高中學(xué)數學(xué)有用嗎?
導讀:高中學(xué)數學(xué)有用嗎? 數學(xué)發(fā)展史的論文?
1.你好,說(shuō)個(gè)現實(shí)的,如果你是高中生想考個(gè)好大學(xué),那么我告訴你,太有用了!2.如果你不想,那么對你而言,幾乎沒(méi)用。3.其實(shí)所有的生活幾乎都包含數理邏輯,只是我們很多人身在數學(xué)中而不自知。
高中數學(xué)特有用,即使沒(méi)考上學(xué)校,干脆再也不接觸數學(xué)了,但是,留在你身上的就是,遇到問(wèn)題,比別人有經(jīng)驗且考慮周到,處理各種問(wèn)題都是考慮全面、嚴謹、細致、縝密,處理起來(lái)頭頭是道等等,絕對是一個(gè)好的領(lǐng)導。
數學(xué)發(fā)展史的論文?
高中:
人類(lèi)是動(dòng)物進(jìn)化的產(chǎn)物,最初也完全沒(méi)有數量的概念。但人類(lèi)發(fā)達的大腦對客觀(guān)世界的認識已經(jīng)達到更加理性和抽象的地步。這樣,在漫長(cháng)的生活實(shí)踐中,由于記事和分配生活用品等方面的需要,才逐漸產(chǎn)生了數的概念。比如捕獲了一頭野獸,就用1塊石子代表。捕獲了3頭,就放3塊石子。結繩記事也是地球上許多相隔很近的古代人類(lèi)共同做過(guò)的事。我國古書(shū)《易經(jīng)》中有結繩而治的記載。傳說(shuō)古代波斯王打仗時(shí)也常用繩子打結來(lái)計算天數。用利器在樹(shù)皮上或獸皮上刻痕,或用小棍擺在地上計數也都是古人常用的辦法。這些辦法用得多了,就逐漸形成數的概念和記數的符號。
數的概念最初不論在哪個(gè)地區都是1、2、3、4……這樣的自然數開(kāi)始的,但是記數的符號卻大小相同。
古羅馬的數字相當進(jìn)步,現在許多老式掛鐘上還常常使用。
實(shí)際上,羅馬數字的符號一共只有7個(gè):I(代表1)、V(代表5)、X(代表10)、L(代表50)、C代表100)、D(代表500)、M(代表1,000)。這7個(gè)符號位置上不論怎樣變化,它所代表的數字都是不變的。它們按照下列規律組合起來(lái),就能表示任何數:
1.重復次數:一個(gè)羅馬數字符號重復幾次,就表示這個(gè)數的幾倍。如:III表示3;XXX表示30。
2.右加左減:一個(gè)代表大數字的符號右邊附一個(gè)代表小數字的符號,就表示大數字加小數字,如VI表示6,DC表示600。一個(gè)代表大數字的符號左邊附一個(gè)代表小數字的符號,就表示大數字減去小數字的數目,如IV表示4,XL表示40,VD表示495。
3.上加橫線(xiàn):在羅馬數字上加一橫線(xiàn),表示這個(gè)數字的一千倍。如:表示 15,000,表示165,000。
我國古代也很重視記數符號,最古老的甲骨文和鐘鼎中都有記數的符號,不過(guò)難寫(xiě)難認,后人沒(méi)有沿用。到春秋戰國時(shí)期,生產(chǎn)迅速發(fā)展,適應這一需要,我們的祖先創(chuàng )造了一種十分重要的計算方法--籌算?;I算用的算籌是竹制的小棍,也有骨制的。按規定的橫豎長(cháng)短順序擺好,就可用來(lái)記數和進(jìn)行運算。隨著(zhù)籌算的普及,算籌的擺法也就成為記數的符號了。算籌擺法有橫縱兩式,都能表示同樣的數字。
從算籌數碼中沒(méi)有10這個(gè)數可以清楚地看出,籌算從一開(kāi)始就嚴格遵循十位進(jìn)制。9位以上的數就要進(jìn)一位。同一個(gè)數字放在百位上就是幾百,放在萬(wàn)位上就是幾萬(wàn)。這樣的計算法在當時(shí)是很先進(jìn)的。因為在世界的其他地方真正使用十進(jìn)位制時(shí)已到了公元6世紀末。但籌算數碼中開(kāi)始沒(méi)有零,遇到零就空位。比如6708,就可以表示為┴ ╥ 。數字中沒(méi)有零,是很容易發(fā)生錯誤的。所以后來(lái)有人把銅錢(qián)擺在空位上,以免弄錯,這或許與零的出現有關(guān)。不過(guò)多數人認為,0這一數學(xué)符號的發(fā)明? ??歸功于公元6世紀的印度人。他們最早用黑點(diǎn)(·)表示零,后來(lái)逐漸變成了0。
說(shuō)起0的出現,應該指出,我國古代文字中,零字出現很早。不過(guò)那時(shí)它不表示空無(wú)所有,而只表示零碎、不多的意思。如零頭、零星、零丁。一百零五的意思是:在一百之外,還有一個(gè)零頭五。隨著(zhù)阿拉數字的引進(jìn)。105恰恰讀作一百零五,零字與0恰好對應,零也就具有了0的含義。
如果你細心觀(guān)察的話(huà),會(huì )發(fā)現羅馬數字中沒(méi)有0。其實(shí)在公元5世紀時(shí),0已經(jīng)傳入羅馬。但羅馬教皇兇殘而且守舊。他不允許任何使用0。有一位羅馬學(xué)者在筆記中記載了關(guān)于使用0的一些好處和說(shuō)明,就被教皇召去,施行了拶(zǎn)刑,使他再也不能握筆寫(xiě)字。
但0的出現,誰(shuí)也阻擋不住?,F在,0已經(jīng)成為含義最豐富的數字符號。0可以表示沒(méi)有,也可以表示有。如:氣溫0℃,并不是說(shuō)沒(méi)有氣溫;0是正負數之間唯一的中性數;任何數(0除外)的0次冪等于1;0!=1(零的階乘等于1)。
除了十進(jìn)制以外,在數學(xué)萌芽的早期,還出現過(guò)五進(jìn)制、二進(jìn)制、三進(jìn)制、七進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、二十進(jìn)制、六十進(jìn)制等多種數字進(jìn)制法。在長(cháng)期實(shí)際生活的應用中,十進(jìn)制最終占了上風(fēng)。
現在世界通用的數碼1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,人們稱(chēng)之為阿拉伯數字。實(shí)際上它們是古代印度人最早使用的。后來(lái)阿拉伯人把古希臘的數學(xué)融進(jìn)了自己的數學(xué)中去,又把這一簡(jiǎn)便易寫(xiě)的十進(jìn)制位值記數法傳遍了歐洲,逐漸演變成今天的阿拉伯數字。
數的概念、數碼的寫(xiě)法和十進(jìn)制的形成都是人類(lèi)長(cháng)期實(shí)踐活動(dòng)的結果。
隨著(zhù)生產(chǎn)、生活的需要,人們發(fā)現,僅僅能表示自然數是遠遠不行的。如果分配獵獲物時(shí),5個(gè)人分4件東西,每個(gè)人人該得多少呢?于是分數就產(chǎn)生了。中國對分數的研究比歐洲早1400多年!自然數、分數和零,通稱(chēng)為算術(shù)數。自然數也稱(chēng)為正整數。
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展,人們又發(fā)現很多數量具有相反的意義,比如增加和減少、前進(jìn)和后退、上升和下降、向東和向西。為了表示這樣的量,又產(chǎn)生了負數。正整數、負整數和零,統稱(chēng)為整數。如果再加上正分數和負分數,就統稱(chēng)為有理數。有了這些數字表示法,人們計算起來(lái)感到方便多了。
但是,在數字的發(fā)展過(guò)程中,一件不愉快的事發(fā)生了。讓我們回到大經(jīng)貿部2500年前的希臘,那里有一個(gè)畢達哥拉斯學(xué)派,是一個(gè)研究數學(xué)、科學(xué)和哲學(xué)的團體。他們認為數是萬(wàn)物的本源,支配整個(gè)自然界和人類(lèi)社會(huì )。因此世間一切事物都可歸結為數或數的比例,這是世界所以美好和諧的源泉。他們所說(shuō)的數是指整數。分數的出現,使數不那樣完整了。但分數都可以寫(xiě)成兩個(gè)整數之比,所以他們的信仰沒(méi)有動(dòng)搖。但是學(xué)派中一個(gè)叫希帕索斯的學(xué)生在研究1與2的比例中項時(shí),發(fā)現沒(méi)有一個(gè)能用整數比例寫(xiě)成的數可以表示它。如果設這個(gè)數為X,既然,推導的結果即x2=2。他畫(huà)了一個(gè)邊長(cháng)為1的正方形,設對角線(xiàn)為x ,根據勾股定理x2=12+12=2,可見(jiàn)邊長(cháng)為1的正方形的對角線(xiàn)的長(cháng)度即是所要找的那個(gè)數,這個(gè)數肯定是存在的??伤嵌嗌??又該怎樣表示它呢?希帕索斯等人百思不得其解,最后認定這是一個(gè)從未見(jiàn)過(guò)的新數。這個(gè)新數的出現使畢達哥拉斯學(xué)派感到震驚,動(dòng)搖了他們哲學(xué)思想的核心。為了保持支撐世界的數學(xué)大廈不要坍塌,他們規定對新數的發(fā)現要嚴守秘密。而 希帕索斯還是忍不住將這個(gè)秘密泄露了出去。據說(shuō)他后來(lái)被扔進(jìn)大海喂了鯊魚(yú)。然而真理是藏不住的。人們后來(lái)又發(fā)現了很多不能用兩整數之比寫(xiě)出來(lái)的數,如圓周率就是最重要的一個(gè)。人們把它們寫(xiě)成 π、等形式,稱(chēng)它們?yōu)闊o(wú)理數。
有理數和無(wú)理數一起統稱(chēng)為實(shí)數。在實(shí)數范圍內對各種數的研究使數學(xué)理論達到了相當高深和豐富的程度。這時(shí)人類(lèi)的歷史已進(jìn)入19世紀。許多人認為數學(xué)成就已經(jīng)登峰造極,數字的形式也不會(huì )有什么新的發(fā)現了。但在解方程的時(shí)候常常需要開(kāi)平方如果被開(kāi)方數負數,這道題還有解嗎?如果沒(méi)有解,那數學(xué)運算就像走在死胡同中那樣處處碰壁。于是數學(xué)家們就規定用符號i 表示-1的平方根,即i=,虛數就這樣誕生了。i 成了虛數的單位。后人將實(shí)數和虛數結合起來(lái),寫(xiě)成 a+bi的形式(a、b均為實(shí)數),這就是復數。在很長(cháng)一段時(shí)間里,人們在實(shí)際生活中找不到用虛數和復數表示的量,所以虛數總讓人感到虛無(wú)縹緲。隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展,虛數現在在水力學(xué)、地圖學(xué)和航空學(xué)上已經(jīng)有了廣泛的應用,在掌握和會(huì )使用虛數的科學(xué)家眼中,虛數一點(diǎn)也不虛了。
數的概念發(fā)展到虛和復數以后,在很長(cháng)一段時(shí)間內,連某些數學(xué)家也認為數的概念已經(jīng)十分完善了,數學(xué)家族的成員已經(jīng)都到齊了??墒?843年10月16日,英國數學(xué)家哈密爾頓又提出了四元數的概念。所謂四元數,就是一種形如的數。它是由一個(gè)標量(實(shí)數)和一個(gè)向量(其中x 、y 、z 為實(shí)數)組成的。四元數的數論、群論、量子理論以及相對論等方面有廣泛的應用。與此同時(shí),人們還開(kāi)展了對多元數理論的研究。多元數已超出了復數的范疇,人們稱(chēng)其為超復數。
由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要,向量、張量、矩陣、群、環(huán)、域等概念不斷產(chǎn)生,把數學(xué)研究推向新的高峰。這些概念也都應列入數字計算的范疇,但若歸入超復數中不太合適,所以,人們將復數和超復數稱(chēng)為狹義數,把向量、張量、矩阿等概念稱(chēng)為廣義數。盡管人們對數的歸類(lèi)法還有某些分歧,但在承認數的概念還會(huì )不斷發(fā)展這一點(diǎn)上意見(jiàn)是一致的。到目前為止,數的家庭已發(fā)展得十分龐大。
古代數學(xué)史:
①古希臘曾有人寫(xiě)過(guò)《幾何學(xué)史》,未能流傳下來(lái)。
②5世紀普羅克洛斯對歐幾里得《幾何原本》第一卷的注文中還保留有一部分資料。
③中世紀阿拉伯國家的一些傳記作品和數學(xué)著(zhù)作中,講述到一些數學(xué)家的生平以及其他有關(guān)數學(xué)史的材料。
④12世紀時(shí),古希臘和中世紀阿拉伯數學(xué)書(shū)籍傳入西歐。這些著(zhù)作的翻譯既是數學(xué)研究,也是對古典數學(xué)著(zhù)作的整理和保存。
近代西歐各國的數學(xué)史:
是從18世紀,由J.蒙蒂克拉、C.博絮埃、A.C.克斯特納同時(shí)開(kāi)始,而以蒙蒂克拉1758年出版的《數學(xué)史》(1799~1802年又經(jīng)J.de拉朗德增補)為代表。從19世紀末葉起,研究數學(xué)史的人逐漸增多,斷代史和分科史的研究也逐漸展開(kāi),1945年以后,更有了新的發(fā)展。19世紀末葉以后的數學(xué)史研究可以分為下述幾個(gè)方面。
①通史研究 代表作可以舉出M.B.康托爾的《數學(xué)史講義》(4卷,1880~1908)以及C.B.博耶(1894、1919D.E.史密斯(2卷,1923~1925)、洛里亞(3卷,1929~1 933)等人的著(zhù)作。法國的布爾巴基學(xué)派寫(xiě)了一部數學(xué)史收入《數學(xué)原理》。以尤什凱維奇為代表的蘇聯(lián)學(xué)者和以彌永昌吉、伊東俊太郎為代表的日本學(xué)者也都有多卷本數學(xué)通史出版。1972年美國M.克萊因所著(zhù)《古今數學(xué)思想》一書(shū),是70年代以來(lái)的一部佳作。
②古希臘數學(xué)史 許多古希臘數學(xué)家的著(zhù)作被譯成現代文字,在這方面作出了成績(jì)的有J.L.海貝格、胡爾奇、T.L.希思等人。洛里亞和希思還寫(xiě)出了古希臘數學(xué)通史。20世紀30年代起,著(zhù)名的代數學(xué)家范·德·瓦爾登在古希臘數學(xué)史方面也作出成績(jì)。60年代以來(lái)匈牙利的A.薩博的工作則更為突出,他從哲學(xué)史出發(fā)論述了歐幾里得公理體系的起源。
③古埃及和巴比倫數學(xué)史 把巴比倫楔形文字泥板算書(shū)和古埃及紙草算書(shū)譯成現代文字是艱難的工作。查斯和阿奇博爾德等人都譯過(guò)紙草算書(shū),而諾伊格鮑爾鍥而不舍數十年對楔形文字泥板算書(shū)的研究則更為有名。他所著(zhù)的《楔形文字數學(xué)史料研究》(1935、1937)、《楔形文字數學(xué)書(shū)》(與薩克斯合著(zhù),1945)都是這方面的權威性著(zhù)作。他所著(zhù)《古代精密科學(xué)》(1951)一書(shū),匯集了半個(gè)世紀以來(lái)關(guān)于古埃及和巴比倫數學(xué)史研究成果。范·德·瓦爾登的《科學(xué)的覺(jué)醒》(1954)一書(shū),則又加進(jìn)古希臘數學(xué)史,成為古代世界數學(xué)史的權威性著(zhù)作之一。
④斷代史和分科史研究 德國數學(xué)家(C.)F.克萊因著(zhù)的《19世紀數學(xué)發(fā)展史講義》(1926~1927)一書(shū),是斷代體近現代數學(xué)史研究的開(kāi)始,它成書(shū)于20世紀,但其中所反映的對數學(xué)的看法卻大都是19世紀的。直到1978年法國數學(xué)家J.迪厄多內所寫(xiě)的《1700~1900數學(xué)史概論》出版之前,斷代體數學(xué)史專(zhuān)著(zhù)并不多,但卻有(C.H.)H.外爾寫(xiě)的《半個(gè)世紀的數學(xué)》之類(lèi)的著(zhù)名論文。對數學(xué)各分支的歷史,從數論、概率論,直到流形概念、希爾伯特23個(gè)數學(xué)問(wèn)題的歷史等,有多種專(zhuān)著(zhù)出現,而且不乏名家手筆。許多著(zhù)名數學(xué)家參預數學(xué)史的研究,可能是基于(J.-)H.龐加萊的如下信念,即:“如果我們想要預見(jiàn)數學(xué)的將來(lái),適當的途徑是研究這門(mén)科學(xué)的歷史和現狀”,或是如H.外爾所說(shuō)的:“如果不知道遠溯古希臘各代前輩所建立的和發(fā)展的概念方法和結果,我們就不可能理解近50年來(lái)數學(xué)的目標,也不可能理解它的成就?!?/p>
⑤歷代數學(xué)家的傳記以及他們的全集與《選集》的整理和出版 這是數學(xué)史研究的大量工作之一。此外還有多種《數學(xué)經(jīng)典論著(zhù)選讀》出現,輯錄了歷代數學(xué)家成名之作的珍貴片斷。
⑥專(zhuān)業(yè)性學(xué)術(shù)雜志 最早出現于19世紀末,M.B.康托爾(1877~1913,30卷)和洛里亞(1898~1922,21卷)都曾主編過(guò)數學(xué)史雜志,最有名的是埃內斯特勒姆主編的《數學(xué)寶藏》(1884~1915,30卷)?,F代則有國際科學(xué)史協(xié)會(huì )數學(xué)史分會(huì )主編的《國際數學(xué)史雜志》。
中國數學(xué)史:
中國以歷史傳統悠久而著(zhù)稱(chēng)于世界,在歷代正史的《律歷志》“備數”條內常常論述到數學(xué)的作用和數學(xué)的歷史。例如較早的《漢書(shū)·律歷志》說(shuō)數學(xué)是“推歷、生律、 制器、 規圓、矩方、權重、衡平、準繩、嘉量,探賾索穩,鉤深致遠,莫不用焉”?!端鍟?shū)·律歷志》記述了圓周率計算的歷史,記載了祖沖之的光輝成就。歷? ??正史《列傳》中,有時(shí)也給出了數學(xué)家的傳記。正史的《經(jīng)籍志》則記載有數學(xué)書(shū)目。
在中國古算書(shū)的序、跋中,經(jīng)常出現數學(xué)史的內容。
如劉徽注《九章算術(shù)》序 (263)中曾談到《九章算術(shù)》形成的歷史;王孝通“上緝古算經(jīng)表”中曾對劉徽、祖沖之等人的數學(xué)工作進(jìn)行評論;祖頤為《四元玉鑒》所寫(xiě)的序文中講述了由天元術(shù)發(fā)展成四元術(shù)的歷史。宋刊本《數術(shù)記遺》之后附錄有“算學(xué)源流”,這是中國,也是世界上最早用印刷術(shù)保存下來(lái)的數學(xué)史資料。程大位《算法統宗》(1592)書(shū)末附有“算經(jīng)源流”,記錄了宋明間的數學(xué)書(shū)目。
以上所述屬于零散的片斷資料,對中國古代數學(xué)史進(jìn)行較為系統的整理和研究,則是在乾嘉學(xué)派的影響下,在清代中晚期進(jìn)行的。主要有:①對古算書(shū)的整理和研究,《算經(jīng)十書(shū)》(漢唐間算書(shū))和宋元算書(shū)的校訂、注釋和出版,參預此項工作的有戴震(1724~1777)、李潢(?~1811)、阮元(1764~1849)、沈欽裴(1829年校算《四元玉鑒》)、羅士琳(1789~1853)等人 ②編輯出版了《疇人傳》(數學(xué)家和天文學(xué)家的傳記),它“肇自黃帝,迄于昭(清)代,凡為此學(xué)者,人為之傳”,它是由阮元、李銳等編輯的(1795~1799)。其后,羅士琳作“補遺”(1840),諸可寶作《疇人傳三編》(1886),黃鐘駿又作《疇人傳四編》(1898)?!懂犎藗鳌?,實(shí)際上就是一部人物傳記體裁的數學(xué)史。收入人物多,資料豐富,評論允當,它完全可以和蒙蒂克拉的數學(xué)史相媲美。
利用現代數學(xué)概念,對中國數學(xué)史進(jìn)行研究和整理,從而使中國數學(xué)史研究建立在現代科學(xué)方法之上的學(xué)科奠基人,是李儼和錢(qián)寶琮。他們都是從五四運動(dòng)前后起,開(kāi)始搜集古算書(shū),進(jìn)行考訂、整理和開(kāi)展研究工作的 經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀,李儼的論文自編為《中算史論叢》(1~5集,1954~1955),錢(qián)寶琮則有《錢(qián)寶琮科學(xué)史論文集》(1984)行世。從20世紀30年代起,兩人都有通史性中國數學(xué)史專(zhuān)著(zhù)出版,李儼有《中國算學(xué)史》(1937)、《中國數學(xué)大綱》(1958);錢(qián)寶琮有《中國算學(xué)史》(上,1932)并主編了《中國數學(xué)史》(1964)。錢(qián)寶琮校點(diǎn)的《算經(jīng)十書(shū)》(1963)和上述各種專(zhuān)著(zhù)一道,都是權威性著(zhù)作。
從19世紀末,即有人(偉烈亞力、赫師慎等)用外文發(fā)表中國數學(xué)史方面的文章。20世紀初日本人三上義夫的《數學(xué)在中國和日本的發(fā)展》以及50年代李約瑟在其巨著(zhù)《中國科學(xué)技術(shù)史》(第三卷)中對中國數學(xué)史進(jìn)行了全面的介紹。有一些中國的古典算書(shū)已經(jīng)有日、英、法、俄、德等文字的譯本。在英、美、日、俄、法、比利時(shí)等國都有人直接利用中國古典文獻進(jìn)行中國數學(xué)史的研究以及和其他國家和地區數學(xué)史的比較研究。
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