1)新世紀的序幕(希爾伯特的《數學問題》)
(2)更高的抽象( 勒貝格積分與實變函數論、泛函分析、抽象代數、拓撲學、公理化概率論)
(3)對基礎的深入探討(集合論悖論、三大學派(邏輯主義、直覺主義、形式主義)
(4)數理邏輯的發展(公理化集合論、證明論、模型論、遞歸論)
(5)應用數學的新時代
(6)獨立的應用學科(數理統計、運籌學、控制論)
(7)數學的社會化(數學教育的社會化、數學專門期刊的創辦、數學社團的建立、數學獎勵)
(8)中國現代數學的開拓
Ⅵ 中國數學發展史
中國古代是一個在世界上數學領先的國家,用近代科目來分類的話,可以看出無論在算術、代數、幾何和三角各方而都十分發達。現在就讓我們來簡單回顧一下初等數學在中國發展的歷史。
(一)屬於算術方面的材料
大約在3000年以前中國已經知道自然數的四則運算,這些運算只是一些結果,被保存在古代的文字和典籍中。乘除的運算規則在後來的"孫子算經"(公元三世紀)內有了詳細的記載。中國古代是用籌來計數的,在我們古代人民的計數中,己利用了和我們現在相同的位率,用籌記數的方法是以縱的籌表示單位數、百位數、萬位數等;用橫的籌表示十位數、千位數等,在運算過程中也很明顯的表現出來。"孫子算經"用十六字來表明它,"一從十橫,百立千僵,千十相望,萬百相當。" 和其他古代國家一樣,乘法表的產生在中國也很早。乘法表中國古代叫九九,估計在2500年以前中國已有這個表,在那個時候人們便以九九來代表數學。現在我們還能看到漢代遺留下來的木簡(公元前一世紀)上面寫有九九的乘法口訣。
現有的史料指出,中國古代數學書"九章算術"(約公元一世紀前後)的分數運演算法則是世界上最早的文獻,"九章算術"的分數四則運算和現在我們所用的幾乎完全一樣。
古代學習算術也從量的衡量開始認識分數,"孫子算經"(公元三世紀)和"夏候陽算經"(公元六、七世紀)在論分數之前都開始講度量衡,"夏侯陽算經"卷上在敘述度量衡後又記著:"十乘加一等,百乘加二等,千乘加三等,萬乘加四等;十除退一等,百除退二等,千除退三等,萬除退四等。"這種以十的方冪來表示位率無疑地也是中國最早發現的。
小數的記法,元朝(公元十三世紀)是用低一格來表示,如13.56作1356 。
在算術中還應該提出由公元三世紀"孫子算經"的物不知數題發展到宋朝秦九韶(公元1247年)的大衍求一術,這就是中國剩餘定理,相同的方法歐洲在十九世紀才進行研究。 宋朝楊輝所著的書中(公元1274年)有一個1—300以內的因數表,例如297用"三因加一損一"來代表,就是說297=3×11×9,(11=10十1叫加一,9=10—1叫損一)。楊輝還用"連身加"這名詞來說明201—300以內的質數。
(二)屬於代數方面的材料
從"九章算術"卷八說明方程以後,在數值代數的領域內中國一直保持了光輝的成就。
"九章算術"方程章首先解釋正負術是確切不移的,正象我們現在學習初等代數時從正負數的四則運算學起一樣,負數的出現便豐富了數的內容。
我們古代的方程在公元前一世紀的時候已有多元方程組、一元二次方程及不定方程幾種。
一元二次方程是借用幾何圖形而得到證明。
不定方程的出現在二千多年前的中國是一個值得重視的課題,這比我們現在所熟知的希臘丟番圖方程要早三百多年。
具有x3+px2+qx=A和x3+px2=A形式的三次方程,中國在公元七世紀的唐代王孝通"緝古算經"已有記載,用"從開立方除之"而求出數字解答(可惜原解法失傳了),不難想像王孝通得到這種解法時的愉快程度,他說誰能改動他著作內的一個字可酬以千金。
十一世紀的賈憲已發明了和霍納(1786—1837)方法相同的數字方程解法,我們也不能忘記十三世紀中國數學家秦九韶在這方面的偉大貢獻。
在世界數學史上對方程的原始記載有著不同的形式,但比較起來不得不推中國天元術的簡潔明了。四元術是天元術發展的必然產物。
級數是古老的東西,二千多年前的"周髀算經"和"九章算術"都談到算術級數和幾何級數。十四世紀初中國元代朱世傑的級數計算應給予很高的評價,他的有些工作歐洲在十八、九世紀的著作內才有記錄。十一世紀時代,中國已有完備的二項式系數表,並且還有這表的編制方法。
歷史文獻揭示出在計算中有名的盈不足術是由中國傳往歐洲的。
內插法的計算,中國可上溯到六世紀的劉焯,並且七世紀末的僧一行有不等間距的內插法計算。
Ⅶ 有關數學發展史的故事
畢達哥拉斯 (Pythagqras,約公元前885年至公元前400年間),從小就很聰明,一次他背著柴禾從街上走過,一位長者見他捆柴的方法與別人不同,便說:「這孩子有數學奇才,將來會成為一個大學者。」他聞聽此言,便摔掉柴禾南渡地中海到泰勒斯門下去求學。畢達哥拉斯本來就極聰明,經泰勒一指點,許多數學難題在他的手下便迎刃而解。其中,他證明了三角形的內角和等於180度;能算出你若要用瓷磚鋪地,則只有用正三角、正四角、正六角三種正多角磚才能剛好將地鋪滿,還證明了世界上只有五種正多面體,即:正4、6、8、12、20面體。他還發現了奇數、偶數、三角數、四角數、完全數、友數,直到畢達哥拉斯數。然而他最偉大的成就是發現了後來以他的名字命名的畢達哥拉斯定理(勾股弦定理),即:直角三角形兩直角邊為邊長的正方形的面積之和等於以斜邊為邊長的正方形的面積。據說,這是當時畢達哥拉斯在寺廟里見工匠們用方磚鋪地,經常要計算面積,於是便發明了此法。
畢達哥拉斯將數學知識運用得純熟之後,覺得不能只滿足於用來算題解題,於是他試著從數學領域擴大到哲學,用數的觀點去解釋一下世界。經過一番刻苦實踐,他提出「凡物皆數」的觀點,數的元素就是萬物的元素,世界是由數組成的,世界上的一切沒有不可以用數來表示的,數本身就是世界的秩序。畢達哥拉斯還在自己的周圍建立了一個青年兄弟會。在他死後大約200年,他的門徒們把這種理論加以研究發展,形成了一個強大的畢達哥拉斯學派。
一天,學派的成員們剛開完一個學術討論會,正坐著遊船出來領略山水風光,以驅散一天的疲勞。這天,風和日麗,海風輕輕的吹,盪起層層波浪,大家心裡很高興。一個滿臉鬍子的學者看著遼闊的海面興奮地說:「畢達哥拉斯先生的理論一點都不錯。你們看這海浪一層一層,波峰浪谷,就好像奇數、偶數相間一樣。世界就是數字的秩序。」「是的,是的。」這時一個正在搖槳的大個子插進來說:「就說這小船和大海吧。用小船去量海水,肯定能得出一個精確的數字。一切事物之間都是可以用數字互相表示的。」
「我看不一定。」這時船尾的一個學者突然提問了,他沉靜地說:「要是量到最後,不是整數呢?」
「那就是小數。」「要是小數既除不盡,又不能循環呢?」
「不可能,世界上的一切東西,都可以相互用數字直接准確地表達出來。」
這時,那個學者以一種不想再爭辯的口氣冷靜地說:「並不是世界上一切事物都可以用我們現在知道的數來互相表示,就以畢達哥拉斯先生研究最多的直角三角形來說吧,假如是等腰直角三角形,你就無法用一個直角邊准確地量出斜邊來。」
這個提問的學者叫希帕索斯(Hippasus),他在畢達哥拉斯學派中是一個聰明、好學、有獨立思考能力的青年數學家。今天要不是因為爭論,還不想發表自己這個新見解呢。那個搖槳的大個子一聽這話就停下手來大叫著:「不可能,先生的理論置之四海皆準。」希帕索斯眨了眨聰明的大眼,伸出兩手,用兩個虎口比成一個等腰直角三角形說:
「如果直邊是3,斜邊是幾?」
「4。」
「再准確些?」
「4.2。」
「再准確些?」
「4.24。」
「再准確些呢?」
大個子的臉漲得緋紅,一時答不上來。希帕索斯說:「你就再往後數上10位、20位也不能算是最精確的。我演算了很多次,任何等腰直角三角形的一邊與余邊,都不能用一個精確的數字表示出來。」這話像一聲晴天霹靂,全船立即響起一陣怒吼:「你敢違背畢達哥拉斯先生的理論,敢破壞我們學派的信條!敢不相信數字就是世界!」希帕索斯這時十分冷靜,他說:「我這是個新的發現,就是畢達哥拉斯先生在世也會獎賞我的。你們可以隨時去驗證。」可是人們不聽他的解釋,憤怒地喊著:「叛逆!先生的不肖門徒。」「打死他!批死他!」大鬍子沖上來,當胸給了他一拳。希帕索斯抗議著:「你們無視科學,你們竟這樣無理!」「捍衛學派的信條永遠有理。」這時大個子也沖了過來,猛地將他抱起:「我們給你一個最高的獎賞吧!」說著就把希帕索斯扔進了海里。藍色的海水很快淹沒了他的軀體,再也沒有出來。這時,天空飄過幾朵白雲,海面掠過幾只水鳥,一場風波過後,這地中海海濱又顯得那樣寧靜了。
一位很有才華的數學家就這樣被奴隸專制制度的學閥們毀滅了。但是這倒真使人們看清了希帕索斯的思想價值。這次事件後,畢達哥拉斯學派的成員們確實發現不但等腰直角三角形的直角邊無法去量准斜邊,而且圓的直徑也無法去量盡圓周,那個數字是3.1415926535897932384626……更是永遠也無法精確。慢慢地,他們感覺後悔了,後悔殺死希帕索斯的無理行動。他們漸漸明白了,明白了直覺並不是絕對可靠的,有的東西必須靠科學的證明;他們明白了,過去他們所認識的數字「0」,自然數等有理數之外,還有一些無限的不能循環的小數,這確實是一種新發現的數——應該叫它「無理數」。這個名字反映了數學的本來面貌,但也真實的記錄了畢達哥拉斯學派中學閥的蠻橫無理。
由無理數引發的數學危機一直延續到19世紀。1872年,德國數學家戴德金從連續性的要求出發,用有理數的「分割」來定義無理數,並把實數理論建立在嚴格的科學基礎上,從而結束了無理數被認為「無理」的時代,也結束了持續2000多年的數學史上的第一次大危機。
Ⅷ 數學發展史時間軸
一般分為:1.數學的萌芽時期;2.常量數學時期;3.變數數學時期;4.現代數學時期。
數學起源於人類早期的生產活動,為古中國六藝之一,亦被古希臘學者視為哲學之起點。數學最早用於人們計數、天文、度量甚至是貿易的需要。這些需要可以簡單地被概括為數學對結構、空間以及時間的研究;對結構的研究是從數字開始的。
數學發展史的分期,一般來說,可以按照數學本身由低級到高級分階段進行,也就是分成四個本質不同的發展時期,每一新時期的開始都以卓越的科學成就作標志,這些成就確定了數學向本質上嶄新的狀態過渡。
(8)數學發展史擴展閱讀:
數學史對數學教育意義的意義
數學史在數學教育中有非常重要的地位和價值,是數學教育的重要內容,也是培養數學能力和實施數學素質教育的關鍵所在,是對數學教育來說十分有意義甚至是不可或缺的工具。
它可以活躍課堂氣氛並激起學生學習數學的興趣,可以培養學生的創新精神以及能讓學生了解數學的應用價值和文化價值,還可以通過數學史教育提高學生的綜合文化素質,還能幫助學生樹立科學品質,培養良好的科學精神。
在數學史教育中我們可以通過在教材中穿插相關的數學故事,來發揮激勵和榜樣作用,可以揭示數學發展的曲折歷程,培養學生的探索精神,可以在教學中追憶數學家的成敗歷程,吸取有益的教訓,還可以考察歷史上的數學思想方法,強化數學素質教育。
Ⅸ 新中國數學發展史
數學在人類文明的發展中起著非常重要的作用,數學推動了重大科學技術的進步,在早期社會發展的歷史上,限於技術條件,依據數學推理和推算所作的預見,往往要多年之後才能實現,數學為人類生產和生活帶來的效益容易被忽視。進入二十世紀,尤其式到了二十世紀中葉以後,科學技術發展到現在的程度,數學理論研究與實際應用之間的時間已大大縮短,特別是當前,隨著電腦應用的普及,信息的數字化和信息通道的大規模聯網,依據數學所作的創造設想已達到即時試、即時實施的地步,數學技術將是一種應用最廣泛、最直接、最及時、最富創造力和重要的技術,故而當今和未來的發展將更倚重數學的發展。
數學對人的影響也式非常深刻的,「數學是鍛煉思維的體操」,數學的重要性不僅僅是它蘊含在各個知識領域之中,而且更重要的是它能很好地鍛煉人的思維,有效地提高能力,而能力(理解能力、分析能力、運算能力)則是關繫到學習效率的更重要因素。
在我國建國60年來,我國數學科學的發展更是取得了輝煌的成就,涌現了一批如:華羅庚、吳文俊等站在數學發展最前沿的,代表數學發展方向的,享譽世界的數學家 ,對比其他國家數學科學的發展,我國的數學發展可謂一波三折。
與美國相比,自二戰以後,為了迎接越來越大的內外挑戰,美國經歷了四次重大的教育改革實踐,由二十世紀50年代末前蘇聯在「外層空間」的挑戰而引發的「學科結構」為運動發端的教育大討論,70年代初興起了改變職教與普教分離的「生計教育」,至70年代中期又展開了強調基礎知識與基礎技能訓練的「回歸基礎」運動,而80年代則掀起了波瀾壯闊的綜合教育改革運動,如果說美國80年代以前的教育具有明顯的「應時性」特徵的話,那麼進入80年代後則更多地呈現出綜合性與前瞻性的特點,並以四個著名的教育改革文獻——《國家處於危機之中:教育改革勢在必行》,《2061計劃:面向全體美國人的科學》,《美國2000年教育戰略》,《2000年目標:美國教育法》為標志,向世界呈現了一副21世紀的教育藍圖。
我國的近代教育興起於甲午戰爭之後,當時的數學教育也和整個近代教育一樣,基本照搬日本模式,大量採用日本教材,五四運動之後,科學於民主的口號深入人心,數學教育的作用也為更多人所認識,我國自編的中學數學教材也紛紛出現。從抗戰爆發直至1949年全國解放,此間大量引進以英美為主的西方數學教材。解放初期,由於意識形態的差異,我過全面學習前蘇聯的教育模式,採用吉西略夫的教材,以及以其為藍本而改編的教材,因此,我國近代數學發展所走的路線大致是:先照搬日本,後模仿美英,然後又學習前蘇聯,由於當時前蘇聯的數學教育曾經體現了數學改革的主流,所以我國的數學教育雖然起步晚,但還是繞道跟上了世界潮流。
隨後,於1958年我國展開了趕美超英的大躍進運動,這一客觀形勢使我國數學教育改革也出現了過熱的勢態,批判了1955年的教學大綱和教材,認為傳統的中學數學教材「內容貧乏,陳舊落後,脫離政治,脫離實際」,提出建立適應社會主義建設需要的新學科,但由於改革過於急促,所以整個改革方案未能進行到底,1961年以後,我國教育貫徹「調整、鞏固、充實、提高」的方針,於1961年和1963年相繼修訂了中學數學教學大綱,重新強調了基礎知識和基本技能的重要性,同時教學秩序趨於正常,教研活動深入開展,數學教學質量得到了穩步的提高,1966年文化大革命開始,大批教師被扣上了「臭老九」的帽子,教師隊伍受到了巨大的沖擊,教育事業也受到了嚴重的摧殘,致使我國各項教育教學工作不能繼續進行,經過十年動亂之後,於1978年頒布了《中學數學教學大綱(試行草案)》,使我國的數學科學教育事業重新回到正常地軌道上來,該草案對中學數學教學內容進行了改革,精簡了傳統的中學數學內容,增加了微積分、概率統計、向量、矩陣等初步知識,把集合映射等近代數學思想滲透進中學數學課本中,由於近代數學所發現的微積分、矩陣等知識主要還處於理論應用之中,且只有在具備了相應地數學學習能力之後,才能很好地理解其重要意義,這一點不太符合我國當時數學教育還處在較低級發展水平的現實,加重了學生學習的負擔,知識體系也不夠完善,針對這種情況,於1982年又擬定了《六年制重點中學數學教學大綱(草案)》,對中學數學的內容進行了適當地調整,編寫了幾套深度和廣度不同的教材,以供不同地區根據當地的具體基礎選擇相應的教材,同時積極穩妥地進行了大量地教材改革試驗,隨著社會的進步,科技的發展,1985年5月頒布了《中共中央關於教育體制改革的決定》,1986年4月頒發了《中華人民共和國義務教育法》指明了教育改革的方向,並且頒布了《全日制中學數學教學大綱》,並對教育的目標提出了適應當時具體情況和未來發展的新要求,1999年6月黨中央國務院召開了改革開放以來第三次全國教育工作會議,頒發了《中共中央,國務院關於深化教育改革,全面推進素質教育的決定》對深化教育體制和結構改革,全面推進素質教育提出了明確的目標和要求,這一決定對我國教育事業的影響直至今日。
本人從事初中數學教育工作十多年,加上十四年的學習經歷,親身體會到了我國改革開放以來,數學教育事業發生的翻天覆地的變化,尤其是通過學習我國的數學發展史,及學校組織的各類學習,感受到了初中數學教育教學的深刻變化,歸納起來主要有以下三點。
第一,由理論教育轉變為應用教育,這一點從教材的改革過程可以看出來,原來初中教材的編排有理論+例題+練習+知識系統構成,基本上是側重於對理論的學習與探究,與現實生活聯系不緊密。新課程改革後的教材發生了重大的變化。首先是有實際問題引出主題,然後由學生將實際問題抽象成數學問題,並且所需應用到的理論知識也在教師的引導下由學生總結歸納,整個過程就是學生自主探究的過程,練習也多由原來的直接命題轉變成通過讀相關的資料和掛圖抽象出題目,再加以解決,並且新增加了數學廣角,而數學廣角中的問題全部都是生活中常見的一些實際問題。從而可以看出我國的教育正由理論學習轉變為應用型教育。
第二,由精英教育向普及教育的轉變,在建國初期由於國家的經濟基礎薄弱,社會生產力不發達,民眾的素質普遍較低,為了培養社會主義的接班人,我國不得不實行精英教育,從升學制度就可以看出。小學五年制時期,升入中學的升學率只有大概50%左右,初中升入高中大概只有30%左右,高中升入大學僅有15%左右,這樣下來,能接受高等教育的人是少之又少。而九年義務教育的實施徹底改變了這種狀況,到現在我國每年大學錄取的人數在1000萬左右,用通俗的話說:「擺地攤的都是大學畢業生」,從這一點可以看出我國國民素質的提高,可以說義務教育的實施是我國教育取得的最輝煌的成果。
第三,由應試教育向素質教育的轉變,自古以來「學而優則士」的傳統思想曾經對我國的教育發展產生過巨大的推動作用,然而,在此思想下培養的一大批理論家卻不能聯系實際,對理論加以應用,從而導致所謂的「高分低能」而不適應現代社會發展對人才的需求。針對這種情況,我國進行了多次的教育改革,不斷修訂教學大綱,修改教學目的,以實現向素質教育的轉變。這一點,從數學考查命題中可窺一斑,原來的數學考查內容,多以理論的理解,技巧的使用為對象,與生活聯系不緊密。而現在的考查題型豐富多變,尤其是開放性題型的增加突出了對綜合素質能力的要求。
本人雖未親身經歷60年來我國的數學教育的改革,但進二十年來的經歷讓我認識到我國對於數學教育事業的重視,以及取得的輝煌成績。我將不斷地通過學習,不斷深化認識,並積極地參與我國數學教育的改革,並在教育工作的第一線將之付之實施,為我國的數學教育獻出綿薄之力。
Ⅹ 數學發展史"簡介"
數學是中國古代科學中一門重要的學科,根據中國古代數學發展的特點,可以分為五個時期:萌芽;體系的形成;發展;繁榮和中西方數學的融合。 中國古代數學的萌芽 原始公社末期,私有制和貨物交換產生以後,數與形的概念有了進一步的發展,仰韶文化時期出土的陶器,上面已刻有表示1234的符號。到原始公社末期,已開始用文字元號取代結繩記事了。 西安半坡出土的陶器有用1~8個圓點組成的等邊三角形和分正方形為100個小正方形圖案,半坡遺址的房屋基址都是圓形和方形。為了畫圓作方,確定平直,人們還創造了規、矩、准、繩等作圖與測量工具。據《史記·夏本紀》記載,夏禹治水時已使用了這些工具。 商代中期,在甲骨文中已產生一套十進制數字和記數法,其中最大的數字為三萬;與此同時,殷人用十個天乾和十二個地支組成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等60個名稱來記60天的日期;在周代,又把以前用陰、陽符號構成的八卦表示八種事物發展為六十四卦,表示64種事物。 公元前一世紀的《周髀算經》提到西周初期用矩測量高、深、廣、遠的方法,並舉出勾股形的勾三、股四、弦五以及環矩可以為圓等例子。《禮記·內則》篇提到西周貴族子弟從九歲開始便要學習數目和記數方法,他們要受禮、樂、射、馭、書、數的訓練,作為」六藝」之一的數已經開始成為專門的課程。 春秋戰國之際,籌算已得到普遍的應用,籌算記數法已使用十進位值制,這種記數法對世界數學的發展是有劃時代意義的。這個時期的測量數學在生產上有了廣泛應用,在數學上亦有相應的提高。 戰國時期的百家爭鳴也促進了數學的發展,尤其是對於正名和一些命題的爭論直接與數學有關。名家認為經過抽象以後的名詞概念與它們原來的實體不同,他們提出」矩不方,規不可以為圓」,把」大一」(無窮大)定義為」至大無外」,」小一」(無窮小)定義為」至小無內」。還提出了」一尺之棰,日取其半,萬世不竭」等命題。 而墨家則認為名來源於物,名可以從不同方面和不同深度反映物。墨家給出一些數學定義。例如圓、方、平、直、次(相切)、端(點)等等。 墨家不同意」一尺之棰」的命題,提出一個」非半」的命題來進行反駁:將一線段按一半一半地無限分割下去,就必將出現一個不能再分割的」非半」,這個」非半」就是點。 名家的命題論述了有限長度可分割成一個無窮序列,墨家的命題則指出了這種無限分割的變化和結果。名家和墨家的數學定義和數學命題的討論,對中國古代數學理論的發展是很有意義的。 中國古代數學體系的形成 秦漢是封建社會的上升時期,經濟和文化均得到迅速發展。中國古代數學體系正是形成於這個時期,它的主要標志是算術已成為一個專門的學科,以及以《九章算術》為代表的數學著作的出現。 《九章算術》是戰國、秦、漢封建社會創立並鞏固時期數學發展的總結,就其數學成就來說,堪稱是世界數學名著。例如分數四則運算、今有術(西方稱三率法)、開平方與開立方(包括二次方程數值解法)、盈不足術(西方稱雙設法)、各種面積和體積公式、線性方程組解法、正負數運算的加減法則、勾股形解法(特別是勾股定理和求勾股數的方法)等,水平都是很高的。其中方程組解法和正負數加減法則在世界數學發展上是遙遙領先的。就其特點來說,它形成了一個以籌算為中心、與古希臘數學完全不同的獨立體系。 《九章算術》有幾個顯著的特點:採用按類分章的數學問題集的形式;算式都是從籌算記數法發展起來的;以算術、代數為主,很少涉及圖形性質;重視應用,缺乏理論闡述等。 這些特點是同當時社會條件與學術思想密切相關的。秦漢時期,一切科學技術都要為當時確立和鞏固封建制度,以及發展社會生產服務,強調數學的應用性。最後成書於東漢初年的《九章算術》,排除了戰國時期在百家爭鳴中出現的名家和墨家重視名詞定義與邏輯的討論,偏重於與當時生產、生活密切相結合的數學問題及其解法,這與當時社會的發展情況是完全一致的。 《九章算術》在隋唐時期曾傳到朝鮮、日本,並成為這些國家當時的數學教科書。它的一些成就如十進位值制、今有術、盈不足術等還傳到印度和阿拉伯,並通過印度、阿拉伯傳到歐洲,促進了世界數學的發展。 中國古代數學的發展 魏、晉時期出現的玄學,不為漢儒經學束縛,思想比較活躍;它詰辯求勝,又能運用邏輯思維,分析義理,這些都有利於數學從理論上加以提高。吳國趙爽注《周髀算經》,漢末魏初徐岳撰《九章算術》注,魏末晉初劉徽撰《九章算術》注、《九章重差圖》都是出現在這個時期。趙爽與劉徽的工作為中國古代數學體系奠定了理論基礎。 趙爽是中國古代對數學定理和公式進行證明與推導的最早的數學家之一。他在《周髀算經》書中補充的」勾股圓方圖及注」和」日高圖及注」是十分重要的數學文獻。在」勾股圓方圖及注」中他提出用弦圖證明勾股定理和解勾股形的五個公式;在」日高圖及注」中,他用圖形面積證明漢代普遍應用的重差公式,趙爽的工作是帶有開創性的,在中國古代數學發展中佔有重要地位。 劉徽約與趙爽同時,他繼承和發展了戰國時期名家和墨家的思想,主張對一些數學名詞特別是重要的數學概念給以嚴格的定義,認為對數學知識必須進行」析理」,才能使數學著作簡明嚴密,利於讀者。他的《九章算術》注不僅是對《九章算術》的方法、公式和定理進行一般的解釋和推導,而且在論述的過程中有很大的發展。劉徽創造割圓術,利用極限的思想證明圓的面積公式,並首次用理論的方法算得圓周率為157/50和3927/1250。 劉徽用無窮分割的方法證明了直角方錐與直角四面體的體積比恆為2:1,解決了一般立體體積的關鍵問題。在證明方錐、圓柱、圓錐、圓台的體積時,劉徽為徹底解決球的體積提出了正確途徑。 東晉以後,中國長期處於戰爭和南北分裂的狀態。祖沖之父子的工作就是經濟文化南移以後,南方數學發展的具有代表性的工作,他們在劉徽注《九章算術》的基礎上,把傳統數學大大向前推進了一步。他們的數學工作主要有:計算出圓周率在3.1415926~3.1415927之間;提出祖(日恆)原理;提出二次與三次方程的解法等。 據推測,祖沖之在劉徽割圓術的基礎上,算出圓內接正6144邊形和正12288邊形的面積,從而得到了這個結果。他又用新的方法得到圓周率兩個分數值,即約率22/7和密率355/113。祖沖之這一工作,使中國在圓周率計算方面,比西方領先約一千年之久; 祖沖之之子祖(日恆)總結了劉徽的有關工作,提出」冪勢既同則積不容異」,即等高的兩立體,若其任意高處的水平截面積相等,則這兩立體體積相等,這就是著名的祖(日恆)公理。祖(日恆)應用這個公理,解決了劉徽尚未解決的球體積公式。 隋煬帝好大喜功,大興土木,客觀上促進了數學的發展。唐初王孝通的《緝古算經》,主要討論土木工程中計算土方、工程分工、驗收以及倉庫和地窖的計算問題,反映了這個時期數學的情況。王孝通在不用數學符號的情況下,立出數字三次方程,不僅解決了當時社會的需要,也為後來天元術的建立打下基礎。此外,對傳統的勾股形解法,王孝通也是用數字三次方程解決的。 唐初封建統治者繼承隋制,656年在國子監設立算學館,設有算學博士和助教,學生30人。由太史令李淳風等編纂注釋《算經十書》,作為算學館學生用的課本,明算科考試亦以這些算書為准。李淳風等編纂的《算經十書》,對保存數學經典著作、為數學研究提供文獻資料方面是很有意義的。他們給《周髀算經》、《九章算術》以及《海島算經》所作的註解,對讀者是有幫助的。隋唐時期,由於歷法的需要,天算學家創立了二次函數的內插法,豐富了中國古代數學的內容。 算籌是中國古代的主要計算工具,它具有簡單、形象、具體等優點,但也存在布籌佔用面積大,運籌速度加快時容易擺弄不正而造成錯誤等缺點,因此很早就開始進行改革。其中太乙算、兩儀算、三才算和珠算都是用珠的槽算盤,在技術上是重要的改革。尤其是」珠算」,它繼承了籌算五升十進與位值制的優點,又克服了籌算縱橫記數與置籌不便的缺點,優越性十分明顯。但由於當時乘除演算法仍然不能在一個橫列中進行。算珠還沒有穿檔,攜帶不方便,因此仍沒有普遍應用。 唐中期以後,商業繁榮,數字計算增多,迫切要求改革計算方法,從《新唐書》等文獻留下來的算書書目,可以看出這次演算法改革主要是簡化乘、除演算法,唐代的演算法改革使乘除法可以在一個橫列中進行運算,它既適用於籌算,也適用於珠算。 中國古代數學的繁榮 960年,北宋王朝的建立結束了五代十國割據的局面。北宋的農業、手工業、商業空前繁榮,科學技術突飛猛進,火葯、指南針、印刷術三大發明就是在這種經濟高漲的情況下得到廣泛應用。1084年秘書省第一次印刷出版了《算經十書》,1213年鮑擀之又進行翻刻。這些都為數學發展創造了良好的條件。 從11~14世紀約300年期間,出現了一批著名的數學家和數學著作,如賈憲的《黃帝九章演算法細草》,劉益的《議古根源》,秦九韶的《數書九章》,李冶的《測圓海鏡》和《益古演段》,楊輝的《詳解九章演算法》《日用演算法》和《楊輝演算法》,朱世傑的《算學啟蒙》《四元玉鑒》等,很多領域都達到古代數學的高峰,其中一些成就也是當時世界數學的高峰。 從開平方、開立方到四次以上的開方,在認識上是一個飛躍,實現這個飛躍的就是賈憲。楊輝在《九章演算法纂類》中載有賈憲」增乘開平方法」、」增乘開立方法」;在《詳解九章演算法》中載有賈憲的」開方作法本源」圖、」增乘方法求廉草」和用增乘開方法開四次方的例子。根據這些記錄可以確定賈憲已發現二項系數表,創造了增乘開方法。這兩項成就對整個宋元數學發生重大的影響,其中賈憲三角比西方的帕斯卡三角形早提出600多年。 把增乘開方法推廣到數字高次方程(包括系數為負的情形)解法的是劉益。《楊輝演算法》中」田畝比類乘除捷法」卷,介紹了原書中22個二次方程和1個四次方程,後者是用增乘開方法解三次以上的高次方程的最早例子。 秦九韶是高次方程解法的集大成者,他在《數書九章》中收集了21個用增乘開方法解高次方程(最高次數為10)的問題。為了適應增乘開方法的計算程序,奏九韶把常數項規定為負數,把高次方程解法分成各種類型。當方程的根為非整數時,秦九韶採取繼續求根的小數,或用減根變換方程各次冪的系數之和為分母,常數為分子來表示根的非整數部分,這是《九章算術》和劉徽注處理無理數方法的發展。在求根的第二位數時,秦九韶還提出以一次項系數除常數項為根的第二位數的試除法,這比西方最早的霍納方法早500多年。 元代天文學家王恂、郭守敬等在《授時歷》中解決了三次函數的內插值問題。秦九韶在」綴術推星」題、朱世傑在《四元玉鑒》」如象招數」題都提到內插法(他們稱為招差術),朱世傑得到一個四次函數的內插公式。 用天元(相當於x)作為未知數符號,立出高次方程,古代稱為天元術,這是中國數學史上首次引入符號,並用符號運算來解決建立高次方程的問題。現存最早的天元術著作是李冶的《測圓海鏡》。 從天元術推廣到二元、三元和四元的高次聯立方程組,是宋元數學家的又一項傑出的創造。留傳至今,並對這一傑出創造進行系統論述的是朱世傑的《四元玉鑒》。 朱世傑的四元高次聯立方程組表示法是在天元術的基礎上發展起來的,他把常數放在中央,四元的各次冪放在上、下、左、右四個方向上,其他各項放在四個象限中。朱世傑的最大貢獻是提出四元消元法,其方法是先擇一元為未知數,其他元組成的多項式作為這未知數的系數,列成若干個一元高次方程式,然後應用互乘相消法逐步消去這一未知數。重復這一步驟便可消去其他未知數,最後用增乘開方法求解。這是線性方法組解法的重大發展,比西方同類方法早400多年。 勾股形解法在宋元時期有新的發展,朱世傑在《算學啟蒙》卷下提出已知勾弦和、股弦和求解勾股形的方法,補充了《九章算術》的不足。李冶在《測圓海鏡》對勾股容圓問題進行了詳細的研究,得到九個容圓公式,大大豐富了中國古代幾何學的內容。 已知黃道與赤道的夾角和太陽從冬至點向春分點運行的黃經余弧,求赤經余弧和赤緯度數,是一個解球面直角三角形的問題,傳統歷法都是用內插法進行計算。元代王恂、郭守敬等則用傳統的勾股形解法、沈括用會圓術和天元術解決了這個問題。不過他們得到的是一個近似公式,結果不夠精確。但他們的整個推算步驟是正確無誤的,從數學意義上講,這個方法開辟了通往球面三角法的途徑。 中國古代計算技術改革的高潮也是出現在宋元時期。宋元明的歷史文獻中載有大量這個時期的實用算術書目,其數量遠比唐代為多,改革的主要內容仍是乘除法。與演算法改革的同時,穿珠算盤在北宋可能已出現。但如果把現代珠算看成是既有穿珠算盤,又有一套完善的演算法和口訣,那麼應該說它最後完成於元代。 宋元數學的繁榮,是社會經濟發展和科學技術發展的必然結果,是傳統數學發展的必然結果。此外,數學家們的科學思想與數學思想也是十分重要的。宋元數學家都在不同程度上反對理學家的象數神秘主義。秦九韶雖曾主張數學與道學同出一源,但他後來認識到,」通神明」的數學是不存在的,只有」經世務類萬物」的數學;莫若在《四元玉鑒》序文中提出的」用假象真,以虛問實」則代表了高度抽象思維的思想方法;楊輝對縱橫圖結構進行研究,揭示出洛書的本質,有力地批判了象數神秘主義。所有這些,無疑是促進數學發展的重要因素。 中西方數學的融合 中國從明代開始進入了封建社會的晚期,封建統治者實行極權統治,宣傳唯心主義哲學,施行八股考試制度。在這種情況下,除珠算外,數學發展逐漸衰落。 16世紀末以後,西方初等數學陸續傳入中國,使中國數學研究出現一個中西融合貫通的局面;鴉片戰爭以後,近代數學開始傳入中國,中國數學便轉入一個以學習西方數學為主的時期;到19世紀末20世紀初,近代數學研究才真正開始。 從明初到明中葉,商品經濟有所發展,和這種商業發展相適應的是珠算的普及。明初《魁本對相四言雜字》和《魯班木經》的出現,說明珠算已十分流行。前者是兒童看圖識字的課本,後者把算盤作為家庭必需用品列入一般的木器傢具手冊中。 隨著珠算的普及,珠算演算法和口訣也逐漸趨於完善。例如王文素和程大位增加並改善撞歸、起一口訣;徐心魯和程大位增添加、減口訣並在除法中廣泛應用歸除,從而實現了珠算四則運算的全部口訣化;朱載墒和程大位把籌算開平方和開立方的方法應用到珠算,程大位用珠算解數字二次、三次方程等等。程大位的著作在國內外流傳很廣,影響很大。 1582年,義大利傳教士利瑪竇到中國,1607年以後,他先後與徐光啟翻譯了《幾何原本》前六卷、《測量法義》一卷,與李之藻編譯《圜容較義》和《同文算指》。1629年,徐光啟被禮部任命督修歷法,在他主持下,編譯《崇禎歷書》137卷。《崇禎歷書》主要是介紹歐洲天文學家第谷的地心學說。作為這一學說的數學基礎,希臘的幾何學,歐洲玉山若乾的三角學,以及納皮爾算籌、伽利略比例規等計算工具也同時介紹進來。 在傳入的數學中,影響最大的是《幾何原本》。《幾何原本》是中國第一部數學翻譯著作,絕大部分數學名詞都是首創,其中許多至今仍在沿用。徐光啟認為對它」不必疑」、」不必改」,」舉世無一人不當學」。《幾何原本》是明清兩代數學家必讀的數學書,對他們的研究工作頗有影響。 其次應用最廣的是三角學,介紹西方三角學的著作有《大測》《割圓八線表》和《測量全義》。《大測》主要說明三角八線(正弦、餘弦、正切、餘切、正割、餘割、正矢、余矢)的性質,造表方法和用表方法。《測量全義》除增加一些《大測》所缺的平面三角外,比較重要的是積化和差公式和球面三角。所有這些,在當時歷法工作中都是隨譯隨用的。 1646年,波蘭傳教士穆尼閣來華,跟隨他學習西方科學的有薛鳳柞、方中通等。穆尼閣去世後,薛鳳柞據其所學,編成《歷學會通》,想把中法西法融會貫通起來。《歷學會通》中的數學內容主要有比例對數表》《比例四線新表》和《三角演算法》。前兩書是介紹英國數學家納皮爾和布里格斯發明增修的對數。後一書除《崇禎歷書》介紹的球面三角外,尚有半形公式、半弧公式、德氏比例式、納氏比例式等。方中通所著《數度衍》對對數理論進行解釋。對數的傳入是十分重要,它在歷法計算中立即就得到應用。 清初學者研究中西數學有心得而著書傳世的很多,影響較大的有王錫闡《圖解》、梅文鼎《梅氏叢書輯要》(其中數學著作13種共40卷)、年希堯《視學》等。梅文鼎是集中西數學之大成者。他對傳統數學中的線性方程組解法、勾股形解法和高次冪求正根方法等方面進行整理和研究,使瀕於枯萎的明代數學出現了生機。年希堯的《視學》是中國第一部介紹西方透視學的著作。 清康熙皇帝十分重視西方科學,他除了親自學習天文數學外,還培養了一些人才和翻譯了一些著作。1712年康熙皇帝命梅彀成任蒙養齋匯編官,會同陳厚耀、何國宗、明安圖、楊道聲等編纂天文演算法書。1721年完成《律歷淵源》100卷,以康熙」御定」的名義於1723年出版。其中《數理精蘊》主要由梅彀成負責,分上下兩編,上編包括《幾何原本》、《演算法原本》,均譯自法文著作;下編包括算術、代數、平面幾何平面三角、立體幾何等初等數學,附有素數表、對數表和三角函數表。由於它是一部比較全面的初等數學網路全書,並有康熙」御定」的名義,因此對當時數學研究有一定影響。 綜上述可以看到,清代數學家對西方數學做了大量的會通工作,並取得許多獨創性的成果。這些成果,如和傳統數學比較,是有進步的,但和同時代的西方比較則明顯落後了。 雍正即位以後,對外閉關自守,導致西方科學停止輸入中國,對內實行高壓政策,致使一般學者既不能接觸西方數學,又不敢過問經世致用之學,因而埋頭於究治古籍。乾嘉年間逐漸形成一個以考據學為主的乾嘉學派。 隨著《算經十書》與宋元數學著作的收集與注釋,出現了一個研究傳統數學的高潮。其中能突破舊有框框並有發明創造的有焦循、汪萊、李銳、李善蘭等。他們的工作,和宋元時代的代數學比較是青出於藍而勝於藍的;和西方代數學比較,在時間上晚了一些,但這些成果是在沒有受到西方近代數學的影響下獨立得到的。 與傳統數學研究出現高潮的同時,阮元與李銳等編寫了一部天文數學家傳記-《疇人傳》,收集了從黃帝時期到嘉慶四年已故的天文學家和數學家270餘人(其中有數學著作傳世的不足50人),和明末以來介紹西方天文數學的傳教士41人。這部著作全由」掇拾史書,荃萃群籍,甄而錄之」而成,收集的完全是第一手的原始資料,在學術界頗有影響。 1840年鴉片戰爭以後,西方近代數學開始傳入中國。首先是英人在上海設立墨海書館,介紹西方數學。第二次鴉片戰爭後,曾國藩、李鴻章等官僚集團開展」洋務運動」,也主張介紹和學習西方數學,組織翻譯了一批近代數學著作。 其中較重要的有李善蘭與偉烈亞力翻譯的《代數學》《代微積拾級》;華蘅芳與英人傅蘭雅合譯的《代數術》《微積溯源》《決疑數學》;鄒立文與狄考文編譯的《形學備旨》《代數備旨》《筆算數學》;謝洪賚與潘慎文合譯的《代形合參》《八線備旨》等等。 《代微積拾級》是中國第一部微積分學譯本;《代數學》是英國數學家德·摩根所著的符號代數學譯本;《決疑數學》是第一部概率論譯本。在這些譯著中,創造了許多數學名詞和術語,至今還在應用,但所用數學符號一般已被淘汰了。戊戌變法以後,各地興辦新法學校,上述一些著作便成為主要教科書。 在翻譯西方數學著作的同時,中國學者也進行一些研究,寫出一些著作,較重要的有李善蘭的《《尖錐變法解》《考數根法》;夏彎翔的《洞方術圖解》《致曲術》《致曲圖解》等等,都是會通中西學術思想的研究成果。 由於輸入的近代數學需要一個消化吸收的過程,加上清末統治者十分腐敗,在太平天國運動的沖擊下,在帝國主義列強的掠奪下,焦頭爛額,無暇顧及數學研究。直到1919年五四運動以後,中國近代數學的研究才真正開始。 近現代數學發展時期 這一時期是從20世紀初至今的一段時間,常以1949年新中國成立為標志劃分為兩個階段。 中國近3年留日的馮祖荀,1908年留美的鄭之蕃,1910年留美的胡明復和趙元任,1911年留美的姜立夫,1912年留法的何魯,1913年留日的陳建功和留比利時的熊慶來(1915年轉留法),1919年留日的蘇步青等人。他們中的多數回國後成為著名數學家和數學教育家,為中國近現代數學發展做出重要貢獻。其中胡明復1917年取得美國哈佛大學博士學位,成為第一位獲得博士學位的中國數學家。隨著留學人員的回國,各地大學的數學教育有了起色。最初只有北京大學1912年成立時建立的數學系,1920年姜立夫在天津南開大學創建數學系,1921年和1926年熊慶來分別在東南大學(今南京大學)和清華大學建立數學系,不久武漢大學、齊魯大學、浙江大學、中山大學陸續設立了數學系,到1932年各地已有32所大學設立了數學系或數理系。1930年熊慶來在清華大學首創數學研究部,開始招收研究生,陳省身、吳大任成為國內最早的數學研究生。三十年代出國學習數學的還有江澤涵(1927)、陳省身(1934)、華羅庚(1936)、許寶騄(1936)等人,他們都成為中國現代數學發展的骨幹力量。同時外國數學家也有來華講學的,例如英國的羅素(1920),美國的伯克霍夫(1934)、奧斯古德(1934)、維納(1935),法國的阿達馬(1936)等人。1935年中國數學會成立大會在上海召開,共有33名代表出席。1936年《中國數學會學報》和《數學雜志》相繼問世,這些標志著中國現代數學研究的進一步發展。 解放以前的數學研究集中在純數學領域,在國內外共發表論著600餘種。在分析學方面,陳建功的三角級數論,熊慶來的亞純函數與整函數論研究是代表作,另外還有泛函分析、變分法、微分方程與積分方程的成果;在數論與代數方面,華羅庚等人的解析數論、幾何數論和代數數論以及近世代數研究取得令世人矚目的成果;在幾何與拓撲學方面,蘇步青的微分幾何學,江澤涵的代數拓撲學,陳省身的纖維叢理論和示性類理論等研究做了開創性的工作:在概率論與數理統計方面,許寶騄在一元和多元分析方面得到許多基本定理及嚴密證明。此外,李儼和錢寶琮開創了中國數學史的研究,他們在古算史料的注釋整理和考證分析方面做了許多奠基性的工作,使我國的民族文化遺產重放光彩。 1949年11月即成立中國科學院。1951年3月《中國數學學報》復刊(1952年改為《數學學報》),1951年10月《中國數學雜志》復刊(1953年改為《數學通報》)。1951年8月中國數學會召開建國後第一次全國代表大會,討論了數學發展方向和各類學校數學教學改革問題。 建國後的數學研究取現代數學開始於清末民初的留學活動。較早出國學習數學的有:190得長足進步。50年代初期就出版了華羅庚的《堆棧素數論》(1953)、蘇步青的《射影曲線概論》(1954)、陳建功的《直角函數級數的和》(1954)和李儼的《中算史論叢》(5輯,1954-1955)等專著,到1966年,共發表各種數學論文約2萬余篇。除了在數論、代數、幾何、拓撲、函數論、概率論與數理統計、數學史等學科繼續取得新成果外,還在微分方程、計算技術、運籌學、數理邏輯與數學基礎等分支有所突破,有許多論著達到世界先進水平,同時培養和成長起一大批優秀數學家。 60年代後期,中國的數學研究基本停止,教育癱瘓、人員喪失、對外交流中斷,後經多方努力狀況略有改變。1970年《數學學報》恢復出版,並創刊《數學的實踐與認識》。1973年陳景潤在《中國科學》上發表《大偶數表示為一個素數及一個不超過二個素數的乘積之和》的論文,在哥德巴赫猜想的研究中取得突出成就。此外中國數學家在函數論、馬爾可夫過程、概率應用、運籌學、優選法等方面也有一定創見。 1978年11月中國數學會召開第三次代表大會,標志著中國數學的復甦。1978年恢復全國數學競賽,1985年中國開始參加國際數學奧林匹克數學競賽。1981年陳景潤等數學家獲國家自然科學獎勵。1983年國家首批授於18名中青年學者以博士學位,其中數學工作者佔2/3。1986年中國第一次派代表參加國際數學家大會,加入國際數學聯合會,吳文俊應邀作了關於中國古代數學史的45分鍾演講。近十幾年來數學研究碩果累累,發表論文專著的數量成倍增長,質量不斷上升。1985年慶祝中國數學會成立50周年年會上,已確定中國數學發展的長遠目標。代表們立志要不懈地努力,爭取使中國在世界上早日成為新的數學大國。