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伟大的数学家——赵爽

(2011-10-23 07:52:12)
标签:

赵爽

勾股定理

勾股圆方图

周髀算经注

测量太阳高

教育

                        http://s10/middle/9407ba86gafebe63b8aa9&690

    赵爽,中国数学家东汉末至三国时代人生平不详,约生活于公元3世纪初。字君卿,东吴人。据载,他研究过张衡的天文学著作《灵宪》和刘洪的《乾象历》,也提到过“算术”。他的主要贡献是约在222年深入研究了《周牌算经》,为该书写了序言,并作了详细注释。其中一段530余字的“勾股圆方图”注文是数学史上极有价值的文献。它记述了勾股定理的理论证明,将勾股定理表述为:“勾股各自乘,并之,为弦实。开方除之,即弦。”证明方法叙述为:“按弦图,又可以勾股相乘为朱实二,倍之为朱实四,以勾股之差自相乘为中黄实,加差实,亦成弦实。”

 

                                                              http://s13/middle/9407ba86gafebe8f2fc6c&690

  即2ab+(b-a)^2=c^2,化简便得a^2b^2c^2。其基本思想是图形经过割补后,面积不变。刘徽在注释《九章算术》时更明确地概括为出入相补原理,这是后世演段术的基础。赵爽在注文中证明了勾股形三边及其和、差关系的24个命题。例如 √(2(c-a)(c-b)) + (c-b) = a, √(2(c-a)(c-b)) + (c-a) = b, √(2(c-a)(c-b)) + (c-a) + (c-b) = c等等。他还研究了二次方程问题,得出与韦达定理类似的结果,并得到二次方程求根公式之一。此外,使用“齐同术”,在乘除时应用了这一方法,还在‘旧高图论”中给出重差术的证明。赵爽的数学思想和方法对中国古代数学体系的形成和发展有一定影响。

  赵爽自称负薪余日,研究《周髀》,遂为之作注,可见是一个未脱离体力劳动的天算学家。一般认为,《周髀算经》成书于公元前100年前后,是一部引用分数运算及勾股定理等数学方法阐述盖天说的天文学著作。而大约同时成书的《九章算术》则明确提出了勾股定理以及某些解勾股形问题。赵爽《周髀算经注》逐段解释《周髀》经文。而最为精彩的是附录于首章的勾股圆方图,短短500余字,概括了《周髀算经》、《九章算术》《九章算术》以来中国人关于勾股算术的成就,其中包含了勾股定理勾股定理(这里以abc分别代表直角三角形的勾、股、弦三边之长                      

                           a^2+b^2=C^2

   

    给出了由弦与勾(或股)表示的股(或勾)弦并与股(或勾)弦差之差:

                   (c+b)-(c-b)=[( 2c)^2-4a^2]^1/2

                   (c+a)-(c-a)=[(2c)^2-4b^2]^1/2

  赵爽用出入相补方法对上述公式作了证明。这些公式大都与《九章算术》及其刘徽注所阐述的相同,证明方法也类似,只是最后两个公式为刘徽注所没有,所用术语也与刘徽稍异。可见,这些知识是汉魏时期数学家们的共识。《畴人传》说勾股圆方图注“五百余言耳,而后人数千言所不能详者,皆包蕴无遗,精深简括,诚算氏之最也”。

   赵爽,三国时期东吴的数学家。曾注《周髀算经》,他所作的《周髀算经注》中有一篇《勾股圆方图注》全文五百余字,并附有云幅插图(已失传),这篇注文简练地总结了东汉时期勾股算术的重要成果,最早给出并证明了有关勾股弦三边及其和、差关系的二十多个命题,他的证明主要是依据几何图形面积的换算关系。

  赵爽还在《勾股圆方图注》中推导出二次方程和求根公式在《日高图注》中利用几何图形面积关系,给出了重差术的证明。(汉代天文学家测量太阳高、远的方法称为重差术)。

 

                                     http://s16/middle/9407ba86gafebed04523f&690
 

 

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