王運芹
提到“小數(shù)”,愛動腦筋的小朋友常常會問:小數(shù)是怎么產生的?有了整數(shù)和分數(shù)了,為什么還要創(chuàng)造小數(shù)呢?有比1小的小數(shù),但也有比萬億還大的小數(shù)。小數(shù)并不小,為什么要稱為“小數(shù)”呢……這一個個“金色”的問號多有意思呀!的確,小數(shù)是被逼著誕生的,下面我們就來聊聊它的迷人魅力。
一、“小數(shù)”為什么叫小數(shù)
小數(shù)并不小,為什么要稱為“小數(shù)”呢?
其實小數(shù)誕生之初,的確是為了表示很小的數(shù),只不過隨著歷史的推移,名稱的字面意義和內在意義已經分道揚鑣了。
小數(shù)誕生的前提條件是十進制計數(shù)法的使用和分數(shù)概念的完善。我國自商代起就開始使用十進制計數(shù),而且在公元前4~5世紀就建立了分數(shù)的概念并廣泛使用,所以,十進小數(shù)最早誕生在中國是很自然的事情。最早使用小數(shù)的是我國魏晉時期的數(shù)學家劉徽。公元三世紀,劉徽在《九章算術注》的“開方術”中提出了十進小數(shù)。他說:“凡開積為方……求其微數(shù),微數(shù)無名者以為分子,其一退以十為母,再退以百為母。退之彌下,其分彌細……”
這里說的“微數(shù)”,就是整數(shù)以后小數(shù)部分的統(tǒng)稱。它的表示方法有“專名”和“無名”兩種。“專名”,即用分、厘、毫、秒、忽等名稱作為微數(shù)的專用單位。劉徽在《九章算術注》中把1.55尺的長度表示為一尺五分五厘,這里的“五分五厘”就是微數(shù)部分。為了測量或計算的精確,“微數(shù)”就要增加取位,越往后,單位越小,如果每個更小的單位都要取一個專用名,顯然不是個辦法。因此,劉徽提出在最小的專用名“忽”以后的部分,就不再取專名,皆是“無名”。
到了元代,數(shù)學家朱世杰把“微數(shù)”的名稱改為“小數(shù)”,即個位以下無法標出數(shù)位名稱的部分的統(tǒng)稱,相當于現(xiàn)代意義上“一個數(shù)的小數(shù)部分”。所以,在當時“小數(shù)”的名稱和它所表示的數(shù)的大小,還是名副其實的。
二、“小數(shù)點”誕生的軌跡
絕大多數(shù)人認為數(shù)學的符號、名稱是不講道理的冷冰冰的規(guī)定,但歷史會告訴你,每一個數(shù)學符號得到大范圍的認可和運用,其原因不過是因為更簡單、更方便、更美觀,這些符號的誕生實際上充滿了人性溫情。
那么,你們知道小數(shù)點是怎么來的嗎?
在我國歷史上,目前所知最早提出小數(shù)的是數(shù)學家劉徽,不過他沒有對記數(shù)法加以改進。在劉徽之后,有些天文學家和數(shù)學家從不同角度研究科學的小數(shù)記法,宋代數(shù)學家秦九韶,在自己所著的《數(shù)數(shù)九章》中就大量記錄了小數(shù)的運算。
公元十三世紀,元朝數(shù)學家朱世杰提出了小數(shù)的名稱,并出現(xiàn)了低一格表示小數(shù)的記法。元朝的劉瑾在他所著的《律呂成書》中就記載了這種記法,如64.12表示為:
這就是我國古代的算籌計法,分為縱式和橫式兩種(如圖2)。整數(shù)部分的64,個位和十位都用縱式擺放,接著低一格表示了小數(shù)部分的12,十分位上的1用橫式擺放,2用縱式擺放。這是世界上最早的小數(shù)表示方法,比歐洲早了300多年。
在歐洲和伊斯蘭國家,古巴比倫的六十進制長期以來居于統(tǒng)治地位,十進制小數(shù)的概念遲遲沒有發(fā)展起來。十五世紀的伊朗數(shù)學家阿爾卡西算是中國以外第一個應用小數(shù)的人,而歐洲數(shù)學家直到十六世紀才開始考慮小數(shù)。
德國數(shù)學家魯?shù)婪蛴靡粭l豎線來隔開整數(shù)部分和小數(shù)部分,如257.36表示成257|36。
英國數(shù)學家耐普爾采用一個逗號來作為整數(shù)部分和小數(shù)部分的分界點,比如17.2記作17,2。但這樣寫容易和文字敘述中的逗號相混淆,不過當時還沒有發(fā)明更好的記法。
1583年,荷蘭人斯蒂文在《論十進》一書中明確了表示方法。例如把5.714記為:5◎7①1②4③或5,7′1″4′″。但這種小數(shù)記法也并不高明,小數(shù)部分每個數(shù)字后面寫一個帶圈的數(shù),用來說明該數(shù)字所在的位置,頗有畫蛇添足的味道,讓小數(shù)的表達反而復雜了,并且也給小數(shù)的運算帶來很大的麻煩。
1592年,瑞士數(shù)學家布爾基,對小數(shù)的記法作了較大的改進。他用一個空心小圓圈把整數(shù)部分和小數(shù)部分隔開,比如把36.548表示為36○548,這與我們現(xiàn)在的表示方法很接近了。
1593年,德國數(shù)學家克拉維斯在《星盤》一書中,首先使用小黑點代替了小圓圈,作為整數(shù)部分與小數(shù)部分之間的分界符。自此,小數(shù)的記法被確立下來。
但是,你們知道嗎?現(xiàn)在小數(shù)的表示方法仍然分成兩派:有些國家用逗號,有些國家用小黑點。
有趣吧?直到現(xiàn)在,世界各國小數(shù)點的書寫位置也不完全一樣,主要有兩種:中國、美國的小數(shù)點寫在整數(shù)和小數(shù)兩部分中間偏下位置,即個位的右下方;而英國手寫文件中小數(shù)點則寫在兩部分中間,比如2.5寫成2·5。
隨著知識量的增多,你將來可能會接觸更多的數(shù)學資料,多知道一些關于各國小數(shù)點的寫法知識,是非常有必要的。
(作者單位:廣東省中山市三鄉(xiāng)鎮(zhèn)光后中心小學)