周髀算经作者(周脾算经)
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1、现传本《周髀算经》大约成书于西汉时期(公元前1世纪)为赵君卿所作,北周时期甄鸾重述,唐代李淳风等注。
2、历代许多数学家都曾为此书作注,其中最著名的是唐李淳风等人所作的注。
3、《周髀算经》还曾传入朝鲜和日本,在那里也有不少翻刻注释本行世。
4、从所包含的数学内容来看,书中主要讲述了学习数学的方法、用勾股定理来计算高深远近和比较复杂的分数计算等。
5、书中有矩(一种量直角、画矩形的工具)的用途,勾股定理及其在测量上的应用,相似直角三角形对应边成比例定理等数学内容.在《周髀算经》中还有开平方的问题,等差级数的问题,使用了相当繁复的分数算法和开平方法,以及应用于古代的“四分历”计算的相当复杂的分数运算.还有相当繁杂的数字计算和勾股定理的应用。
6、还有有名的圆周率(π):3.141592654······首先,《周髀算经》中明确记载了勾股定理的公式:“若求邪至日者,以日下为勾,日高为股,勾股各自乘,并而开方除之,得邪至日”(《周髀算经》上卷二)而勾股定理的证明呢,就在《周髀算经》上卷一[1] ——昔者周公问于商高曰:“窃闻乎大夫善数也,请问昔者包牺立周天历度——夫天可不阶而升,地不可得尺寸而度,请问数安从出?”商高曰:“数之法出于圆方,圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。
7、故折矩,以为句广三,股修四,径隅五。
8、既方之,外半其一矩,环而共盘,得成三四五。
9、两矩共长二十有五,是谓积矩。
10、故禹之所以治天下者,此数之所生也。
11、”周公对古代伏羲(庖牺)构造周天历度的事迹感到不可思议(天不可阶而升,地不可得尺寸而度),就请教商高数学知识从何而来。
12、于是商高以勾股定理的证明为例,解释数学知识的由来。
13、 “数之法出于圆方,圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。
14、”:解释发展脉络——数之法出于圆(圆周率三)方(四方),圆出于方(圆形面积=外接正方形*圆周率/4),方出于矩(正方形源自两边相等的矩),矩出于九九八十一(长乘宽面积计算依自九九乘法表)。
15、“故折矩①,以为勾广三,股修四,径隅五。
16、”:开始做图——选择一个 勾三(圆周率三)、股四(四方) 的矩,矩的两条边终点的连线应为5(径隅五)。
17、“②既方之,外半其一矩,环而共盘,得成三四五。
18、”:这就是关键的证明过程——以矩的两条边画正方形(勾方、股方),根据矩的弦外面再画一个矩(曲尺,实际上用作直角三角形),将“外半其一矩”得到的三角形剪下环绕复制形成一个大正方形,可看到其中有 边长三勾方、边长四股方、边长五弦方 三个正方形。
19、“两矩共长③二十有五,是谓积矩。
20、”:此为验算——勾方、股方的面积之和,与弦方的面积二十五相等——从图形上来看,大正方形减去四个三角形面积后为弦方,再是 大正方形 减去 右上、左下两个长方形面积后为 勾方股方之和。
21、因三角形为长方形面积的一半,可推出 四个三角形面积 等于 右上、左下两个长方形面积,所以 勾方+股方=弦方。
22、注意: ① 矩,又称曲尺,L型的木匠工具,由长短两根木条组成的直角。
23、古代“矩”指L型曲尺,“矩形”才是“矩”衍生的长方形。
24、② “既方之,外半其一矩”此句有争议。
25、清代四库全书版定为“既方其外半之一矩”,而之前版本多为“既方之外半其一矩”。
26、经陈良佐[2] 、李国伟[3] 、李继闵[4] 、曲安京[5] 等学者研究,“既方之,外半其一矩”更符合逻辑。
27、③ 长指的是面积。
28、古代对不同维度的量纲比较,并没有发明新的术语,而统称“长”。
29、赵爽注称:“两矩者, 句股各自乘之实。
30、共长者, 并实之数。
31、由于年代久远,周公弦图失传,传世版本只印了赵爽弦图(造纸术在汉代才发明)。
32、所以某些学者误以为商高没有证明(只是说了一段莫名其妙的话),后来赵爽才给出证明。
33、其实不然,摘录赵爽注释《周髀算经》时所做的《勾股圆方图》[1] ——“句股各自乘, 并之为弦实, 开方除之即弦。
34、案: 弦图又可以句股相乘为朱实二, 倍之为朱实四, 以句股之差自相乘为中黄实, 加差实亦成弦实。
35、”赵爽弦图。
36、注意中间的中黄实注意“案”中的“弦图又可以”、“亦成弦实”,“又”“亦”二字表示赵爽认为勾股定理还可以用另一种方法证明,于是他给出了新的证明。
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