中国古代几何?

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“中国”这个概念太宽泛了,中国的几何学应该更具体地指代汉地王朝的知识体系——即以汉地为中心向四周辐射的几何知识传播体系。从这个意义上说,“中国传统数学”这个概念更贴切一些;至于“近代数学是西方传来的”这种观点是很片面的。 这里要提到一个“李善兰问题”——十九世纪上半叶,英国著名数学家李善兰(1811年-1882年)来到上海,应华蘅芳邀请到南京拜访他,两人合作译著了《代数》、《微积分》和《几何原本》,将欧洲的近代数学介绍到中国来;与此同时,李善兰还翻译了欧拉的原版《代数基本原理》,这也是中文世界最早翻译的欧拉的著作之一。

然而,就在李善兰来华的十年之前,魏源已经完成了《几何原本》的编译工作,其内容已经涵盖了欧几里得的前六卷,而且用词之准确、行文之流畅远远超过了李善兰之后的译本。更重要的是,魏源完成的这部《几何原本》是用中华书局繁体竖排版的!可以说,在印刷术极其成熟的中国,在没有纸笔的情况下用算筹演算几何证明题几乎是天方夜谭,而用毛笔书写后辗转抄录更是不可能完成的任务——因此可以肯定地说,魏源的这部《几何原本》是中国人独立编写的首部欧几里得原著译本。

既然有本土原创的欧几里得译本,为什么还要赞李善兰的功绩呢?原因正是李善兰引进了欧拉、高斯的现代数学体系,同时他还编写了《矩阵算法》,对近代数学传入中国起到了重要作用。当然,我们也不能否认,如果没有西方数学的传入,中国也许永远不会有自己的数学体系,但是正如王元教授所说的那样——“没有李善兰的贡献,中国近代数学更不会有那么早的发展”。 回到正题,因为有了李善兰等的努力,近代数学的许多重要学科都被引入了中国,比如数理逻辑中的集合论、数论中的算术的基本定理以及分析学中的无穷级数等,而这些被引进的学科大多都与中国传统数学毫无关联,所以所谓的“中国传统数学”其实并无多少实质性的内容和成果,它更多的是一种表示历史延续性的话语表达。

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中国数学体系的形成于先秦时期,春秋时期杰出的学者祖暅在实践的基础上独立得出计算球体体积的公式,比欧洲人早一千一百多年。古代中国数学家对「一次同余论」、「勾股求解」、「组合分析」、方程组解法、「二次根号的有理化」、「负数」和「小数」等均有研究,对「一元二次方程式」的理解比欧洲人要早六百多年。

几何学起源自何时?是怎样的发展过程?

人类最早使用的是自然数(如手指计数),后来渐渐地引进了分数、零、负数与无理数,再推广至复数和四元数等。古埃及的分数分解是现今算法上使用的连分式方法的早期例子;古埃及人将乘法分解为数字的连续加倍,这种方法也与现代的算法相关;埃拉托斯特尼使用的素数筛法最初描述于公元前300年前后;欧几里德约于公元前300年时开始使用欧几里得算法计算自然数的最大公约数;公元前200年前后,喜帕恰斯利用三角计算了地球与月亮之间的距离,亦被认为是三角学的创始人。

人类对于数字的认识和应用随时代不同而变化。最早,人们把所有数字的集合看作自然数集。随着代数方程研究工作的深入,人们发现只凭自然数解方程是不够的,因为这样的方程通常有零和负数解。于是整数域被扩充至有理数域。后来人们又发现,代数方程的解有时甚至不是有理数,例如,方程x2=2的根就不是有理数。为了使这种方程有解,人们又将数的集合扩充至实数域。然而,像x2=-1这样最简单的方程在实数域中仍无解,尽管这样的方程在讨论许多数学和物理学问题时是经常出现的。因此,数的概念便再次扩充为复数,在复数域,上述类型方程都有解(实方程在复数域一般都有解)。

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