數學名家 3.

數學成就突出的秦九韶

秦九韶是南宋時期官員、數學家,與李冶、楊輝、朱世傑並稱“宋元數學四大家”。他精研星象、算術、營造之學,完成著作《數書九章》,取得了具有世界意義的重要貢獻。

秦九韶最重要的數學成就是“大衍總數術”,即一次同餘組解

法,還有“正負開方術”,即高次方程數值解法。

秦九韶的成就代表了中世紀世界數學發展的主流與最高水平,在世界數學史上占有崇高的地位。

在楚漢戰爭中,有一次,劉邦手下大將韓信與楚王項羽手下大將李鋒交戰。苦戰一場,楚軍不敵,敗退回營,漢軍也死傷四五百人,於是韓信整頓兵馬也返回大本營。

就在漢軍行至一山坡時,忽有後軍來報,說有楚軍騎兵追來。隻見遠方塵土飛揚,殺聲震天。漢軍本來已十分疲憊,這時隊伍大嘩。

韓信兵馬到坡頂,見來敵不足500騎,便急速點兵迎敵。他命令士兵3人一排,結果多出2名;接著命令士兵5人一排,結果多出3名;他又命令士兵7人一排,結果又多出2名。

韓信馬上向將士們宣布:我軍有1073名勇士,敵人不足500人,我們居高臨下,以眾擊寡,一定能打敗敵人。

漢軍本來就信服自己的統帥,這一來更相信韓信是“神仙下凡”、“神機妙算”,於是士氣大振。一時間旌旗搖動,鼓聲喧天,漢軍步步進逼,楚軍亂作一團。

交戰不久,楚軍果然大敗,落荒而逃。

在這個故事中,韓信能迅速算出有1073名勇士,其實是運用了一個數學原理。他3次排兵布陣,按照數學語言來說就是:一個數除以3餘2,除以5餘3,除以7餘2,求這個數。

對於這類問題的有解條件和解的方法,是由宋代數學家秦九韶首先提出來的,被後世稱為“中國剩餘定理”。

秦九韶是一位非常聰明的人,處處留心,好學不倦。通過這一階段的學習,他成為一位學識淵博、多才多藝的青年學者。時人說他“性極機巧,星象、音律、算術,以至營造等事,無不精究”,“遊戲、毬、馬、弓、劍,莫不能知”。

秦九韶考中進士以後,先後擔任了縣尉、通判、參議官、州守、同農、寺丞等官職。他在政務之餘,對數學進行潛心鑽研,並廣泛收集曆學、數學、星象、音律、營造等資料,進行分析、研究。

秦九韶在為母親守孝時,把長期積累的數學知識和研究所得加以編輯,寫成了聞名於世的巨著《數書九章》。全書共列算題81問,分為9類,每類9個問題,不但在數量上取勝,重要的是在質量上也是拔尖的。

《數書九章》的內容主要有:大衍類,包括一次同餘式組解法;天時類,包括曆法計算、降水量;田域類,包括土地麵積;測望類,包括勾股、重差;賦役類,包括均輸、稅收;錢穀類,包括糧穀轉運、倉窖容積;營建類,包括建築、施工;軍族類,包括營盤布置、軍需供應;市物類,包括交易和利息。