朱世杰的《算學(xué)啟蒙》是一部很好教科書(shū) 朱世杰最重要的數(shù)學(xué)著作《算學(xué)啟蒙》是在公元1299年刊印的,全書(shū)分三卷,二十門(mén),總計(jì)二百五十九個(gè)問(wèn)題和相應(yīng)的解答。該書(shū)自乘除運(yùn)算起,一直講到當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)發(fā)展的最高成就“天元術(shù)”,全面系統(tǒng)地介紹了當(dāng)時(shí)中國(guó)數(shù)學(xué)家研究的大部分的內(nèi)容。內(nèi)容深入淺出,通俗易懂,是一部很好的啟蒙讀物和教科書(shū);這部著作后來(lái)流傳到了朝鮮、日本等國(guó),出版過(guò)翻刻本和注釋本,產(chǎn)生過(guò)一定的影響。在中國(guó)一度失傳,直到1839年得到朝鮮翻刻本,才再重新翻印流傳。朱世杰的著作深深地影響著亞洲數(shù)學(xué)的發(fā)展。
《四元玉鑒》是中國(guó)代數(shù)發(fā)展巔峰之代表作
《四元玉鑒》成書(shū)于公元1303年,全書(shū)共三卷,二十四門(mén),二百八十八問(wèn),介紹了朱世杰在多元高次方程組的解法——“四元術(shù)”、高階等差級(jí)數(shù)的計(jì)算——“垛積術(shù)”以及“招差術(shù)”即有限差分等方面的研究成果?梢哉f(shuō)是朱世杰闡述自己多年研究成果的一部力作!端脑耔b》是一部關(guān)于中國(guó)數(shù)學(xué)輝煌成就的名著,受到近代數(shù)學(xué)史研究者的高度評(píng)價(jià),認(rèn)為是中國(guó)數(shù)學(xué)著作中最重要的一部,同時(shí)也是中世紀(jì)最杰出的數(shù)學(xué)著作之一。
書(shū)中所有問(wèn)題都與求解方程或求解方程組有關(guān),在書(shū)中的四元術(shù)是天、地、人、物表示在單一的方程式中的四個(gè)未知數(shù)。其中:四元的問(wèn)題(需設(shè)立四個(gè)未知數(shù)者)有7問(wèn)(“四象朝元”6問(wèn),“假令四草”1問(wèn));三元的13問(wèn)(“三才變通”11問(wèn),“或問(wèn)歌彖”和“假令四草”各1問(wèn));二元的36問(wèn)(“兩儀合轍”12問(wèn),“左右逢元”21問(wèn),“或問(wèn)歌彖”2問(wèn),“假令四草”1問(wèn))”;一元的232問(wèn)(其余各問(wèn)都是一元)。
可見(jiàn),四元術(shù)——多元高次方程組的解法是《四元玉鑒》的主要內(nèi)容,也是全書(shū)的主要成就。
可以說(shuō)《四元玉鑒》是中國(guó)代數(shù)發(fā)展之巔峰的代表作。書(shū)中主要論及處理齊次方程組、帕斯卡三角形
以及解高次方程(如14次方程)。朱世杰解14次方程式的方法就是現(xiàn)在所周知的霍納方法。雖然朱世杰似乎是第一個(gè)發(fā)表帕斯卡三角形和霍納方法的數(shù)學(xué)家,
但是他的名字并沒(méi)有和他的發(fā)現(xiàn)齊名,但這并無(wú)損朱世杰在數(shù)學(xué)上所做出的重要貢獻(xiàn)。
朱世杰可以被看作是中國(guó)宋元時(shí)期數(shù)學(xué)發(fā)展的總結(jié)性人物,是宋元數(shù)學(xué)的代表,是中國(guó)以籌算為主要計(jì)算工具的古代數(shù)學(xué)發(fā)展的頂峰。
秦、李、楊、朱的數(shù)學(xué)著作內(nèi)容廣泛而艱深,象高次方程的數(shù)值解法、天元術(shù)、四元術(shù)、大衍求一術(shù)、垛積術(shù)和招差術(shù)等,都是具有世界意義的學(xué)術(shù)成就,分別比歐洲要早出現(xiàn)四百年到八百年,在當(dāng)時(shí)世界上居于遙遙領(lǐng)先的地位。這一豐富多彩的輝煌時(shí)期在我國(guó)數(shù)學(xué)史上也是罕見(jiàn)的。
朱世杰的“四元術(shù)”是在高次方程的數(shù)值解法以及“天元術(shù)”的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)未知數(shù)不止一個(gè)的時(shí)候,除設(shè)未知數(shù)天元(χ)外,還需要增設(shè)地元(y)、人元(z)乃至物元(u),再列寫(xiě)出二元、三元甚至四元的高次聯(lián)立方程組,然后求解。這就是朱世杰在他的著作中所介紹的“四元術(shù)”。 他系統(tǒng)地闡述了運(yùn)用“天元術(shù)”——以代數(shù)方法處理幾何問(wèn)題的巨大的優(yōu)越性。
朱世杰不僅提出了多元(最多到四元)高次聯(lián)立方程組的算籌擺置記述方法,而且把《九章算術(shù)》等書(shū)中的四元一次聯(lián)立方程組解法推廣到四元高次聯(lián)立方程組,在《四元玉鑒》中舉例說(shuō)明了高次聯(lián)立方程組的求解方法——消去法。
在歐洲,解聯(lián)立一次方程開(kāi)始于十六世紀(jì),關(guān)于多元高次聯(lián)立方程的研究還是十八、十九世紀(jì)的事。
朱世杰還把三角垛公式引用到“招差術(shù)”上,指出招差公式中的各項(xiàng)系數(shù)恰好依次是各三角垛的積,這樣就得到了包含有四次差的招差公式,并且可以推廣為包含任意高次差的招差公式,這在世界數(shù)學(xué)史上是第一次,比歐洲牛頓的同樣成就要早近四個(gè)世紀(jì)。
除了“四元消法”和“垛積招差”以外,朱世杰在他的著作中還提出了許多值得注意的內(nèi)容,在中國(guó)數(shù)學(xué)史上,朱世杰第一次正式提出了正負(fù)數(shù)乘法的正確法則。他對(duì)球體表面積的計(jì)算問(wèn)題作了探討,這是我國(guó)古代數(shù)學(xué)典籍中唯一的一次討論。雖然結(jié)論不很正確,但是他的創(chuàng)新精神是可貴的。在《算學(xué)啟蒙》中,朱世杰記載了完整的"九歸除法"口訣,和現(xiàn)在流傳的珠算歸除口訣幾乎完全一致。
公元1303年中國(guó)數(shù)學(xué)家朱世杰在他的《四元玉鑒》一書(shū)中發(fā)表了這個(gè)有名的三角形。上圖所示是這個(gè)三角形最初出現(xiàn)的原始風(fēng)貌。朱世杰甚至沒(méi)有宣揚(yáng)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)三角形的榮耀。他用古法來(lái)描述它是用來(lái)找尋二項(xiàng)式系數(shù)。大約在朱世杰之前兩個(gè)世紀(jì),中國(guó)數(shù)學(xué)家已經(jīng)知道這個(gè)可用來(lái)計(jì)算出二項(xiàng)式系數(shù)的三角形的模式。
《四元玉鑒》中的另一項(xiàng)突出的成就是關(guān)于高階等差級(jí)數(shù)的求和問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,朱世杰還進(jìn)一步解決了高次差的招差法問(wèn)題。朱世杰的《四元玉鑒》為推進(jìn)我國(guó)古代數(shù)學(xué)的發(fā)展作出了不可磨滅的重要貢獻(xiàn)。但是,我們?cè)诳吹街焓澜艿呢暙I(xiàn)時(shí),千萬(wàn)不要忘了,站在他前面逢山開(kāi)路,遇水搭橋的偉大數(shù)學(xué)家李冶的“鑿空”之功!
總之,朱世杰繼承和發(fā)展了前人的數(shù)學(xué)成就,為推進(jìn)我國(guó)古代數(shù)學(xué)的發(fā)展做出了不可磨滅的重要貢獻(xiàn)。由于朱世杰和其他同時(shí)代數(shù)學(xué)家的共同努力,使宋、元時(shí)期的數(shù)學(xué)水平達(dá)到光輝的高度,在很多方面居于世界前列。朱世杰不愧是我國(guó)乃至世界數(shù)學(xué)史上負(fù)有盛名的數(shù)學(xué)家。
朱世杰是中國(guó)數(shù)學(xué)黃金時(shí)代——宋元時(shí)期最后的也是最偉大的數(shù)學(xué)家。歷史家總是描述他是所有時(shí)期偉大的數(shù)學(xué)家之一。然而,朱世杰的生平卻很少有人知道,就連他生日等確切資料也沒(méi)人知道。他住在現(xiàn)今北平附近的燕山。他曾“以數(shù)學(xué)名家周游湖海二十余
年,四方之來(lái)學(xué)者日眾”,說(shuō)明他以數(shù)學(xué)研究和數(shù)學(xué)教學(xué)為業(yè)游學(xué)四方。
|