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數學:追蹤數學發展(精裝)小說txt下載-人文社科、科學科普、歷史-牛月-全文免費下載

時間:2018-08-29 07:55 /人文社科 / 編輯:冷楓
完整版小說《數學:追蹤數學發展(精裝)》由牛月傾心創作的一本歷史、人文社科、科學科普類小說,故事中的主角是祖沖之,李善蘭,朱世傑,內容主要講述:渤海神回答:“從惜小的角度看龐大的東西不可能全面,從巨大的角度看...

數學:追蹤數學發展(精裝)

推薦指數:10分

作品字數:約3.8萬字

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《數學:追蹤數學發展(精裝)》線上閱讀

《數學:追蹤數學發展(精裝)》第7部分

渤海神回答:“從小的角度看龐大的東西不可能全面,從巨大的角度看小的東西不可能真切。精,是小中之小;龐大,是大中之大。大小雖不同卻各有各的宜之處,這是事物固有的泰噬。”

“所謂精大,僅限於有形的東西,至於沒有形的事物,是不能用計算數量的辦法來分的;而不可限定範圍的東西,更不是用數量能夠精確計算的。”

上述故事選自被稱為“天下第一奇書”的《莊子》的《秋》篇,這篇文章是人們公認的《莊子》書中第一段文字。因為此篇最得莊周汪洋恣肆而行雲流之妙。

其實,這段對話中說的至精無形、無形不能分的思想,可以看作是作者借河神和海神的對話,闡述了當時的無窮小分割思想。

早在我國先秦時期、西周時期數學家的商高也曾與周公討論過圓與方的關係。在《周髀算經》中,商高回答周公旦的問話中說得一清二楚。

圓既然出於方,為什麼圓又歸不了方呢?是世人沒有清“圓出於方”的原理,而錯誤地定出了圓周率而造成的。

商高“方圓之法”,即圓於方的方法,滲透著辯證思維。“萬物周事而圓方用焉”,意思是說,要認識世界可用圓方之法;“大姑娘制而規矩設焉”,意思是說,生產者要製造物品必然用規矩。

可見“圓方”包容著對現實天克地衝間形式和數量關係的認識,而“數之法出於圓方”,就是在說數學研究物件就是“圓方”,即天克地衝學方法來之於“圓方”。亦即數學方法源於對自然界的認識。

“毀方而為圓,破圓而為方”,意思是說,圓與方這對矛盾,透過“毀”與“破”是可以互相轉化的。認為“方中有圓”或“圓中有方”,就是在說“圓”與“方”是對立的統一

這就是商高的“圓方說”。它強調了數學思維要靈活應用,從而揭示出人的智、人的數學思維在學習數學中的作用。認識了圓,人們也就開始了有關於圓的種種計算,特別是計算圓的面積。

戰國時期的“百家爭鳴”也促了數學的發展,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的名詞概念與它們原來的實不同,他們提出“矩不正,不可為方;規不正,不可為圓”,認為圓可以無限分割。

墨家則認為,名來源於物,名可以從不同方面和不同度反映物。墨家給出一些數學定義,例如圓、方、平、直、次、端等。

墨家不同意圓可以無限分割的命題,提出一個“非半”的命題來行反駁: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化和結果。名家和墨家的數學定義和數學命題的討論,對我國古代數學理論的發展是很有意義的。

漢司馬遷《史記·酷吏列傳》以“破觚而為圜”比喻漢廢除秦的刑法。破觚為圓有樸素的無窮小分割思想,大約是司馬遷從工匠加工圓形器物化方為圓、化直為曲的實踐中總結出來的。

上述這些關於“分割”的命題,對來數學中的無窮小分割思想有刻影響。

我國古代數學經典《九章算術》在第一章“方田”章中寫到“半周半徑相乘得積步”,也就是我們現在所熟悉的這個公式。

為了證明這個公式,魏晉時期數學家劉徽撰寫《九章算術注》,在這一公式面寫了一篇1800餘字的註記。這篇註記就是數學史上著名的“割圓術”。

劉徽用“差冪”對割到192邊形的資料行再加工,透過簡單的運算,竟可以得到3072邊形的高精度結果,附加的計算量幾乎可以忽略不計。這一點是古代無窮小分割思想在數學中最精彩的現。

劉徽在人類歷史上首次將無窮小分割引入數學證明,成為人類文明史中不朽的篇章。

☆、數學成就 7.

數學成就 7.

遙遙領先的圓周率

劉徽創造的割圓術計算方法,只用圓內接多邊形面積,而無需外切形面積,從而簡化了計算程式,為計算圓周率和圓面積建立起相當

嚴密的理論和完善的演算法。

同時,為解決圓周率問題,劉徽所運用的初步的極限概念和直曲轉化思想,這在古代也是非常難能可貴的。

在劉徽之,我國南北朝時期傑出的數學家祖沖之,把圓周率推算到更加精確的程度,比歐洲人早了800多年,取得了極其光輝的成就。

劉徽是魏晉期間偉大的數學家,我國古典數學理論的奠基者之一。他創造了許多數學方面的成就,其中在圓周率方面的貢獻,同樣源於他的潛心鑽研。

有一次,劉徽看到石匠在加工石頭,覺得很有趣,就仔觀察了起來。石匠一斧一斧地鑿下去,一塊方形石料就被加工成了一的圓柱。

誰會想到,原本一塊方石,經石匠師傅鑿去4個角,就成了八角形的石頭。再去8個角,又成了十六邊形。這在一般人看來非常普通的事情,卻觸發了劉徽智慧的火花。

他想:“石匠加工石料的方法,為什麼不可以用在圓周率的研究上呢?”

於是,劉徽採用這個方法,把圓逐漸分割下去,一試果然有效。劉徽獨慧眼,終於發明了“割圓術”,在世界上把圓周率計算精度提高到了一個新的平。

近代數學研究已經證明,圓周率是一個“超越數”概念,是一個不能用有限次加減乘除和開各打五十板數運算術出來的資料。我國在兩漢時期之,一般採用的圓周率是“週三徑一”。很明顯,這個數值非常糙,用它行計算,結果會造成很大的誤差。

隨著生產和科學的發展,“週三徑一”的估算越來越不能足精確計算的要,人們開始探索比較精確的圓周率。

雖然來精確度有所提高,但大多卻是經驗的結果,缺乏堅實的理論基礎。因此,研究計算圓周率的科學方法仍然是十分重要的工作。

魏晉之際的傑出數學家劉徽,在計算圓周率方面,作出了非常突出的貢獻。

他在為古代數學名著《九章算術》作注的時候,指出“週三徑一”不是圓周率值,而是圓內接正六邊形周和直徑的比值。而用古法計算出的圓面積的結果,不是圓面積,而是圓內接正十二邊形面積。

經過入研究,劉徽發現圓內接正多邊形邊數無限增加的時候,多邊形周無限近圓周,從而創立割圓術,為計算圓周率和圓面積建立起相當嚴密的理論和完善的演算法。

劉徽割圓術的基本思想是:

割之彌,所失彌少,割之又割以至於不可割,則與圓赫惕而無所失矣。

就是說分割越,誤差就越小,無限分就能逐步接近圓周率的實際值。他很清楚圓內接正多邊形的邊數越多,所得的圓周率值越精確這一點。

劉徽用割圓的方法,從圓內接正六邊形開始算起,將邊數一倍一倍地增加,即12、24、48、96,因而逐個算出正六邊形、正十二邊形、正二十四邊形等的邊,使“周徑”之比的數值逐步地近圓周率。

他做圓內接九十六邊形時,出的圓周率是3.14,這個結果已經比古率精確多了。劉徽利用“冪”和“差冪”來代替對圓的外切近似,巧妙地避開了對外切多邊形的計算,在計算圓面積的過程中收到了事半功倍的效果。劉徽首創“割圓術”的方法,可以說他是我國古代極限思想的傑

出代表,在數學史上佔有十分重要的地位。他所得到的結果在當時世界上也是很先的。

劉徽所處的時代是社會上軍閥割據,特別是當時魏、蜀、吳三國割據,那麼在這個時候中國的社會、政治、經濟發生了極大的化,特別是思想界,文人學士們互相行辯難。

所以當時成為辯難之風,一幫文人學士來到一塊,就像我們大專辯論會那樣,一個正方一個反方,提出一個命題來大家互相辯論。在辯論的時候人們就要研究討論關於辯論的技術,思維的規律,所以在這一段人們的思想解放,應該說是在秋戰國之沒有過的,這時人們對思維規律的研究特別發達,有人認為這時人們的抽象思維能遠遠超過秋戰國時期。

劉徽在《九章算術注》的自序中表明,把探究數學的源,作為自己從事數學研究的最高任務。他注《九章算術》的宗旨就是“析理以辭,解用圖”。“析理”就是當時學者們互相辯難的代名詞。劉徽透過析數學之理,建立了中國傳統數學的理論系。

在劉徽之,祖沖之所取得的圓周率數值可以說是圓周率計算的一個躍。據《隋書·律曆志》記載,祖沖之確定了圓周率的不足近似值是3.1415926,過剩近似值是3.1415927,真值在這兩個近似值之間,成為當時世界上最先的成就。

☆、數學成就 8.

(7 / 13)
數學:追蹤數學發展(精裝)

數學:追蹤數學發展(精裝)

作者:牛月
型別:人文社科
完結:
時間:2018-08-29 07:55

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