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数学教学的趣味名人设计(上)精装 精彩阅读 现代 数学创新教学指导小组 无广告阅读

时间:2018-10-03 04:05 /历史军事 / 编辑:云昭
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数学教学的趣味名人设计(上)精装

小说主角:李锐沈括汪莱杨辉许宝騄

小说长度:中短篇

更新时间:12-05 18:30:11

《数学教学的趣味名人设计(上)精装》在线阅读

《数学教学的趣味名人设计(上)精装》章节

幕宾生涯

1795年,阮元出任浙江学政,开始筹划编纂《畴人传》。不久李锐被邀至杭州,实际上成为这一中国历史上第一部天文、数学家传记的主笔。在此期间,他常往来于苏、杭之间,得以广泛接触江南各藏书名家所收珍本秘籍,并有可能获读文澜阁四库全书中的传抄本。在此基础上,李锐对中国古代数学行了认真的研究,他的工作与乾嘉学派对古代经典的广泛整理是相一致的。先经他整理过的中国古代数学名著有李冶的《测圆海镜》和《益古演段》、王孝通的《缉古算术》、秦九韶的《数书九章》,及《九章算术》等。在天文学方面,李锐相继对三绝、四分、乾象、奉元、占天、淳佑、会天、大明、大统等历法行了疏解。并先完成《三统术注》《四分术注》等五部书稿。在经学方面,他曾协助阮元校勘《周易》《谷梁》及《孟子》,其成果被载入阮元编的《十三经注疏》之中。他又自撰《周易虞氏略例》《召浩曰名考》这样的经学作品。

1798年,李锐完成了《弧矢算术草》一书。1799年在读《宋书·律历志》时、对其中用棕转述之何承天调法有所悟,撰成《法朔余强弱考》一书。同年《畴人传》编竣。在此期间,李锐与焦循同居阮元节署之内。朝夕相处,“共论经史,穷天人消息之理。”大约此时,李锐通过焦循了解到汪莱的工作;汪、李初次见面则在1800年。

汪莱于1801年授馆扬州,同年撰成《衡斋算学》第五册,议论秦九韶,李冶开方之“可知”与“不可知”,即数字方程是否也有一个正。稿成汪氏曾分张敦仁和焦循二人正、焦循逐将汪莱的书稿出示给李锐。李锐看毕“叹为精善,复以两作开方三例”。这是1862年9月5的事。当时李锐丧妻不久、又逢失子,独自居住于西湖边之孤山附近,心境十分凄凉。他在为汪莱所作的跋文中说:“是卷穷幽极微,真算氏之最也”。随给出的“三例”则是他研究方程理论的开篇之作。

1805年,李锐应扬州太守张敦仁之邀往入幕。此时在场州的数学家还有焦循、汪莱、廷堪、沈钦裴等人,一时风云际会,以李、汪、焦(一说李、、焦)三人被誉为“谈天三友”。张敦仁先撰写《缉古算经草》,《--算术》、《开方补记》等书,都得到李锐的鼎相助。他觅得南宋版《九章算术》(五章)、《孙子算经》、《张丘建算经》之,都请李锐算校整理。大约同时,汪莱完成了《衡斋算学》第七册,把方程论的研究又向了一大步。

1806年,李锐回到苏州。这一年他相继撰成《股算术草》、《磐折说》、《戈戟考》等作品,又为张敦仁复校《——算术》。1808年写成《方程新术草》,书成即寄给北京的李潢一部抄本。当时李潢正在从事《九章算术》的研究,他来复函李锐,对此书及两年经由张敦仁来的《股算书草》给予很高的评价。李锐与李潢,也被人并称为“南北二李”。

李锐生平虽曾多次参加科举考试,但是均未获成功。1801年,李锐从张敦仁在南昌的府邸出发,往北京参加他的最一次考试。这次顺天府的乡试又以失败告终,但他得以与李潢这位神已久的学术知己聚首。在京期间,他们曾频繁往来,主要讨论《九章算术》中的问题。

李锐一生对中算古籍十分珍视,除了以上提到曾多部古算书校释外,又于1800年自购得梅文鼎手录之明清之际数学珍本《西镜录》;此书由焦循另抄一册,得以流传至今。在北京滞留期间,他又从李潢处读到阮元录自《永乐大典》的多部算书。1814年,李锐得到一部散的《杨辉算法》,遂据文义重新排列整齐。1816年,他从张敦仁处获阅阮元早先访得并呈入四库的《四元玉鉴》,开始手整理,可惜因嚏利不支未能卒业,以至阮元叹:“惜乎李君草未成,遂无能读是书矣。”

贫病相伴

李锐虽然年奔走于达官显贵之间,他的家生活却是十分清苦的。在他留下的记中,经常可以看到“受某某银若”的记载;有一则记还提到李潢托请张敦仁“少分清俸,以瞻其家,俾得悉心、著书。”李锐也经常以自己的精神劳来回报他的导师或保护人,钱大昕、张敦仁、阮元、李潢等人都曾采用过他的研究成果,难怪有人说他“凡有诘者”,“悉详告无隐”。李锐嗜书如命。为此不得不节裔索食。有时实在买不起。他就靠借书和抄书来获得所需的资料。为可悲的是、为了传宗延嗣,他在发妻龚氏及子天亡之又相继二次娶妻,直到临终始得一子。过度的工作量和沉重的家负担无疑加剧了他生活的贫困,也损害了他的健康。

1814年,李锐已患重病,此时他开始向子黎应南讲授开方与解方程的理论,断断续续地讲了三年,其讲稿就是来的《开方说》。1817年夏,李锐病情恶化,临终嘱托黎应南务必将尚未定稿的《开方说》下卷写好。1817年8月12,正值创造盛年的李锐咯血亡。时年仅48岁。

李锐去世,黎应南“谨遵先生遗命,依法推衍”。于1819年将《方程论》全部完成。

李锐的科学著作,主要的都被收集在《李氏遗书》之中。该书初刊于嘉庆年间,共11种18卷,其子目为:《召浩曰名考》、《三统术注》、《四分术注》、《乾象术注》、《奉元术注》、《占天术注》、《法朔余强弱考》、《方程新术革》、《股算术草》、《弧矢算术草》、

《开方说》。此外,他还著有《测圆海镜草》、《缉古算经草》、《补宋金六家术》;《回回历元考》等书。

李锐在其学术活中集继承与创造于一。他对数学的贡献,主要有以下四个方面:

编纂《畴人传》

《畴人传》是一部以历法沿革为主线,以人物为核心的大型天文、数学家传记,共收录自远古至清初的中外历算家316人。每一人物均由“传”、“论”两部分组成:“传”主要是原始文献的荟萃、“论”是编者对传主的简短评语。没有对中国古代天文、数学的全面了解和博览群书的条件,是很难胜任这一任务的。李锐正是这部书的总设计者和主要执笔人。

作为该书名义上主编的阮元,提到其编辑过程时自云“供职内外,公事频繁”,而“元和学生李锐暨台州学生周治平居多”。类似的话在他为罗士林《续畴人传》写的序言和应李锐子可玖写的传记中都一再重复。阮元以地方官的份办学刻书,先冠其名出版的《经籍纂诂》,《十三经注疏》、《皇清经解》等大部头经学著作无不出自其幕宾之手,此情自可推论到《畴人传》上。阮自称“本昧于天算”,又认定李锐“于天算术。江以南第一人也”,因而将《畴人传》的踞嚏工作李锐来于是十分可能的。

从该书的踞嚏内容来看,“张寿王”“刘洪”“马显”“昭素”“周踪”“刘孝荣”“卫朴”“姚舜辅”“蒋友仁”“王孝通”“李德卿”“谭玉”“杨级”“耶律履”“贝琳”传都与李锐有关著作中的文字完全相同;“虞刘”“王处钠”论中亦可见到“李尚之锐曰”等字样,因而早就有人说:“(畴人传)正传成于阮氏,实乃元和李氏之笔”。

整理古算书

乾隆年间编纂《四库全书》,一大批久经埋没的珍贵古代学经典得以重见天,戴震、阮元、张敦仁等人都曾致于罗各种“算经十书”和宋元数学名著。然而这些古书历经辗传抄或翻刻,讹文夺字迭出,所用术语又往往与当时的不同,而校勘和注释的任务是相当艰巨的。

《九章算术》是中国古代数学的代表作,现在公认早期最的校注工作是1820年出版的李潢之《九章算术草图说》。而早在此之,李锐就已先完成《股算术草》和《方新术草》二书,书成都曾李潢过目,有李潢的信为证:

“读大著《方程新术草》一卷,正负相当各率,正从传刻之误,阐古人未发之覆,愉。《股(算术)草》,岁(1807)古愚太守(即张敦仁)见。惠一本,条段各图,入毫芒,真精思大之作也。”对照李潢和李锐关于股定理及其应用的说明,不难发现二者所用“条段各图”几乎雷同,其是李潢书中关于刘微用“出入相补”法证明股定理的一段说明显然是完全照搬李锐的。李潢书中关于“方程新术”的解释,基本上也是因袭李锐的著作。

李锐也曾撰写《海岛算经草》和《缉古算术衍》、二书均已失传。但张敦仁有《缉古算术草》传世,李锐曾为之算校并作跋,有人“疑此草即以《缉古算术衍》为兰本,而扩其意耳。”李锐又协助张敦仁完成《一算术》和《开方补记》二书。

李锐还曾整理过《孙子算经》、《测圆海镜》、《益古演段》、《数书九章》、《四元玉鉴》、《杨辉算法》等。

疏解调法和一术

法是中国古代天文学家用分数来近似表达天文基本数据的一种数理方法,但是“元明以来畴人子,罔识古义,竞天知其说者。”李锐在读《宋书·律历志》的时候,注意到其中周琼转述“宋世何承天更以四十九分之二十六为强率,十七分之九为弱率,于强弱之际以秋座法”的意义,他解释:何氏以26/49和19/17为上、下限,将朔望月的奇零部分表示为(26×15+9×1)/

(49×15+17×1)=399/752,即选取强、弱二率适当的加权平均来近似表达观测值,这就是调法的本质。上述分数中分子作朔余,分木铰法。

以此为契机,李锐对51家古代历法行了考察,试图将每一历法所给出的法和朔余二值表示成上述带权加成的形式,并以此推测它们是否应用调法而来。这一工作使调法这-古代分数近似法重新受到重视,被人称为“为抉尽间奥,皆必传之作,不但与秦氏书为羽翼也。”

但是从现代数学的观点来看,位于两个既约分数之间的任何分数都可以表示为它们二者的带权加成形式,因此仅以此来判定古代历法的数据系由调法而来是欠严谨的。况且由于精度所限和运算之繁复,古代制历者也不大可能全用这种累乘累加的方法来确定其法和朔余。李锐大约到了一困难,他又创造了一种“有强弱(数)”的方法,其目的仍然是将朔余与法的比值表示为26/49和9/17的带权加成。若以A表示法,x和y分别表示强、弱二数,李锐提出的问题相当与解二元一次不定方程:47x+17y=A,其术文提供了一种依赖于一术的简捷算法,从而在中国数学史上第一次沟通了二元一次不定方程与同余式组这两类问题之间的联系。

研究代数方程论

李锐对代数方程论的兴趣发轫于对秦九韶、李冶等末元数学家著作的整理与研习,但其直接导因却是汪莱在《衡斋算学》第五册中对各类方程是否仅有一个正的讨论。在为汪莱所作的跋文中,他将汪莱所得到的96条“知不知”归纳为三条判定准则,其中第一条相当于说系数序列有一次号的方程只有一个正,第三条相当于说系数序列有偶数次号的方程不会只有一个正;它们与16世纪意大利数学家卡当提出的两个命题十分相似。

在《开方说》中,李锐则给出了更一般的陈述:“凡上负、下正,可开一数”,“上负、中正、下负,可开二数”,“上负、次正、次负、下正,可开三数或一数”,“上负、次正、次负、次正、下负,可开四数或二数”;推而广之,他的意思相当于说:(实系数)数字方程所有的正个数等于其系数符号序列的化数或者比此化数少2(精确的陈述应为“少一个偶数”)。这一认识与法国数学家笛卡儿于1637年提出的判别方程正个数的符号法则是不分伯仲的。

除了关于方程正个数的判定法则之外,《开方说》中还有许多其他的重要成果。例如李锐首先引了负和重的概念;他又将方程的非正数解称为“无数”,并声称“凡无数必两,无一无数者”,这里隐约着虚共扼出现的思想。李锐又在整数范围内讨论了二次方程和双二次方程无实的判别条件,创造了先出一首位再由形方程续其余位数字和其余的“代开法”,还对末元算书中所包的各种方程形法,如倍跟辩形、索跟辩形、减跟辩形、负跟辩形,逐一行了解释并加以完善。

所有这些内容,标志着李锐在方程论领域的工作突破了中国古典代数学的窠臼,成为清代数学史上一个引人注目的理论成果。

14天下奇才数学家汪莱

汪莱(1768~1813),是中国古代数学家,字孝婴,号衡斋,徽款县人。

早岁维艰

汪莱祖上以“诗书继世,孝友传家“为家训,其汪昌早失,就此家中衰。但汪昌博览群书,能诗善文,并曾中举人,撰有《静山堂诗文集》。

1768年9月27,汪莱就诞生在这样一个贫寒的读书人家,其出生地在安徽歙县的静山堂。

汪莱自秉承文学,6岁能诗,14岁入库。当时款县、旱不断,家中生活更加艰辛。有一次汪莱奉副木城典当

归途遭恶犬啮,在上留下了审审的伤疤。这种艰难的活环境,铸就了他座厚坚毅、顽强和独立不羁的个

耕生涯

1788年,汪昌去世,汪莱也开始离家谋生。这一年他刚20岁,首先来到苏州,在葑门外馆。在此期间,汪莱结识了著名学者焦循,并开始研读《梅氏历算全书》和《数理精蕴》等数学著作。1792年,汪莱返归故里,在家中自制浑仪、简平仪等并用它们来观测天象,这一期间他完成了一部名为《参两算经》的最早的数学作品。1796~1798年,汪莱先与自己的同乡好友巴树谷、江玉讨论数学,完成《弧三角形》和《股形》两部书稿。

1789年,巴树谷将此两书为一帙刊行,取名《衡斋算学》,这就是汪莱数学著作的最早刊本。同年汪莱乡试不第,巴树谷适有失子之伤,二人“移其情”于数学,“演得三言”,这就是来成了《衡斋算学》之三的《平圆形》。1799年,汪莱又应戚汪应埔之请“构难题数端往诸算学博士”,此即又一篇《弧三角形》,连同旧著《递兼数理》一来成为《衡斋算学》之四。

1801年,汪莱由歙县来到扬州,在翰林秦恩复家馆。秦家藏书颇丰,当时的扬州又是学士名流荟萃的中心,汪莱在此读到了宋元数学家秦九韶、李冶的著作,又得以与张敦仁、江藩、钱献之、李锐等相识。在对秦、李算书行研究的基础上,汪莱写成了关于方程论的《衡斋算学》之五。这年秋天,汪莱离扬州赴六安,途中撰成《衡斋算学》之六。年底,汪延麟在扬州为他刊刻了六卷本的《衡斋算学》。

汪莱与乾嘉时代的另一个大数学家李锐初次会面于1800年。《衡斋算学》之五写成,他曾分数人征询意见;其中唯有李锐理解他的用心,赞为“穷幽极微,真算氏之最”李锐又作跋文一篇,来也被收入《衡斋算学》之中。

1804年,李锐应知府张敦仁之邀来扬州充任幕宾,当时焦循也在扬州,汪莱与他们二人往频繁,时人称他们为“谈天三友”。在此期间,汪莱继续钻研方程论,撰成《衡斋算学》之七。至此,汪莱的主要数学著作都已完成。

1805年,名学者夏銮调任新安训导,到歙县闻知汪莱贤名,立即往造访。两人“一见称莫逆,与语终”,夏蛮称汪莱为“天下奇才”,并令门生胡培恽子夏忻、夏曼从汪学习数学。1806年,汪莱曾应两江总督铁之请主持黄河新、旧入海的高程测算,功成依然返歙。1807年在歙县以优行第一的成绩考取八旗官学习,被选调入京参与国史馆的修历工作。在北京期间,汪莱读到明安图《割圆密率捷法》遗稿,对自己当年关于割圆分弧的作品有所检讨。国史馆的工作完成,汪莱于1811年被分到安徽石埭县任县学渝。

潦倒一生

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数学教学的趣味名人设计(上)精装

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作者:数学创新教学指导小组
类型:历史军事
完结:
时间:2018-10-03 04:05

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