二、數學領域
二、數學領域
西元六五六年由太史令李淳風領導編纂注釋《算經十書》(包括《周髀算經》、《九章算術》、《海島算經》、《孫子算經》、《張丘建算經》、《夏侯陽算經》、《緝古算經》、《五曹算經》、《五經算術》和《綴術》),作為算學館學生用的課本。
李淳風在注釋中提出不少新算法,糾正原書存在的缺點錯誤。而祖沖之父子的著作《綴術》裡對球和曲面的體積有所研究(相當於現代的立體解析幾何),但是由於年久失傳,幸好李淳風後來在九章算數中加入祖沖之父子的研究,才使這門學問不至於失傳。
《九章算術》不但對後世的數學著作奠定了優良的傳統,對世界數學的發展也有著重要的貢獻。現在小學算術課程中的分數四則,各種比例,面積和體積,以及各類應用問題的解法,在九章算術的方田、粟米、衰分、商功、均輸、盈不足等章裏已有了相當詳備的內容。現在中學課程中的代數部分,如開平方、開立方、正負數、聯立一次方程組、二次方程、幾何等項目,在少廣、方程、勾股章裏亦已有了卓越的成就。
《周髀算經》屬天文學著作,在數學方面主要有兩項成就:(1)提出勾股(幾何)定理的特例及普遍形式;(2)測太陽高、遠的陳子測日法,重差術(量天度日方程式)。此外,還有較複雜的開方問題和分數運算等。
《海島算經》,應用重差術解決有關測量的問題(包含測量天體遠近,與測量凹凸不平的地表面積)。
《孫子算經》導出「物不知數」問題,導致求解一次同餘組問題。
《張丘建算經》的「百雞問題」引出三個未知數的不定方程組問題。
《緝古算經》,主要是討論土木工程中計算土方、工程的分工與驗收以及倉庫和地窖的計算問題。其主要貢獻是三次方程。
《綴術)是求球體和曲面體積和面積的計算公式,在南北朝祖沖之(四二九~五○○)在《綴術》一書中, 找到3.1415926的密率。《綴術》已失傳,祖沖之的工作載於《隋書律曆志》中, 原文記錄這段陸續修正的工作說:「圓周率三,圓徑率一,其術疏舛。 自劉歆、張衡、劉徽、王蕃、皮延宗之徒各設新率,未臻折衷。」「祖沖之更開密法,以圓徑一億為一丈, 圓周盈數三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽, 朒數三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽,正數在盈朒二限之間。」,這就是說
3.1415926 < 圓週率 < 3.1415927
《綴術》其著作已失傳,根據史料記載,他們在數學上主要有三項成就:(1)計算圓周率精確到小數點後第六位,得到3.1415926 <圓週率< 3.1415927,並求得圓周率的約率為22/7,密率為355/113;(2)得到祖暅定理[冪勢既同,則積不容異]並得到球體積公式;(3)發展了二次與三次方程的解法。(註8)
註8 (中國數學)http://www.edp.ust.hk/math/history/2/2_1.htm
《綴術》是祖沖之所作,還是祖暅之所作,中國數學史界至今沒有定論,在可以預見的將來,也不可能有定論。不過,有一點是可以肯定的另外數點值得研究的地方:
1 它是中國自漢魏至隋唐水平最高的數學著作。(可能包括明清在內)
2 該著作在唐朝以前就已經失傳,李淳風先生從那裡獲得此書?又如何重新編定此書?
3 3.1415926 <圓週率< 3.1415927,這個值從那裡證明獲得?這可是非常偉大的發現!現在還是一個謎。
4 史書上記載:『學官莫能究其深奧,是故廢而不理』,說白一點就是沒人看的懂,難怪到了明朝的圓周率變成了10的平方根=3.16,不進反退。
李淳風高度評價,認為《綴術》『指要精密,算氏之最者也』。現在的數學家重新推導及證明《綴術》,發現其解法與現代微積分極為相似。真是不可思議!!

圖三:九章算數卷四

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