中国古人是怎么解方程式的,古代是怎么计算数学的

问题来了,古代没有阿拉伯数字,他是怎么算得呢?首先古代数学是以竹片作为筹码来计算的,据说祖冲之为了计算圆周率,在书房的地面上画了一个直径1丈的大圆,在大圆里做内接正多边形 。不同于希腊数学的公理化论证(以欧几里得《几何原本》为代表),中国古代数学是算法式的数学 。
古代没有数字,祖冲之到底是如何计算圆周率的?

中国古人是怎么解方程式的,古代是怎么计算数学的


祖冲之以圆径1亿为1丈,圆周率满数是3丈1尺4寸1分5厘9毫2秒7忽,不足之数为3丈1尺4寸1分5厘9毫2秒6忽,什么意思呢?这就是他牛逼的地方,他未像前人一样将圆周率固定在一个数值上,而是将其界定于3.1415926到3.1415927之间 。问题来了,古代没有阿拉伯数字,他是怎么算得呢?首先古代数学是以竹片作为筹码来计算的,据说祖冲之为了计算圆周率,在书房的地面上画了一个直径1 丈的大圆,在大圆里做内接正多边形 。
使用的方法与刘徽的"割圆术" 一致,唯一不同的是,刘徽当时只做到了内接正96边形,祖冲之做到了做到了惊人的正12288边形 。且不去探究这个故事真实与否,我们只需从中体会研究圆周率的困难和祖冲之付出的努力和汗水,这不仅需要细心的运算,更需要耐心和坚忍的意志 。就是在这样的条件下,祖冲之将圆周率的数值精确了小数点后7位,他也是世界上第一位做到如此精确的人 。
中国古代没有数学工具和阿拉伯数字,是如何计算和记录圆周率的?
中国古人是怎么解方程式的,古代是怎么计算数学的


上古时代,人类在适应实际生活需要的同时,逐渐形成一些非常质朴的关于数与形的直观概念 。其中,方形与圆形就是自然界最常见的两种基本几何图形 。如我国山东省的汉武梁祠石室浮雕,就有“伏羲氏手执矩,女娲氏手执规”的图像,以此可以看出上古时代应用规和矩两种工具(规即圆规,矩类似现在木匠用的角尺)制作方形与圆形 。而且发现圆周长与直径的比是一个常数,称它为圆周率 。
1706年英国琼斯提出用π表示 。数学家德国数学史家莫瑞兹·康托说得好:“历史上一个国家所算得的圆周率的准确程度,可以作为衡量这个国家当时数学发展水平的指标 。”在我国上古时期,由于生产工具、生活用具简陋,计数还处在整数范畴,为了计算简单,因此对于圆周长与其直径的关系粗略表示为“径一而周三” 。这就是说π=3,可称为古率 。
以此来计算圆的周长和面积 。那时已经有了求圆面积的方法:“半周半径相乘得积步 。”即S圆=2πr/2 ×r =πr2 。随着生产、生活、科学研究的发展,需要提高计算和圆有关量的精确度,我国古代科学家对的研究,付出了极大的心血 。西汉的刘歆(约公元前30年-公元后23年)为五莽统一度量衡做铜斛——嘉量歆,由其容积而推得π=3.1547,后人称为歆率 。
刘歆是我国(有历史记载)研究计算圆周率近似值的第一人东汉张衡(78-139年),他于130年在计算立方体和其内切球的体积比时,推得π=√10≈3.162,是为衡率 。三国时代吴国的五番于255年,求得π=3.1555 。目前无史料说明他是如何求出来的 。开创我国研究圆周率新纪元的是公元263年三国时代魏国刘徽的“割圆术” 。
刘徽的“割圆术”记载在《九章算术》第一卷方田章的第32题的圆面积计算的注文中,他指出利用π=3这一数值算得的结果不是圆的面积,而是圆内接正十二边形的面积,结果比m的真值要小 。他由圆内接正六边形算起,逐次把边数加倍,依次算出正12边形的面积、正24边形的面积、正48边形的面积、正96边形的面积、正192…边形的面积、……,这些面积会逐渐接近圆的面积πr2(其中r是圆的半径) 。

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