數學發展史
這本書記錄了世界上初等數學的發展和變化。大致可以分為七項:數字的出現、數字和符號的起源與發展、分數、代數和方程、幾何、數論和名稱的描述,跨度千萬年。它可以讓讀者了解數學的輝煌歷史和發展。這是壹本有趣的百科全書讀物,結合了歷史和數學。
數字的出現
首先,數的概念出現了
人天生就有“數”的概念。從原始人開始,人們就能區分壹、二和三,因此,他們對對數有了理解。為了表示數字,原始人創造並使用了壹種古老但笨拙且不實用的方法——結數法。通過在繩子上打壹個結來表示物體的數量,為了識別數量,出現了壹種重要的計數方法。這種方法現在看起來很笨拙,但卻是人們從零到壹理解數學的關鍵壹步。從這笨拙的壹步,人們也認識到數學的解釋必須盡可能簡潔明了。這是此後影響人類的對數學的第壹次理解,也是人類理解數學的關鍵壹步。
數字和符號的起源和發展
首先,數字的出現
很快,人類又邁出了壹大步。隨著文字的出現,最原始的數字出現了。更令人欣慰的是,人們將自己的知識融入到設計中。他們想到了“以壹大代多小”的方法,在人物表征上,就是“進位制”。在眾多的數字中,有古巴比倫的二進制數字,也有古羅馬字符,但流傳至今的阿拉伯數字是世界通用的。他們告訴我們簡單是最好的。
現在有“二進制數”、“三進制數”等低階十進制數。有時候會有人覺得太簡潔,導致數據太長,寫起來不方便,十進制阿拉伯數字的轉換也很麻煩。其實人是高等動物,理解能力很強。自古以來都以十為壹個整體,所以習慣用小數。但是,並不是所有的東西都有智商,也不可能明顯區分1-10,但是兩個數可以用明顯相反的方式表示。於是,人類創造了“二進制數”,但不方便書寫,只適用於計算機和壹些智能機器。但不可否認的是,它創造了壹種新的數字表現形式。
第二,符號的出現
加減乘除等數學符號是我們每個人最熟悉的符號,因為不僅在數學學習中,在幾乎每天的日常生活中,我們都離不開它們。不要把他們看得那麽簡單
單,直到17世紀中葉才全部成型。
法國數學家搜搜在他寫於1484的三篇算術論文中使用了壹些符號,例如D代表加法,M代表減法。這兩個符號最早出現在德國數學家魏德曼寫的商業速度算法中。他用“+”表示過剩,用“-”表示不足。
1,加號(+)和減號(-)
加減符號“+”、“-”,1489德國數學家魏德曼最早在著作中使用這兩個符號,但被大家正式認可是從1514年荷蘭數學家霍伊克開始的。到了1514,荷蘭的赫克第壹次用“+”做加法,用“-”做減法。1544年,德國數學家斯蒂費爾在整數算術中正式使用“+”和“-”來表示加減,這兩種符號逐漸被公認為真正的算術符號並被廣泛使用。
2.乘法符號(×,...)
1631年,英國數學家奧克特提出了與“X”的乘法。英國數學家奧特雷德在1631年出版的《數學關鍵》中引入了這壹符號。說是從加法符號+衍生出來的,因為乘法運算是從同數的加法運算發展而來的。另壹個乘法符號赫裏奧特是數學家發明的。後來萊布尼茨認為“×”容易與“x”混淆,建議用“×”來表示乘號,這樣“×”也被認可了。
3.除法(÷)
除法和除法符號“∫”最初流行於歐洲大陸作為負號,Orkut用“:”表示除法或比值。也有人用分數線表示比例,後來有人把它們組合成“∫”。在瑞士數學家拉哈的著作中,“6”被正式用作除法符號。“⊙”這個符號最早是英國的瓦裏斯使用的,後來在英國推廣開來。除了原意是分之外,符號“⊙”中間的橫線分隔了上下兩部分,形象地代表了“分”。
至此,四大作戰符號完成,遠未被各國廣泛采用。
4.等號(=)
等號“=”最早是由英國牛津大學的裏克特教授在1540中使用的。1591年,法國數學家吠陀在其著作中被廣泛使用,才逐漸被人們接受。
標記
壹、分數的產生和定義
人類歷史上最早產生的數是自然數(正整數)。以後測量平均的時候,往往無法得到精確的整數結果,就導致了分數。
壹個物體、壹個圖形、壹個計量單位,都可以看作單位“1”。把單位“1”平均分成幾個部分,代表這樣壹個或幾個部分的數叫做分數。在分數中,分母表示單位“1”被分成多少份,分子表示有多少份;其中壹種叫做分數單位。
分子和分母同時被同壹個數(0除外)相乘或相除,分數的大小不變。這是分數的基本性質。
分數壹般包括:真分數、假分數、有分數。
真實分數小於1。
虛假分數大於1或等於1。
波段分數大於1,是最簡單的分數。分數由壹個整數和壹個真實分數組成。
註意:
①分母和分子中不能有0,否則沒有意義。
(2)分數中的分子或分母不能有無理數(如2的平方根),否則不是分數。
③壹個最簡單分數的分母中只有兩個質因數(2和5)可以轉換成有限小數;如果最簡分數的分母只包含2和5以外的質因數,則可以變成純循環小數;如果最簡分數的分母既包含2或5的質因數,又包含2和5以外的質因數,則可以轉化為混合循環小數。(註:如果不是最簡分數,必須轉化為最簡分數才能判斷;分母為2或5的最簡單分數可以轉化為有限小數,分母為其他素數的最簡單分數可以轉化為純循環小數。
二、分數的歷史和演變
分數在中國由來已久,最初的分數形式與現在不同。後來印度出現了類似中國的分數代表。後來阿拉伯人發明了分數線,分數的表示就變成了這樣。
在歷史上,分數幾乎和自然數壹樣古老。早在人類文化發明的早期,由於測量和平均分的需要,就引入並使用了分數。
許多民族的古代文獻中都有分數的記載和各種計分制度。早在公元前2100年,古巴比倫人(現在的伊拉克)就使用分母為60的分數。
大約在公元前1850年,分數也被用於埃及數學文獻中。
200多年前,瑞士數學家歐拉在《普通算術》壹書中說,不可能把壹根7米長的繩子分成三等份,因為沒有合適的數字來表示它。如果我們把它分成三等份,每份是3/7米。像3/7是壹個新數字,我們稱之為分數。
為什麽叫分數?“分數”這個名字直觀形象地代表了這個數的特點。比如壹個西瓜,四個人平分,不是應該分成四等份嗎?從這個例子可以看出,分數是測量的需要,是數學本身的需要——除法運算的需要。
最早使用分數的國家是中國。春秋時期(公元前770-476)的《左傳》中規定,諸侯的都城規模不得超過周文王都城的三分之壹,中型的五分之壹,小型的九分之壹。秦始皇時代的歷法規定壹年的天數是365又四分之壹天。這說明中國很早就出現了分數,並在社會生產生活中使用。
《九章算術》是中國1800多年前的數學專著,第壹章《平方域》講的是分數的四種算法。
在古代,中國使用分數比其他國家早1000多年。所以中國有悠久的歷史和燦爛的文化。
幾何學
壹.公式
1,平面圖形
平方:s = a?C=4a
三角形:s = ah/2 a = 2s/hh = 2s/a。
平行四邊形:s = ah a = s/h h = s/a。
梯形:s =(a+b)h/2h = 2s/(a+b)a = 2s/h-bb = 2s/h-a。
圓:s = ∏ r?C=2r∏=∏d r=d/2=C/∏/2r?= S/∏d = C/∈
半圓:s = ∏ r?/2 C=∏r+d=5.14r
頂點數+面數-塊數= 1
2、三維圖形
立方體:v = a?= s底a s表= 6a?s底= a?s面= 4a?邊長= =12a
長方體:V = ABH = S底H S表= 2 (AB+AC+BC) S邊= 2 (A+B) H邊長= 4 (A+B+H)。
缸:v = ∏ r?H S表= 2 ∏ r?+∏r?H = s底(h+2) s邊= ∏ r?H S bottom = ∏ r?
其他列:v = s底部h
圓錐體:v = v圓柱體/3
球:v = 4/3 ∏ r?s表= 4 ∏ r?
頂點數+面數-邊數= 2
數論
壹、數論概述
自從人類學會數數以來,他們就壹直在和自然數打交道。後來由於實踐的需要,數的概念進壹步擴大。自然數被稱為正整數,而它們的相反數被稱為負整數,介於正負整數之間的中性數被稱為0。合在壹起,它們被稱為整數。(現在自然數的概念變了,包括正整數和0)
對於整數,可以進行四則運算:加、減、乘、除,稱為四則運算。其中加減乘除可以在整數範圍內無障礙進行。也就是說,任意兩個或兩個以上的整數相加、相減、相乘,它們的和、差、積仍然是壹個整數。但是,整數之間的除法可能無法在整數範圍內暢通無阻地進行。
在整數運算的應用和研究中,人們逐漸熟悉了整數的特性。比如整數可以分為兩類——奇數和偶數(通常稱為奇數和偶數)等等。利用整數的壹些基本性質,可以進壹步探索許多有趣而復雜的數學規律。正是這些特點的魅力,古往今來吸引著眾多數學家不斷研究和探索。
數論這門學科是從研究整數開始的,所以叫整數論。後來整數的理論得到了進壹步的發展,被稱為數論。確切地說,數論是研究整數性質的學科。
二、數論的發展
從古至今,數學家們壹直非常重視整數性質的研究,但直到19世紀,這些研究成果還只是孤立地記載在各個時期的算術著作中,也就是說,尚未形成完整統壹的學科。
中國古代以來,很多著名的數學著作都討論過數論的內容,比如求最大公約數,勾股數組,壹些不定方程的整數解等等。在國外,古希臘的數學家們已經系統地研究了數論中最基本的問題之壹——整除,素數、和數、除數、倍數等壹系列概念也被提出和應用。歷代數學家對整數性質的研究也做出了巨大貢獻,逐漸完善了數論的基礎理論。
在對整數性質的研究中發現,素數是構成正整數的基本“材料”,為了深入研究整數的性質,有必要研究素數的性質。因此,關於素數性質的壹些問題壹直為數學家所關註。
到了18世紀末,歷代數學家積累的關於整數性質的零散知識已經非常豐富,將其整理加工成壹門系統學科的條件已經完全成熟。德國數學家高斯集中了前人的成果,寫了壹本名為《算術討論》的書,於1800年寄給法國科學院,但法國科學院拒絕了高斯的大作,於是高斯只好在1801年自己出版了。這本書開創了現代數論的新時代。
在《論算術》中,高斯規範了過去研究整數性質所用的符號,對當時已有的定理進行了系統化和概括,對要研究的問題和意誌的方法進行了分類,並引入了新的方法。
由於現代計算機科學和應用數學的發展,數論得到了廣泛的應用。例如,初等數論範圍內的許多研究成果被廣泛應用於計算方法、代數編碼、組合論等;文獻中也有報道,現在有些國家用“孫子定理”來度量距離,用原根和原指數計算離散傅裏葉變換。此外,許多深刻的數論研究成果也在近似分析、差集、快速變換等方面得到了應用。特別是由於計算機的發展,使得用離散量的計算來近似連續量,並達到要求的精度成為可能。
三、數論的分類
初等數論
指的是初等代數處理的不超過高中水平的數論問題。主要工具包括整數的整除和同余。重要的結論有中國的余數定理、費馬大定理、二次互等定律等等。
解析數論
借助微積分和復分析,關於整數的問題主要可以分為兩類:積數論和加數論。乘積數論通過研究乘積母函數的性質來討論素數的分布,其中素數定理和狄利克雷定理是該領域最著名的經典成果。加法數論是研究整數加法分解的可能性和表示,華林問題是這壹領域最著名的課題。此外,如篩選法、圈層法等都是這壹類的重要課題。我國數學家陳景潤用解析數論中的篩選法解決了哥德巴赫猜想問題。
代數數論
它是將整數的概念擴展到代數整數的壹個分支。在代數整數的研究上,主要的研究目標是更壹般地解決不定方程的問題,而為了達到這個目標,這個領域與代數幾何的關系特別密切。建立了素數和整除的概念。
數字幾何
它是由德國數學家和物理學家閔可夫斯基創立並奠定基礎的。主要是通過幾何的觀點來研究整數(這裏是格點)的分布。幾何數論研究的基本對象是“空間網格”。在給定的直角坐標系中,坐標全為整數的點稱為整點;壹組所有點稱為空間網格。空間網格對幾何學和結晶學具有重要意義。最著名的定理是閔可夫斯基定理。由於幾何數論所涉及問題的復雜性,需要有相當的數學基礎才能深入研究。
計算數論
借助於計算機算法,數論的問題如素數檢驗、因子分解等都與密碼學有著密切的聯系。
超越數論
研究數的超越性,特別是歐拉常數和特定的Zeta函數值,特別有意思。
組合數論
利用組合和概率的技巧,壹些不能用初等方法處理的復雜結論被證明是非建設性的。這是伊迪絲發起的壹個想法。
第四,皇冠上的寶石
數論在數學中的地位是獨特的。高斯曾說“數學是科學的女王,數論是數學中的皇冠”。所以數學家們喜歡把數論中壹些尚未解決的問題稱為“皇冠上的寶石”,以鼓勵人們去“挑選”。
簡單列舉幾個“珍珠”:費馬大定理、孿生素數問題、哥德巴赫猜想、角谷猜想、圓內整點問題、完全數問題...
動詞 (verb的縮寫)中國人民的成就
在近代中國,數論也是最早的數學分支之壹。20世紀30年代以來,在解析數論、刁繁度方程、均勻分布等方面做出了重大貢獻,湧現出華、閔四合、柯昭等壹流數論專家。其中,華教授在三角和賦值和堆素數理論方面的研究最為著名。1949之後,數論的研究有了很大的發展。特別是在“篩選法”和“哥德巴赫猜想”的研究上,在國際上取得了突出的成績。特別是陳景潤在1966證明了“哥德巴赫猜想”中“壹個大偶數可以表示為壹個素數和不超過兩個素數的乘積之和”後,在國際數學界引起強烈反響,稱贊陳景潤的論文是分析數學的傑作,是篩選法的光輝頂點。到目前為止,這仍然是哥德巴赫猜想的最好結果。
名稱描述
歐幾裏得的《幾何原本》大約是公元前300年出版的。
《周批艾經》的作者不詳,時間早於公元前壹世紀。
“九章算術”的作者是未知的約公元壹世紀。
《孫子算經》作者不詳,南北朝。
幾何笛卡爾1637
自然哲學的數學原理牛頓1687
無限分析導論歐拉1748
微分歐拉1755
積分學(三冊)歐拉1768-1770
高斯1801年算術查詢
華堆基的素數約為1940。
選任意壹段!!!