是哪位数学家发明了圆术(古代谁提出了创造圆术)“一元一次方程”、“一元二次方程”、“二元一次方程组”,这些都是我们从初中开始就耳熟能详的名词,“元”的含义很明显:未知。“一元”是指方程只包含一个未知数,而“二元”是指方程包含两个未知数。但你有没有想过一个问题:未知的东西为什么叫“元”?
1 未知数与“元”
关于这个问题,网上流传着一些解释。让我们来看看:
古代常用字,“元”与“源”相连。解方程的过程也是求未知数的过程,是一个“追根溯源”的过程。
代数的创始人大卫用元音A、E、I表示未知数,所以未知数叫做“元”;
“元”是量词,类似于“一元”、“二元”中“元”的意思。
“元”就是“变”的意思。一元方程包含一个变量,二元方程包含两个变量。
“元”是从日本传入中国的数学术语;
“元”只是人们建立的一个数学术语。
似乎每个解释都有一定道理,尤其是第一个和第二个。那么真的是这样吗?
2 天元术
其实用“元”字来代表未知,源于中国宋元时期的“天元艺术”。天元术是中国古代代数利用未知方程发明的一种通用方法。
宋朝以前,数学家要列出一个方程。比如唐代数学家王孝通用几何方法列三次方程,往往需要高超的数学技巧、复杂的推导和大量的文字说明。这是一项相当困难的工作。值得一提的是,王晓桐主编的《缉古算经》虽然很晦涩,但他在这本书中首次提出了三次方程及其解法,这是我国现存最早的一本书(唐武德八年,即公元625年)。这一发现比1541年TN.artaglia发现的三次方程解3354的卡尔达诺公式早了约900年。
随着宋代创立的加、乘、开方法的发展,有了完善的解方程方法,直接促进了对整理方程方法的研究。于是,中国数学的又一杰出创造——3354天元术,出现了。
天元术的发明者是宋元时期两位著名的数学家:——叶莉和朱世杰。这两位数学家和另外两位大佬——杨辉、秦一起,被称为“宋元数学四大家”。
天元艺术的详细描述可以在叶莉的作品《测圆海镜》和《益古演段》以及朱世杰的作品《算学启蒙下卷》和《四元玉鉴》中找到。
用天元术列出方程式的第一步是:
用我们今天的话说,就是
比如《测圆海镜》,叶莉用天元手法解决“勾股容圈”(上图)的时候,就提出了第一步。
事实上,这意味着
然后根据问题的条件,列出两个相等的天元公式(即包含这个天元公式的多项式),将这两个天元公式相减,得到一个天元公式,这是一个高阶方程。最后,用增、乘、开的方法求出这个方程的正根。
方程的系数用计算和计数来表示,这是中国古代数学非常伟大的发明。
例如,上图表示等式。
可以看出,用天元解题时,多项式是这样写的:只列出系数,按幂的顺序从上到下排列。第一项系数旁边标有“元”字,接着是第二项系数,第三项系数等等,下面是常数项。
到了清末,数学家李和传教士韦烈亚里合译了德摩尔根的《代数学》。在书中,李用“天、地、人、事”代替英文字母。
于是,“天、地、人、物”就成了代表未知数的符号,“元”就是未知数的总称。“元”一词成为西方数学术语与中国传统数学术语完美结合的典范。/p
李志。《天元术》是我国著名的数学著作,由数学家叶莉撰写并投稿。天元术是一种比较系统的解方程的方法,是中国古代一元方程的一种先进便捷的解法。
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