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      二元一次方程組的“前世今生”

      2017-07-03 22:07:48陸玉霞
      初中生世界·七年級 2017年6期
      關(guān)鍵詞:泥板九章算術(shù)前世今生

      陸玉霞

      中文里“方程”這個名詞,最早出現(xiàn)在《九章算術(shù)》中.《九章算術(shù)》是我國古代第一部數(shù)學(xué)專著,成書于東漢初年,至今仍有傳本.全書分為九章,《方程》是其中的第八章.但是在這一章里的“方程”,是指多元一次方程組,與現(xiàn)在我們所理解的“方程”的意義并不同.

      我國古代數(shù)學(xué)家劉徽注釋《九章算術(shù)》說:“程,課程也.群物總雜,各列有數(shù),總言其實,令每行為率.二物者再程,三物者三程,皆如物數(shù)程之,并列為行,故謂之方程.”這里的“如物數(shù)程之”是指有幾個未知數(shù)就要列出幾個方程.

      古代,人們還不會用字母來表示未知數(shù),人們是利用算籌來布置方程的.如下圖,圖中各行由上而下列出的算籌其實就分別表示x、y的系數(shù)以及常數(shù)項.一次方程組各未知數(shù)的系數(shù)以及常數(shù)項用算籌擺放時類似方陣,所以叫做方程.

      在《方程》這一章中共有18道題目,其中關(guān)于二元一次方程組的就有8題.例如第7道題:

      方程:今有牛五、羊二,直金十兩.牛二、羊五,直金八兩.問牛羊各直金幾何?

      答曰:牛一,直金一兩、二十一分兩之一十三,羊一,直金二十一分兩之二十.

      術(shù)曰:如方程.

      剛才所列舉的算籌方陣即本題的方陣,古人利用算籌解方程組的基本方法,在理論上和我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的“加減消元法”基本一致.《九章算術(shù)》中解方程組的方法,不僅是我國古代數(shù)學(xué)中的偉大成就,而且是世界數(shù)學(xué)史上的一大瑰寶.

      在人類發(fā)展的歷史上,古巴比倫人的代數(shù)知識是相當(dāng)豐富的,在已發(fā)掘的50萬塊記載巴比倫楔形文字的泥板中,有400塊是數(shù)學(xué)泥板,在這些數(shù)學(xué)泥板中,有許多記載著有關(guān)方程的問題.他們主要用文字表達,偶爾使用記號表示未知量.雖然在泥板中記載的有關(guān)二元一次方程組的題目不多,解法也不如《九章算術(shù)》中的方程術(shù)來得簡便,但在人類歷史上,古巴比倫人卻是最早掌握了二次方程甚至更高次方程的解法的民族.

      在前人的基礎(chǔ)上,古希臘人把數(shù)學(xué)推進到了一個嶄新的時代,現(xiàn)代意義上的“方程”一詞,就來源于拉丁文oequation,英文equation也由此演變而來.到了亞歷山大里亞時期,隨著數(shù)學(xué)應(yīng)用范圍的擴大,出現(xiàn)了越來越多的與方程有關(guān)的代數(shù)問題,也涌現(xiàn)了越來越多的研究者,丟番圖就是最具代表性的人物,其代表作《算術(shù)》中記載了130個與一次和二次方程有關(guān)的問題,其成就遠遠超出了他所處的時代.

      隨著數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展,直到1673年,法國科學(xué)家笛卡爾才在《幾何學(xué)》中使用x、y、z表示正的未知數(shù),隨后,漸漸地才有了我們現(xiàn)在所熟悉的二元一次方程組以及方程.

      其實,早在我國宋元時期,就已經(jīng)正式出現(xiàn)了用“元”這個字來表示未知數(shù)的用法,它源于當(dāng)時的“天元術(shù)”.所謂“天元術(shù)”,就是在解代數(shù)問題時,先“立天元一為某某”,再根據(jù)題設(shè)條件,建立等式,最后通過移項和合并同類項,得到一個方程.“立天元一為某某”,就是我們現(xiàn)在的“設(shè)某某為x”.

      元代的教育家、數(shù)學(xué)家朱世杰(1249年~1314年)在《四元玉鑒》中將“天元術(shù)”拓廣為“四元術(shù)”,除了天元,又引入地元、人元、物元,以解決多元高次方程組問題.而其實“天元、地元、人元、物元”即類似于“x、y、z、w”.

      方程是我們實際生活中十分重要的數(shù)學(xué)模型,二元一次方程組在生活中也有著廣泛的應(yīng)用,我們在學(xué)習(xí)“二元一次方程組”時一定接觸了許多.就如小學(xué)奧數(shù)里常見的“雞兔同籠”問題,如果我們利用二元一次方程組來解決,那就“so easy”啦.

      (作者單位:江蘇省鹽城市初級中學(xué))

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