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刘徽是公元三世纪世界上最杰出的数学家,他在公元263年撰写的著作《九章算术注》以及后来的《海岛算经》,是我国最宝贵的数学遗产,从而奠定了他在中国数学史上的不朽地位。
刘徽的数学著作,留传后世的很少,所留均为久经辗转传抄之作。
他的主要著作有:《九章算术注》10卷; 《重差》1卷,至唐代易名为《海岛算经》;《九章重差图》l卷。可惜后两种都在宋代失传。
《九章算术》约成书于东汉之初,共有246个问题的解法。在许多方面:如解联立方程,分数四则运算,正负数运算,几何图形的体积面积计算等,都属于世界先进之列。
但因解法比较原始,缺乏必要的证明,刘徽则对此均作了补充证明。在这些证明中,显示了他在众多方面的创造性贡献。他是世界上最早提出十进小数概念的人,并用十进小数来表示无理数的立方根。在代数方面,他正确地提出了正负数的概念及其加减运算的法则,改进了线性方程组的解法。在几何方面,提出了"割圆术",即将圆周用内接或外切正多边形穷竭的一种求圆面积和圆周长的方法。他利用割圆术科学地求出了圆周率π=3.1416的结果。他用割圆术,从直径为2尺的圆内接正六边形开始割圆,依次得正12边形、正24边形……,割得越细,正多边形面积和圆面积之差越小,用他的原话说是“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣。”他计算了3072边形面积并验证了这个值。刘徽提出的计算圆周率的科学方法,奠定了此后千余年来中国圆周率计算在世界上的领先地位。
图一
图二
图三
图四
图五
宋代的文学家苏轼,不但诗词写得精彩,中国画也画得好。传说有一位广东的状元,名叫伦文叙,为苏轼画的《百鸟归巢图》题了一首奇怪的诗:
画的标题中说是“百鸟”;题诗中却不见“百”字踪影,似乎只管数鸟儿有多少只:一只,又一只,三、四、五、六、七、八只,数到八就结束,开始发表感想了。画中的鸟儿,究竟是100只呢,还是8只?
要解开这个谜,可以把诗中关于鸟儿只数的数字写成一行:
1 1 3 4 5 6 7 8
这些数合在一起,与100有没有关系呢?
通过观察,发现可以用这些数组成一个算式,计算结果恰好等于100:
1+1+3×4+5×6+7×8=100。
原来,诗中的第二句不能读成“三、四、五、六、七、八只”,而应该读成
三四、五六、七八只。
其中的“三四”、“五六”、“七八”,都是两数相乘,得数分别是12、30和56。连同上句的1只、又1只,全部加起来,隐含着总数是“百”。
天生一只又一只,
三四五六七八只。
凤凰何少鸟何多,
啄尽人间千万石。
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