正文 第8章 數學篇(1)(2 / 3)

楊輝發明縱橫圖是從一件小事中得到啟發的。一天,楊輝坐轎子外出巡遊。走著走著,轎子停下來了,前麵傳來孩子的大聲喊叫聲,接著是衙役惡狠狠的訓斥聲。楊輝忙問怎麼回事,差人來報:“一個小孩不讓過,說等他把題目算完後才讓走,要不就繞道。”楊輝連忙下轎,來到小孩前麵,問道:“為何不讓本官從此處經過?”小孩答道:“我怕你們把我的算式踩掉,我又想不起來了。”“什麼算式?”“就是將1到9的數字分三行排列,不論直著加,橫著加,還是斜著加,結果都是等於15。先生(老師)讓下午一定要把這道題做好。我正算到關鍵之處。”

楊輝連忙蹲下身,仔細地看了看那個算式,和小孩一起算了起來。直到天已過午,他們才算出來。楊輝說:“你可以帶我去你的先生嗎?”“好的。”

下午,楊輝見到先生,兩個人談論起數學。楊輝說:“剛才那道題,您是怎麼想出來的?”先生笑著說:“不是我想的,是古人想的。南北朝的甄鸞在《數術記遺》一書中寫過:‘九宮者,二四為肩,六八為足,左三右七,戴九履,一五居中央。’”楊輝問:“你可知道這個九宮圖是如何造出來的?”先生搖搖頭。

回到家中,楊輝反複琢磨,一有空閑就在桌上擺弄這些數字,終於發現一條規律。他將這條規律總結成四句話:九子斜排,上下對易,左右相更,四維挺出。意思就是:一開始將9個數字從大到小斜排三行,然後將9和1對換,左邊7和右邊3對換,最後將位於四角的4、2、6、8分別向外移動,排成縱橫三行,就構成了九宮圖。

按照類似的規律,楊輝又得到了“花16圖”,就是從1到16的數字排列在四行四列的方格中,使每一橫行、縱行、斜行四數之和均為34。後來,楊輝又將散見於前人著作和流傳於民間的有關這類問題加以整理,得到了“五五圖”、“六六圖”、“衍數圖”、“易數圖”、“九九圖”、“百子圖”等許多類似的圖。楊輝將這些圖總稱為“縱橫圖”,並於1275年寫進自己的數學著作《續古摘奇算法》一書中,流傳後世。

49.李冶總結天元術

李冶是著名的數學家。他自幼聰敏,喜愛讀書,對數學和文學都很感興趣。1230年,李冶在洛陽考中詞賦科進士,任鈞州知事,為官清廉、正直。1232年,鈞州城被蒙古軍隊攻破。李冶不願投降,隻好換上平民服裝,北渡黃河避難。經過一段時間的顛沛流離之後,李冶定居於崞山的桐川。

1234年初,金朝為蒙古所滅。金朝的滅亡給李冶生活帶來不幸,但由於他不再為官,這在客觀上使他的科學研究有了充分的時間。他的工作條件是十分艱苦的,不僅居室狹小,而且常常不得溫飽,要為衣食而奔波。但他卻以著書為樂,從不間斷自己的寫作。他在桐川研究工作是多方麵的,包括數學、文學、曆史、天文、哲學、醫學。其中最有價值的工作是對天元術進行了全麵總結,寫成數學史上的不朽名著——《測圓海鏡》。

《測圓海鏡》不僅保留了洞淵九容公式,即9種求直角三角形內切圓直徑的方法,而且給出一批新的求圓徑的公式。卷一的《識別雜記》闡明了圓城圖式中各勾股形邊長之間的關係以及它們與圓徑的關係,共600餘條,每條可看作一個定理或公式,這部分內容是對中國古代關於勾股容圓問題的總結。後麵各卷的習題,都可以在《識別雜記》的基礎上,以天元術為工具推導出來。

李冶總結並完善了天元術,使之成為中國獨特的半符號代數。這種半符號代數的產生,要比歐洲早300年左右。除此之外,他還發明了負號和一套先進的小數記法,采用了從零到九的完整數碼。

50.領先世界的《數書九章》

秦九韶是古代傑出的數學家。他唯一的數學著作《數書九章》被稱為“一部劃時代的巨著”,其中的大衍求一術、三斜求積術和秦九韶算法具有世界意義的重要貢獻。美國科學史家薩頓曾說過:“秦九韶是他那個民族,他那個時代,並且確實也是所有時代最偉大的數學家之一。”

《數書九章》全書18卷,81題,分為九大類:大衍類、天時類、田域類、測望類、賦役類、錢穀類、營建類、軍旅類、市易類。這部巨著總結了前人在開方中所使用的列籌方法,將其整齊而有係統地應用到高次方程的有理或無理根的求解上去。