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文檔簡(jiǎn)介
印度與阿拉伯的數(shù)學(xué)4.1印度數(shù)學(xué)印度文明概述古代《繩法經(jīng)》中的數(shù)學(xué)“巴克沙利手稿”與零號(hào)“悉檀多”時(shí)期的印度數(shù)學(xué)(四)婆什迦羅(一)阿耶波多(三)馬哈維拉(二)婆羅摩笈多
古代印度文明是世界主要文明之一,位于亞洲南部次大陸,包括今天印度河與恒河流域的印度、巴基斯坦、孟加拉、尼泊爾、斯里蘭卡、不丹、錫金等國(guó)。印度文明最早可以上溯到公元前3000年左右居住在印度河流域的印度土著居民達(dá)羅毗荼(pí
tú
)人的哈拉帕(Harappa)青銅文化,大約到了公元前1500年左右,中亞游牧民族雅利安(Aryans)人入侵印度,征服了達(dá)羅毗荼人,印度土著文化從此衰退。公元前1400至公元前1000年,雅利安人向東擴(kuò)張,控制了恒河流域。公元前500年前后,恒河下游的摩揭陀國(guó)統(tǒng)一印度北方。大約在公元前7世紀(jì)形成了婆羅門(mén)教,隨后在公元前5-6世紀(jì)前后有又出現(xiàn)了佛教和蓍(qí)那教。印度文明概述公元前518年波斯帝國(guó)侵占印度,使印度成為其一個(gè)轄區(qū)。公元前327年,馬其頓王亞歷山大大帝在滅波斯帝國(guó)后入侵印度河上游地區(qū),建立莫爾雅帝國(guó)(MauryaEmpire),并立即擴(kuò)張到全印度以及中亞西亞的一些地區(qū)。公元前324年吠陀羅笈(jí)多(護(hù)月王,BC.324-BC.297)趕走馬其頓人,建立孔雀王朝,從而再次統(tǒng)一印度北方,恢復(fù)到印度人自己的統(tǒng)治時(shí)代。孔雀王朝國(guó)勢(shì)強(qiáng)盛,至阿育王(Aaoka,BC268-232年在位)達(dá)到極盛。公元前187年,孔雀王朝為巽迦(Sunga;xùn
jiā
)王朝所取代。
公元前165年前后被匈奴人擊敗西遷的大月氏(zhī
)人,于公元1世紀(jì)在中亞建立貴霜帝國(guó),很快占領(lǐng)印度北部的廣大地區(qū)。公元320年左右,摩揭陀國(guó)的另一吠陀羅笈多一世建立笈多王朝(Gupta,320-535)統(tǒng)治北印度,印度進(jìn)入封建社會(huì)時(shí)代。從5世紀(jì)始,印度文明又不斷受到其它民族的侵占,先是5世紀(jì)的匈奴人入侵,繼而阿拉伯人于711年攻占印度河下游的信德;到了10世紀(jì),信奉伊斯蘭教的突厥人統(tǒng)治印度,不久印度進(jìn)入德里蘇丹國(guó)時(shí)期。13、14世紀(jì)又遭受蒙古人的侵?jǐn)_,成吉思汗后裔建立的帖木兒帝國(guó)于1398年攻入印度,后于16世紀(jì)在印度建立了莫臥兒帝國(guó)。18世紀(jì)以后,莫臥兒帝國(guó)國(guó)勢(shì)危弱,常受波斯、阿富汗等國(guó)的侵掠,后來(lái)英國(guó)人乘虛而入,1757年印度淪為英國(guó)殖民地,最終莫臥兒帝國(guó)于1857年滅亡。如果說(shuō)希臘數(shù)學(xué)與其哲學(xué)密切相關(guān),那么古代印度數(shù)學(xué)則更多地受到其宗教的影響。雅利安人建立的婆羅門(mén)教(公元4世紀(jì)后改革為印度教),以及稍后(公元6世紀(jì))興起的佛教、耆(qí)那教等,形成了古代印度數(shù)學(xué)發(fā)展的濃厚的宗教氛圍。印度數(shù)學(xué)的發(fā)展可以劃分為3個(gè)主要時(shí)期,即:雅利安人入侵以前的達(dá)羅毗荼(pí
tú
)人時(shí)期(約BC.3000-BC.1400),史稱(chēng)河谷文化;吠陀時(shí)期(約BC.10世紀(jì)-BC.3世紀(jì));悉檀多時(shí)期(5世紀(jì)-12世紀(jì))。古代《繩法經(jīng)》中的數(shù)學(xué)《吠陀》——婆羅門(mén)教的經(jīng)典《繩法經(jīng)》——《吠陀》中關(guān)于廟宇、祭壇的設(shè)計(jì)與測(cè)量的部分《測(cè)繩的法規(guī)》——幾何內(nèi)容和建筑中的代數(shù)計(jì)算問(wèn)題。如勾股定理、矩形對(duì)角線(xiàn)的性質(zhì)、相似直線(xiàn)形的性質(zhì),以及一些作圖法等,在作一個(gè)正方形與已知圓等積的問(wèn)題中,使用了圓周率的以下近似值:用到
=3.004和關(guān)于正方形祭壇的計(jì)算中取圓周長(zhǎng)弧長(zhǎng)“巴克沙利手稿”與零號(hào)
巴克沙利(Bakhshali)手稿:數(shù)學(xué)內(nèi)容涉及到分?jǐn)?shù)、平方根、數(shù)列、收支與利潤(rùn)計(jì)算、比例算法、級(jí)數(shù)求和、代數(shù)方程等,其代數(shù)方程包括一次方程,聯(lián)立方程組,二次方程.該書(shū)使用了一些數(shù)學(xué)符號(hào),如減號(hào),將“12
7”記成“127”,出現(xiàn)了10個(gè)完整的十進(jìn)制數(shù)碼,用點(diǎn)表示0:印度人用“0”表示“無(wú)”概念與佛教的“空”(梵文Sūnya)有關(guān).用圓圈符號(hào)“0”表示零也是印度人的一項(xiàng)偉大發(fā)明,最早出現(xiàn)于9世紀(jì)的瓜廖爾(Gwalior)地方的一塊石碑上:
大約在11世紀(jì),10個(gè)完整印度數(shù)碼臻于成熟.
印度人不僅把“0”視作記數(shù)法中的空位,而且也視其為可施行運(yùn)算的一個(gè)特殊的數(shù).
公元773年,印度數(shù)碼傳入阿拉伯國(guó)家,后來(lái)通過(guò)阿拉伯人傳到歐洲,成為今天國(guó)際通用的所謂阿拉伯?dāng)?shù)碼?!跋ぬ炊唷睍r(shí)期的印度數(shù)學(xué)著名的數(shù)學(xué)家——阿耶波多(AryabhataI,476-約550)婆羅摩笈多(Brahmagupta,598-665)馬哈維拉(Mahavira,9世紀(jì))婆什迦羅(BhaskaraⅡ,1114-約1185)等。(一)阿耶波多現(xiàn)今所知有確切生年的印度最早數(shù)學(xué)家天文數(shù)學(xué)著作:《阿耶波多歷數(shù)書(shū)》(499)貢獻(xiàn):對(duì)希臘三角學(xué)的改進(jìn);一次不定方程的解法;半弦與全弦所對(duì)弧的一半相對(duì)應(yīng)……
以半徑的1/3438作為度量弧的單位給出了第一象限內(nèi)間隔為3
45‘的正弦差值表。
BCA
印度第—個(gè)正弦表是在年代距阿耶波多不遠(yuǎn)的天文著作《蘇利耶歷數(shù)全書(shū)》(Sūrya
Siddhānta,佚名,約5世紀(jì))中出現(xiàn)的.
阿耶波多最大貢獻(xiàn)是建立了丟番圖方程求解的所謂“庫(kù)塔卡”方法,采用輾轉(zhuǎn)相除法的演算程序,接近于連分?jǐn)?shù)算法。為求方程整數(shù)解,首先對(duì)a,b使用輾轉(zhuǎn)相除法得到系列商{q1,q2,q3,…,
qn},以及相應(yīng)的余數(shù)系列:{r1,r2,r3,…,
rn=0},依法則:
計(jì)算,得到的漸近分?jǐn)?shù)序列:(二)婆羅摩笈多著作:《婆羅摩修正體系》(628)《肯德卡迪亞格》(約665)貢獻(xiàn):把0作為一個(gè)數(shù)來(lái)處理對(duì)負(fù)數(shù)有明確的認(rèn)識(shí),提出了正負(fù)數(shù)的乘除法則給出二次方程的求根公式給出佩爾(Pell)方程的一種特殊解法:“瓦格布拉蒂”方法:首先選擇適當(dāng)?shù)恼麛?shù)k與k‘,分別找出ax2+k=y2和ax2+k’=y2的解(
,
)與(
‘,
’),再做所謂“瑟馬薩”的組合,得到:
,為ax2+kk'=y2的解.
,,有于是不定方程的特解為
取k=k’,若a
2+k=
2,則是ax2+k2=y2的解.這樣就得到ax2+1=y2的解:
婆羅摩笈多進(jìn)一步指出,只要在k=1,
2,
4的條件下,求得ax2+k=y2的一組解(
,
),就可得出ax2+1=y2無(wú)窮組解。婆羅摩笈多在《肯德卡迪亞格》中利用二次插值法構(gòu)造了間隔為15的正弦函數(shù)表,給出下面的插值公式:于是(其中h=15
,x
1,
sin(
h)與
2sin(
h)分別表示一、二階差分)
婆羅摩笈多正弦差分表角度正弦線(xiàn)一階差二階差
受《九章算術(shù)》或中國(guó)其它算書(shū)的影響。
施里德哈勒(Sridhara,9世紀(jì)):《計(jì)算概要》,日用數(shù)學(xué)著作。印度古代和中世紀(jì)最偉大的數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家數(shù)學(xué)著作:《莉拉沃蒂》(Līlāvatī)和《算法本源》
代表印度古代數(shù)學(xué)最高水平的著作天文著作:《天球》和《天文系統(tǒng)之冠》《莉拉沃蒂》共有13章:第一章給出算學(xué)中的名詞術(shù)語(yǔ);第二章是關(guān)于整數(shù)、分?jǐn)?shù)的代數(shù)運(yùn)算,包括加、減、乘、除、平方、開(kāi)平方、立方、開(kāi)立方等;第三章論各種計(jì)算法則和技巧;第四章關(guān)于利率等方面的應(yīng)用題;第五章數(shù)列計(jì)算問(wèn)題,主要是等差數(shù)列和等比數(shù)列;第六章關(guān)于平面圖形的度量計(jì)算;第七至十章關(guān)于立體幾何的度量計(jì)算;第十一章為測(cè)量問(wèn)題;第十二章是一些代數(shù)問(wèn)題,包括不定方程;第十三章是一些組合問(wèn)題。該書(shū)很多數(shù)學(xué)問(wèn)題用歌謠的形式給出。(四)婆什迦羅《算法本源》主要是算術(shù)和代數(shù)著作。什迦羅對(duì)不定方程有特別的興趣,除對(duì)“庫(kù)塔卡”問(wèn)題外,他把婆羅摩笈多關(guān)于佩爾方程的特殊解法改造成一般性的解法。對(duì)ax
2+1=y2
,婆什迦羅首先選擇適當(dāng)?shù)恼麛?shù)k,找出ax2+k=y2的一組特解(
,
),即a
2+k=
2,另外再找一個(gè)整數(shù)m,使(1,m)是ax2+(m2-a)=y2的一組特解,使用“瑟馬薩”組合,得到滿(mǎn)足ax2+k(m2-a)=y2,即最后根據(jù)“庫(kù)塔卡”方法,可以找到m使k
m
+
,并且使
m2-a
最小。計(jì)算則(
1
,
1)是方程ax
2+k1=y2的解。用
1
,
1,k1代替
,
,k,重復(fù)做上面的演算,若干次后就得到ax2+p=y2的特解(其中p=1,
2,
4),再根據(jù)婆羅摩笈多的方法得到ax
2+1=y2的無(wú)窮個(gè)解。
婆什迦羅能夠熟練地使用諸如和差與半角等三角公式,在解二次方程中能夠認(rèn)識(shí)并廣泛使用無(wú)理數(shù),討論了形如和的無(wú)理數(shù)的平方根。
阿拉伯帝國(guó)的興起
阿拉伯的代數(shù)
阿拉伯的三角學(xué)與幾何學(xué)
阿拉伯國(guó)家指以阿拉伯民族為主體的國(guó)家,大多分布在亞洲西部和北非一帶,一般使用阿拉伯語(yǔ),信奉伊斯蘭教。然而“阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)”并非指阿拉伯國(guó)家的數(shù)學(xué),而是指8-15世紀(jì)阿拉伯帝國(guó)統(tǒng)治下的中亞西亞地區(qū)的數(shù)學(xué),包括穆斯林、希臘人、波斯人和基督徒等所寫(xiě)的阿拉伯文數(shù)學(xué)著作。4.2
阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)阿拉伯帝國(guó)的興起
公元629年(唐貞觀(guān)三年),伊斯蘭教創(chuàng)始人穆罕默德攻取麥加,兩年后統(tǒng)一阿拉伯半島。接著他和繼承者以“右手拿可蘭經(jīng),左手拿刀”通過(guò)武力迅速擴(kuò)張,不久即建立了橫跨歐、亞、非三洲的大食帝國(guó),成為中東地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。早期這些阿拉伯的游牧民族文化落后,有許多是目不識(shí)丁,可是就在穆罕默德的伊斯蘭教《圣訓(xùn)》中明確的教導(dǎo)(“要尋求學(xué)問(wèn),即使它遠(yuǎn)在中國(guó)”)下,阿拉伯人對(duì)別的種族和教派是寬大的,并容許異教徒自由活動(dòng),因此許多希臘人、波斯人、印度人、猶太人和基督徒的學(xué)者和他們合作建立起伊斯蘭的文明及文化。帝國(guó)是以哈里發(fā)為最高執(zhí)政者,他兼有軍、政、教三權(quán)。先后出現(xiàn)了奧米雅王朝(遷都于大馬士革,公元661年—750年)和阿拔斯王朝(遷都于巴格達(dá),公元750年—1055年),到755年阿拉伯帝國(guó)分裂為兩個(gè)獨(dú)立王國(guó),東部王國(guó)以巴格達(dá)為首都,西部王國(guó)以西班牙的哥爾多華(Cordova)為首都。
阿拉伯人所征服的敘利亞、埃及、美索不達(dá)美亞、伊朗、印度等都是世界文化發(fā)達(dá)較早的地區(qū),這些文化遺產(chǎn)大多數(shù)被阿拉伯人接受并保存下來(lái)。例如他們占領(lǐng)了印度就把印度學(xué)者請(qǐng)到巴格達(dá)傳播印度文化。公元773年,印度天文學(xué)家將印度的天文學(xué)及數(shù)學(xué)書(shū)籍譯成阿拉伯文。印度的數(shù)字及記數(shù)法也在這時(shí)候傳入阿拉伯。阿拉伯的幾個(gè)哈里發(fā)都重視教育及注意培養(yǎng)科學(xué)人材。在阿拉伯西班牙,教育十分普及,幾乎每一個(gè)人都會(huì)寫(xiě)字,學(xué)者極受尊重。大學(xué)教育更是發(fā)達(dá),科爾多華、賽維利亞、托勒多、馬拉加和格拉那達(dá)等城,都有規(guī)模龐大的綜合性大學(xué),是當(dāng)時(shí)西方學(xué)術(shù)教育中心都市。教學(xué)科目有算術(shù)、幾何、物理、天文、生物、醫(yī)學(xué)、哲學(xué)、法學(xué)、倫理學(xué)等。建立學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu),圖書(shū)館和天文臺(tái)。阿爾-馬蒙時(shí)代的“智慧宮”是繼亞歷山大博物館以后世界上最大的學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)。在各地建立的清真寺一般都設(shè)有圖書(shū)館和學(xué)校。巴格達(dá)、色拉子(Shiraz)、莫夫、科爾多華都有獨(dú)立的圖書(shū)館。在穆斯林西班牙就有70座公共圖書(shū)館,藏有從各地搜集來(lái)的珍貴書(shū)籍。就以哈干姆二世時(shí)來(lái)說(shuō)吧!科爾多華的圖書(shū)館藏書(shū)達(dá)60多萬(wàn)冊(cè)。
政府組織人力從事古希臘文化遺產(chǎn)的整理和翻譯工作。在“智慧宮”與花拉子米同時(shí)的著名翻譯家就有11位。在翻譯中有的被校訂,有的被增補(bǔ),還有的被注釋,從而使大量的古代文化遺產(chǎn)獲得新生。被翻譯的古典著作中包括歐幾里得、阿基米德、阿波羅尼斯、梅耐勞斯、海倫、托勒密和丟番圖等著名學(xué)者的數(shù)學(xué)和天文著作。
8世紀(jì)末,印度數(shù)學(xué)家及天文學(xué)家婆羅摩笈多的著作也被譯成了阿拉伯文。后來(lái),印度的數(shù)學(xué)知識(shí)不斷地傳入了伊斯蘭各國(guó)。古希臘人的原著,也主要通過(guò)阿拉伯人的譯述而傳入西歐和中歐的。西方正是通過(guò)這些譯本才了解古希臘文化遺產(chǎn)。而且有些古希臘著作,還有阿拉伯文譯本流傳下來(lái)。
花拉子米(約783~850):《還原與對(duì)消計(jì)算概要》(al-Kitābal-mukhta
sarfīhisābal-jabr
wa‘l-muqābala,約820年前后)簡(jiǎn)稱(chēng)《代數(shù)學(xué)》
“Al-jabr”:還原移項(xiàng);“a‘l-muqābala”:對(duì)消.傳入歐洲后,到十四世紀(jì)“Al-jabr”演變?yōu)槔≌Z(yǔ)“Algebra”,也就成了今天的英文“Algebra”。
(i)用代數(shù)方式處理線(xiàn)性方程組和二次方程;
(ii)第一次給出一元二次方程一般代數(shù)解法及幾何證明
(iii)引進(jìn)移項(xiàng)、合并同類(lèi)項(xiàng)等代數(shù)運(yùn)算
《代數(shù)學(xué)》首先指出,該書(shū)的數(shù)學(xué)問(wèn)題都是由根(x)、平方(x2)和數(shù)(常數(shù))這三者組成。
阿拉伯的代數(shù)學(xué)(一)花拉子米《代數(shù)學(xué)》
分六章敘述6種類(lèi)型的一、二次方程求解問(wèn)題。第一章討論ax2=bx
型方程;第二章討論ax2=b
型方程;第三章討論一次方程ax=b;第四、五、六章是關(guān)于三項(xiàng)二次方程求解問(wèn)題,分別討論三種類(lèi)型的二次方程:
x2+px=q,x2+q=px,x2=px+q,都給出了相應(yīng)的求根公式。這六種方程的系數(shù)都是正數(shù),可統(tǒng)一為以下一般形式——
明確指出,二次方程可能有兩個(gè)正根,也可能有負(fù)根,但他不取負(fù)根與零根。之后,花拉子米又以幾何方式證明上述各種解法的合理性。如對(duì)方程
x2+21=10x
求解過(guò)程的證明如下:圖1圖2花拉子米分兩種情形討論。
(1)當(dāng)x<5時(shí),以x為邊作正方形ABCD,延長(zhǎng)BC至L,使BL=5,再延長(zhǎng)BL至P,使LP=5,同樣,延長(zhǎng)AD至E,使AE=5,再延長(zhǎng)至H,使EH=5;以EH為邊長(zhǎng)作正方形EHGF,以L(fǎng)F為邊長(zhǎng)作正方形LFMN,(如上圖)x2+px+q=0,花拉子米相當(dāng)于獲得一般的求根公式:(2)當(dāng)x>5時(shí),以x為邊作正方形ABCD,在邊BC上截取BL=5,延長(zhǎng)LC至G,使LG=5,以L(fǎng)G為邊長(zhǎng)作正方形LGNF,以L(fǎng)C為邊長(zhǎng)作正方形EFMD,(如圖2),記矩形FLCM、MCGN、EFMD、DMNP的面積分別為a、b、c、d,由圖形可知,x2+b+d=10x,這樣b+d=21。那么,
LC=FM=2,故
花拉子米指出:任何二次方程都可以通過(guò)“還原”與“對(duì)消”(即移項(xiàng)與合并同類(lèi)項(xiàng))的步驟化成他所討論的六種類(lèi)型方程。若記矩形DCLE、ELPH、LFMN、MNPG的面積分別為a、b、c、d,由圖形可知,x2+a+b=10x,這樣a+b=21。由于a=(5
x)x=d,于是c=52
b
d=52
21,即那么,LC=FM=2,故
于是c=52
b
d=5221,即由于a=c+d=5(x
5),《印度計(jì)算法》:(Algoritmidenumero
indorum)系統(tǒng)介紹印度數(shù)碼和十進(jìn)制記數(shù)法,以及相應(yīng)的計(jì)算方法。拉丁文譯本在歐洲傳播,為歐洲近代數(shù)學(xué)的發(fā)生提供了科學(xué)基礎(chǔ)。該書(shū)在歐洲傳播后,“Algoritmi”也演變?yōu)椤癆lgorithm”。
艾布·卡米勒:(AbuKamil,約850~930)“埃及的計(jì)算家”繼承了花拉子米的數(shù)學(xué)工作為。
《計(jì)算技巧珍本》:許多數(shù)學(xué)問(wèn)題也采自于花拉子米的書(shū)
《論五邊形和十邊形》:包括幾何和代數(shù)兩方面的內(nèi)容,關(guān)于四次方程解法和處理無(wú)理系數(shù)二次方程是其主要特色。
(二)奧馬
海亞姆與三次方程
奧馬·海亞姆(OmarKhayyam,1048?~1131):11世紀(jì)最著名且最富成就的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和詩(shī)人?!哆€原與對(duì)消問(wèn)題的論證》(簡(jiǎn)稱(chēng)《代數(shù)學(xué)》):
開(kāi)平方、開(kāi)立方算法該書(shū)對(duì)代數(shù)學(xué)發(fā)展的最杰出貢獻(xiàn)是用圓錐曲線(xiàn)解三次方程。
門(mén)奈赫莫斯(Menaechmus,約BC360)為解決倍立方體問(wèn)題而發(fā)現(xiàn)了圓錐曲線(xiàn),它與三次方程x3=2a2相聯(lián)系。阿基米德在考慮:平面截球,使所截得的兩部分體積比為定值的問(wèn)題時(shí),導(dǎo)致三次方程:x2(a
x)=bc2。他利用兩條圓錐曲線(xiàn)y(a
x)=ab和ax2=c2y的交點(diǎn)來(lái)求解。阿基米德的傳統(tǒng)啟發(fā)了阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家。海亞姆將不高于三次的代數(shù)方程分為25類(lèi)(系數(shù)為正數(shù)),其中14類(lèi)三次方程,對(duì)每類(lèi)三次方程給出相應(yīng)一種幾何解法,例如解x3+ax=b,首先將其化為x3+c2x=c2d,(這里c2=a,c2d=b,按照希臘人的數(shù)學(xué)傳統(tǒng):a、b是線(xiàn)段,c2為正方形,c2d為長(zhǎng)方體),方程x3+c2x=c2d的解就是拋物線(xiàn)x2
=cy與半圓y2=x(d
x)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)x.他首先畫(huà)出正焦弦為c的拋物線(xiàn),再畫(huà)出直徑為d的半圓(如下圖),過(guò)它們的交點(diǎn)作垂線(xiàn)PS,則QS長(zhǎng)度就是方程的解.
QxS
d
x
RP高次方程的數(shù)值解法:納西爾·丁(Nasir-Eddin,1201~1274)和阿爾·卡西(Al-Kashī,?~1429)都給出了開(kāi)高次方的一般性算法。阿爾·卡西:撒馬爾罕天文臺(tái)負(fù)責(zé)人
《算術(shù)之鑰》:給出用于開(kāi)方的二項(xiàng)式系數(shù)表,與11世紀(jì)中國(guó)賈憲的“開(kāi)方作法本源圖”十分相似,所介紹的兩種造表方法之一,與楊輝算書(shū)所錄賈憲“增乘方法求廉草”完全一致.《算術(shù)之鑰》中還有“契丹算法”(即盈不足術(shù),當(dāng)時(shí)的歷史學(xué)家稱(chēng)中國(guó)為契丹al-Khataayn)和“百雞問(wèn)題”,后來(lái)傳入歐洲。高精度三角函數(shù)表的編造海拜什·哈西卜(Al-Hasīb,764?~870?)
制定間隔為15‘的60進(jìn)制正弦表,還編制了間隔為1
的正切表。艾布·瓦法
(Abū'l-Wafā,940~997?)
編制出間隔為10‘的正弦表和正余弦表引入正割、余割比魯尼
(Al-Bīrūnī,973~1050)
利用二次插值法制定了正弦、正切函數(shù)表。馬拉蓋天文臺(tái)阿拉伯的三角學(xué)與幾何學(xué)
阿爾·巴塔尼(al-Battānī,858?~929)
《天文論著》,又名《星的科學(xué)》
對(duì)希臘三角學(xué)加以系統(tǒng)化創(chuàng)立了系統(tǒng)的三角學(xué)術(shù)語(yǔ),如正弦、余弦、正切余切。
發(fā)現(xiàn)了一些等價(jià)于下列公式的三角函數(shù)關(guān)系式:
巴塔尼(
858?-929)以及球面三角形的余弦定理:cosa=cosb
cosc+sinb
sinc
cosA.
艾布·瓦法
《天文學(xué)大全》
繼承并發(fā)展了托勒玫的《大匯編》
編制精細(xì)的三角函數(shù)表證明了與兩角和、差、倍角和半角的正弦公式等價(jià)的關(guān)于弦的一些定理,證明了平面和球面三角形的正弦定理。比魯尼
(Al-Bīrūnī,973~1050)146余部著作
《馬蘇德規(guī)律》:在三角學(xué)方面有一些創(chuàng)造性的工作正弦公式、和差化積公式、倍角公式和半角公式。給出一種測(cè)量地球半徑的方法,首先用邊長(zhǎng)帶有刻度的正方形ABCD(如圖4.4a)測(cè)出一座山高(其中),再于山頂T處懸一直徑SP可以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓環(huán)MPNS,從山頂T觀(guān)測(cè)地平線(xiàn)上一點(diǎn)I,測(cè)得俯角
OTI=
,由于,,得到,從而算出地球半徑。,,比魯尼算得1
子午線(xiàn)長(zhǎng)為106.4-124.2公里。TGCEBDAFMSTPNHIOG圖4.4a圖4.4b阿爾·卡西計(jì)算sin1
的值:首先求出sin72和sin60的值,以求sin12=sin(7260
)的值,再用半角公式求sin3的值,由三倍角公式得出sin3=3sin1
4sin31,即sin1是三次方程sin3=3x
4x3的解,阿爾·卡西用牛頓迭代法:,(x1=sin3)求出sin1的近似值。納西爾·丁
《伊兒汗天文表》(1271):測(cè)算出歲差51″/每年
《天文寶庫(kù)》
對(duì)托勒玫的宇宙體系加以評(píng)注,并提出新的宇宙模型
《論完全四邊形》
脫離天文學(xué)的系統(tǒng)的三角學(xué)專(zhuān)著,系統(tǒng)闡述了平面三角學(xué),明確給出正弦定理。討論球面完全四邊形,對(duì)球面三角形進(jìn)行分類(lèi),指出球面直角三角形的6種邊角關(guān)系(C為直角):cosc=cosa
cosb;cosc=ctgA
ctgB;cosA=cosa
sinB;cosA=tgb
ctgC;sinb=sincsinB;sinb=tga
ctgB.
討論了解平面和球面斜三角形的一些方法,引入極三角形的概念以解斜三角形。指出在球面三角形中,由三邊可以求三角,反之,由三角可以求三邊,這是球面三角與平面三角的一個(gè)重要標(biāo)志。與阿拉伯人的代數(shù)成就和三角學(xué)成就相比,他們的幾何學(xué)工作顯得薄弱,阿拉伯人在幾何方面的工作主要是對(duì)希臘幾何的翻譯與保存,并傳給了歐洲。他們主要受歐幾里得、阿基米德、阿波羅尼烏斯、海倫和托勒玫等人的影響,希臘幾何學(xué)對(duì)阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)的嚴(yán)格性產(chǎn)生一定的作用。他們?cè)?jīng)對(duì)《幾何原本》作過(guò)評(píng)注,其中第五公設(shè)引起了他們的注意,不少人試圖證明這條公設(shè),如焦赫里(ai-Jawhari,約830)、著名學(xué)者塔比·伊本·庫(kù)拉(Thabit
ibn
Qurra,約826~901)、伊本·海塞姆(Ibnal-Haytham,965~1040?)、奧馬·海亞姆以及納西爾·丁等人。阿拉伯人關(guān)于第五公設(shè)的這種興趣與嘗試,誘發(fā)了后世歐洲學(xué)者在這方面的興趣,對(duì)非歐幾何的誕生有一定的影響。補(bǔ)充:中國(guó)和印度阿拉伯的數(shù)學(xué)交流絲綢之路中國(guó)與阿拉伯世界的數(shù)學(xué)交流中國(guó)與印度的數(shù)學(xué)交流絲綢之路
“絲綢之路”是古代橫貫歐亞大陸的交通大動(dòng)脈,發(fā)自中國(guó)中原地區(qū),通過(guò)西域的漫長(zhǎng)道路而達(dá)歐洲。一般認(rèn)為是由西漢的張騫(qiān
)首先開(kāi)辟的。
公元前177年,匈奴在冒頓單于統(tǒng)治下,向分布在陰山以西的月氏人進(jìn)攻,驅(qū)趕他們向西邊遷徙到天山以北的地方。月氏民族西遷的消息,一直到公元前138年,才傳到漢武帝劉徹。漢武帝于是派張騫出使西域.聯(lián)絡(luò)西部民族如大月氏、烏孫等,聯(lián)合漢朝發(fā)起對(duì)匈奴的東西夾擊。張騫帶了100個(gè)隨從離開(kāi)長(zhǎng)安,一進(jìn)入河西走廊,就被匈奴抓走,關(guān)了10年才逃出匈奴,到了大宛(yuān
)、康居和大月氏(伊朗東北部)。張騫在大月氏停留了一年之后,就從西域南道回中國(guó),在回中國(guó)的路上又被匈奴扣留一年,后來(lái)乘匈奴內(nèi)亂逃回中國(guó),他在西域的時(shí)間前后13年,出發(fā)時(shí)一百多人,回來(lái)只剩下兩人。羅馬帝政時(shí)期從奧古斯都(公元前27年—公元14年)執(zhí)政開(kāi)始,羅馬帝國(guó)征服了整個(gè)地中海,帝國(guó)的東部邊界沿著幼發(fā)拉底河上游和亞美尼亞、安息國(guó)接壤。那時(shí)中國(guó)的商隊(duì),從敦煌或新疆出發(fā),經(jīng)常到美索不達(dá)米亞及敘利亞去做買(mǎi)賣(mài)。中國(guó)人也把羅馬叫著“大秦”,意思是“極西的國(guó)家”。
公元97年,在西域經(jīng)營(yíng)的班超,派了叫甘英的使者,帶著禮物,去尋找到羅馬的路徑,甘英從現(xiàn)在新疆庫(kù)車(chē)西南的托和鼐出發(fā),順利地穿過(guò)中亞、西亞的廣大地區(qū),來(lái)到安息的西界,準(zhǔn)備渡海,經(jīng)海路到紅海去??墒遣ㄋ勾L(zhǎng)卻欺騙了他,告訴他這條海路難走,遇上好風(fēng),也要三個(gè)月才行。風(fēng)信不利,也有走到二年才到。要帶到三年的口糧才能對(duì)付。在大海上航行,使人容易得到思鄉(xiāng)病,常常因而死亡。這些話(huà)使到甘英不能到達(dá)大秦,甘英出使大秦失敗而回。二十余年后,羅馬的魔術(shù)師經(jīng)海路輾轉(zhuǎn)到印度,緬甸,后由西南陸道來(lái)到洛陽(yáng)獻(xiàn)藝。大秦到了公元166年,正式遣使,從東南海路前來(lái)中國(guó)。從漢到唐的一千多年間,“絲綢之路”雖幾經(jīng)中斷,但基本上是暢通的,沿著這條道路保持著大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易交往,而伴之而來(lái)的是科技文化的交流。西漢形勢(shì)圖絲綢之路示意圖
唐時(shí)中國(guó)的陶瓷制造術(shù)、煉丹術(shù)和硝等藥物傳入阿拉伯,而阿拉伯的煤油、菠菜、蔥也在這時(shí)傳入中國(guó),以后成為中國(guó)人常用的蔬菜。在唐時(shí)一些阿拉伯人來(lái)唐居住或經(jīng)商或留學(xué),有些甚至取得唐籍,在政府入任為官。例如大食人李彥升,在公元847年被嶺南節(jié)度使盧鈞舉薦入京,由宣宗特準(zhǔn)參加科舉考試,次年考取進(jìn)士。晚唐時(shí),阿拉伯、波斯人僑居中國(guó),并參加科舉中榜者不少?;亟淘谪懹^(guān)年間(公元627—649年)已傳入中國(guó)。據(jù)明朝何喬遠(yuǎn)的《回回家言》記載,麥地那國(guó)有穆罕默德圣人,其門(mén)徒有大賢四人,唐武德中來(lái)朝,遂傳教中國(guó),“一賢傳教廣州、二賢傳教揚(yáng)州、三賢四賢傳教泉州?!碧瞥蝿?shì)圖
12世紀(jì)末崛起了蒙古草原地區(qū)的游牧民族,在成吉思汗的率領(lǐng)下,由公元1219年到1225年,組成一支大軍向里海以北的地區(qū)西征。這支部隊(duì)配備有漢族和西遼的先進(jìn)軍事技術(shù)裝備,所向無(wú)敵。
1235—1244年,成吉思汗的孫子拔都又率蒙軍進(jìn)行第二次西征,攻克欽察郡,平俄羅斯,破波蘭,敗匈牙利,前鋒直抵威尼斯。
1253—1260年,成吉思汗的孫子蒙哥派旭烈兀第三次西征,席卷了美索不達(dá)米亞。中國(guó)首先接觸希臘科學(xué)的人是蒙哥。
蒙哥派旭烈兀西征時(shí),命令他把中亞著名科學(xué)家納速拉丁·徒思(Nasired-dinal-tusi公元1201—1274年)帶回中國(guó)。但是,蒙哥派旭烈兀進(jìn)入波斯以后并沒(méi)將徒思送回中國(guó),而是帶他繼續(xù)西征巴格達(dá),不久又回到波斯。
1258—1259年,旭烈兀在徒思的建議下在馬拉加城建立了一座規(guī)模很大的天文臺(tái),徒思擔(dān)任臺(tái)長(zhǎng)。這座天文臺(tái)中有大規(guī)模的天文儀器設(shè)備,而且參加其中工作的,西有伊斯蘭統(tǒng)治下的西班牙天文學(xué)家,東有來(lái)自中國(guó)的天文學(xué)家。
事實(shí)上,阿拉伯人來(lái)中國(guó)學(xué)文化,也有中國(guó)人到阿拉伯國(guó)家去研究。元朝形勢(shì)圖中國(guó)與印度的數(shù)學(xué)交流
自從公元前1世紀(jì)初,佛教通過(guò)西域開(kāi)始傳入中國(guó)之后,中國(guó)同印度、西域之間的交通日益發(fā)展,東來(lái)西去的僧人日益增多。中印天文數(shù)學(xué)交流
印度與中國(guó)交通甚早.相傳漢明帝時(shí)中國(guó)就派遣蔡镕到西域?qū)で蠓鸱āH龂?guó)時(shí)有印度僧人來(lái)華。隋唐時(shí)期交往漸多。八世紀(jì)以后,水路交通更為便利,中印來(lái)往更頻。當(dāng)時(shí)兩國(guó)各種學(xué)術(shù),應(yīng)互有傳授,算學(xué)也不例外。
印度算學(xué),除吠陀時(shí)期外,諸家撰述,俱在祖沖之《綴術(shù)》后,與中國(guó)古算相同之術(shù),如勾股、圓周率、弧團(tuán)術(shù)、開(kāi)立圓術(shù)、求一術(shù)等,皆與希臘算學(xué)迥異,可為印度算學(xué)取法中算之證。又印度算學(xué),類(lèi)皆因題立術(shù),鮮事證明,數(shù)與量無(wú)顯明之界限,算法可通于數(shù)者,即可應(yīng)用于量,皆與中算相似。中國(guó)數(shù)碼的產(chǎn)生以及0號(hào)的使用,具體時(shí)間不可考證,應(yīng)該與八、九世紀(jì)的中印文化交流有關(guān).隋唐時(shí)期及之后,隨著中印文化交流的加深,中印數(shù)學(xué)交流更為廣泛。中國(guó)數(shù)學(xué)對(duì)印度數(shù)學(xué)的影響:位置制數(shù)碼;四則運(yùn)算;分?jǐn)?shù);三項(xiàng)法(今有術(shù));弓形面積與球體積;聯(lián)立一次方程組;負(fù)數(shù);勾股問(wèn)題;圓周率;重差術(shù);一次同余式;不定方程問(wèn)題;開(kāi)方法等。印度數(shù)學(xué)對(duì)中國(guó)數(shù)學(xué)的影響:數(shù)碼;圓弧的量法等中國(guó)與阿拉伯世界的數(shù)學(xué)交流中阿文化交流概述
阿拉伯帝國(guó)與中國(guó)的科學(xué)與文化交流在帝國(guó)建立之前的很長(zhǎng)時(shí)間就已經(jīng)存在了。以伊斯蘭文
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