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贾宪:宋元数学开创者,对数学方法和问题进行分类

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:贾宪的数学工作开创了宋元数学高潮,由于13世纪几部重要数学著作在清中叶以后重新面世,我们对这个高潮的成就和贾宪的影响有了比较清晰的轮廊。贾宪对各种解法的抽象,对各种新解法的探索,成为杨辉解题、比类,尤其是作“纂类”,对《九章算术》的方法和问题进行重新分类的基础。贾宪是宋元数学昀奠基者,他理应与秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰一道被列入宋元最杰出的数学家之林。

贾宪:宋元数学开创者,对数学方法和问题进行分类

给《九章算术》作注,是13世纪以前中国数学著述的一种重要形式。就其成就来说,贾宪的《黄帝九章算经细草》可以与刘徽注相媲美。刘徽全面论证了《九章算术》的解法公式,奠定了中国古代数学的理论基础,贾宪则对《九章算术》中从数学上看未臻完善的解法、公式进行加工,抽象成具有普适性的解法、公式,把中国古代的数学理论提高到一个新的阶段。两人都对算法理论贡献卓著,不过刘徽最杰出的成就是把无穷小分割思想引入数学证明,而贾宪则主要是算法的创新和程序化思想的发展。刘徽注开创了中国魏晋南北朝的数学高潮,这个高潮由于祖冲之《缀术》在隋、唐“学官莫能究其深奥,是故废而不理”[9]而失传,除祖冲之父子π的计算和球体积的解决深受刘徽影响外,其全貌至今尚不清楚。贾宪的数学工作开创了宋元数学高潮,由于13世纪几部重要数学著作在清中叶以后重新面世,我们对这个高潮的成就和贾宪的影响有了比较清晰的轮廊。

首先,它成为杨辉作《详解九章算法》的底本。贾宪对各种解法的抽象,对各种新解法的探索,成为杨辉解题、比类,尤其是作“纂类”,对《九章算术》的方法和问题进行重新分类的基础。《九章算术》在南宋多次刊刻,成为促进宋元数学高潮的直接因素,贾宪的细草本《九章算术》在1148年刊刻,是流传较广的版本之一。后来,也成为吴敬、程大位著述的滥觞。

其次,贾宪的增乘开方法,中经刘益(12世纪),到南宋秦九韶著《数书九章》(1247),提出正负开方术,发展为十分完备的求高次方程正根的方法,李冶、朱世杰也都谙熟这种方法。高次方程正根的研究促进了天元术的诞生,李冶《测圆海镜》(1248)娴熟地使用了天元术。方程论是宋元数学中最有成就的课题,盖导源于贾宪。

第三,“开方作法本源”即贾宪三角不仅用于开高次方,而且成为解决高阶等差级数求和问题的有力工具。朱世杰《算学启蒙》(1299)、《四元玉鉴》(1303)系统解决了高阶等差级数求和高次招差问题。他用平行于左右两斜边的两组平行线将贾宪三角中诸数字联结起来,容易发现,下一行诸廉中任一系数恰等于上一行中其肩上两系数之和,并且,第p条斜线前r个数之和恰等于第p+1条斜线上第r个数,即

令p=1,2,…就得出朱世杰的高阶等差级数求和公式。[10]这也相当于将贾宪三角中前一斜线前r项之和落到下一斜线的第r项,这就是为什么朱世杰将他的求和公式自p=2起依次称作落一形垛(三角垛)、三角落一形垛(撒星形垛)、撒星更落一形垛(三角撒星形垛)、三角撒星更落一形垛,它们实际上就是贾宪三角中第二、三、四、五行斜线。因此,朱世杰高阶等差级数求和公式是从贾宪三角直接推得的。

由此可见,宋元数学的大部分成就,除大衍总数术由于贾宪另一部数学著作《算法敩古集》失传不得而知外,都是在贾宪工作的基础上发展起来的。贾宪是宋元数学昀奠基者,他理应与秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰一道被列入宋元最杰出的数学家之林。

参考文献

[1][宋]王洙.王氏谈录.四库全书文渊阁本.台北:商务印书馆,1983.

[2]钱宝琮主编.中国数学史.北京:科学出版社,1964.*郭书春、刘钝等主编.李俨钱宝琮科学史全集(5).沈阳:辽宁教育出版社,1998.

[3]严敦杰.宋杨辉算书考.钱宝琮,等.宋元数学史论文集.北京:科学出版社,1965.

[4]郭书春.贾宪《黄帝九章算经细草》初探.自然科学史研究.1988,4.

[5]九章算术.钱宝琮校点.钱宝琮校点.算经十书.北京:中华书局,1963.*郭书春、刘钝等主编.李俨钱宝琮科学史全集(4).沈阳:辽宁教育出版社,1998.

[6][明]永乐大典,卷16344.北京:中华书局,1960.*郭书春主编.中国科学技术典籍通汇·数学卷(1).郑州:河南教育出版社,1993.

[7]钱宝琮.增乘开方法的历史发展.钱宝琮,等.宋元数学史论文集.北京:科学出版社,1966.*郭书春、刘钝等主编.李俨钱宝琮科学史全集(9).沈阳:辽宁教育出版社,1998.

[8][宋]杨辉.详解九章算法.宜稼堂丛书本,1843.*郭书春主编.中国科学技术典籍通汇·数学卷(1).郑州:河南教育出版社,1993.

[9][唐]魏征,等.隋书·律历志上.北京:中华书局,1973.

[10][元]朱世杰.四元玉鉴.宛委别藏本.*郭书春主编.中国科学技术典籍通汇·数学卷(1).郑州:河南教育出版社,1993.

【注释】

[1]《永乐大典》卷16344所引,脱“尽”字,依同卷抄“纂类”及《宜稼堂丛书》本《详解九章算法·九章纂类》所引补。此两处“法曰”前有“贾宪立成释锁平方”八字。(www.xing528.com)

[2]“半和”,《宜稼堂丛书》本讹作“弦”,今校正。

[3]“股”,《宜稼堂丛书》本讹作“高”,今校正。

[4]杨辉的《详解九算法·九章纂类》将此法分成两法。“得句中容方”以上为“句股旁要法”。以下为“余句股求容积法”,下“股长”“句阔”分别作“余股”“余句”。则公式为余股=容直÷余勾,余勾=容直÷余股。

[5]此六行,《宜稼堂丛书》本误作大字,今校正。

[6]此六行,《宜稼堂丛书》本误作大字,今校正。

[7]此六行,《宜稼堂丛书》本误作大字,今校正。

[8]“下”,《宜稼堂丛书》本讹作“上”,今校正。

[9]此六行,《宜稼堂丛书》本误作大字,今校正。

[10]此六行,《宜稼堂丛书》本误作大字,今校正。

[11]此六行,《宜稼堂丛书》本误作大字,今校正。

[12]“差”与“六十六”,《宜稼堂丛书》本倒置,“六十六”误作大字,今校正。

[13]“升”与“七”,《宜稼堂丛书》本倒置,七误作大字,今校正。

[14]《宜稼堂丛书》本脱“实”“之”二字,“得六十六分升之七”误作大字,今校正。

[15]“得八”,《宜稼堂丛书》本讹作大字,今校正。

[16]“合问”,《宜稼堂丛书》本讹作小字,今校正。

[17]“七十”“四十”,《宜稼堂丛书》本讹作大字,今校正。

[18]“七十”“四十”,《宜稼堂丛书》本讹作大字,今校正。

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