《数学史》数学的起源共48p.ppt

1、数学史数学的起源-共48页 2人类对数的意识人类对数的意识 1）建立一一对应关系，产生数的概念）建立一一对应关系，产生数的概念.2）数（）数（sh）数，解决原始计数，促使数的概念）数，解决原始计数，促使数的概念的萌发的萌发.又通过记数而产生数字，进一步完善数的概念又通过记数而产生数字，进一步完善数的概念 结绳记事结绳记事 结绳记数结绳记数 狼骨狼骨数学的起源数学的起源二、古代主要的记数系统二、古代主要的记数系统古埃及的象形数字古埃及的象形数字巴比伦的楔形数字巴比伦的楔形数字中国的甲骨文数字中国的甲骨文数字玛雅数字玛雅数字玛雅玛雅 玛雅文明是南美洲古代印第安人文明的玛雅文明是南美洲古代印第安人文

2、明的杰出代表，以印第安玛雅人而得名。主杰出代表，以印第安玛雅人而得名。主要分布在墨西哥南部、危地马拉、巴西、要分布在墨西哥南部、危地马拉、巴西、伯利兹以及洪都拉斯和萨尔瓦多西部地伯利兹以及洪都拉斯和萨尔瓦多西部地区。区。玛雅文明在物质文化、科学艺术等方面玛雅文明在物质文化、科学艺术等方面有很大成就。有很大成就。玛雅文明约形成于公元前玛雅文明约形成于公元前1500年，公年，公元前元前400年左右建立早期奴隶制国家，年左右建立早期奴隶制国家，公元公元39世纪为繁盛期，世纪为繁盛期，15世纪衰落，世纪衰落，最后为西班牙殖民者摧毁，此后长期湮最后为西班牙殖民者摧毁，此后长期湮没在热带丛林中。没在热带丛

3、林中。玛雅金字塔玛雅金字塔 玛雅数字玛雅数字 罗马数字是最早的数字表示方式，比阿拉伯数字早2000多年。起源于罗马。如今我们最常见的罗马数字就是钟表的表盘符号：I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII，IX，X，XI，XII。数学的起源数学的起源三、历史上数的进制问题三、历史上数的进制问题主要与人们生产生活中对应的匹配有关。主要与人们生产生活中对应的匹配有关。（1）十进制，由于人的手指的使用。如英语中的名称：）十进制，由于人的手指的使用。如英语中的名称：one,two,（2）五进制，由于手的缘故。如现在一些南美的部落。）五进制，由于手的缘故。如现在一些南美的部落。（3）十二进制，由于

4、与量度有关，可能由于一年大约有）十二进制，由于与量度有关，可能由于一年大约有12个朔望月，个朔望月，也可能由于也可能由于12能被许多整数整除。如能被许多整数整除。如1英尺是英尺是12英寸，钟有英寸，钟有12个小时，个小时，古代的一英磅是古代的一英磅是12盎斯，盎斯，1先令是先令是12便士，一打是便士，一打是12个。个。数学的起源数学的起源（4）二十进制，可能由于人类手脚合起来的缘故。如玛）二十进制，可能由于人类手脚合起来的缘故。如玛雅人。雅人。（5）六十进制，古代巴比伦人使用过。）六十进制，古代巴比伦人使用过。数学的起源数学的起源四、形与几何知识的积累四、形与几何知识的积累产生于人类改造客观世

5、界的结果，并与当时宗教有着密切的联系产生于人类改造客观世界的结果，并与当时宗教有着密切的联系.1.宗教绘画为图形几何化创造条件宗教绘画为图形几何化创造条件.2.生产实践加深和扩大了对几何图形的认识，形成抽象意义的几何生产实践加深和扩大了对几何图形的认识，形成抽象意义的几何图形图形.量是在人们生产实践中不断地量（量是在人们生产实践中不断地量（ling）出来的结果）出来的结果.古老的埃及古老的埃及 古埃及样式花纹图案矢量素材古埃及样式花纹图案矢量素材1、2 河谷文明与早期数学河谷文明与早期数学一、埃及数学一、埃及数学 埃及是数学古国，被人们认为是数学产生的最早国家之一，因此，埃及是数学古国，被人们

6、认为是数学产生的最早国家之一，因此，在研究数学历史的时候，必须提及埃及的数学在研究数学历史的时候，必须提及埃及的数学 对埃及数学的产生，曾有过各种不同的看法，例如，希腊的逻对埃及数学的产生，曾有过各种不同的看法，例如，希腊的逻辑学家亚里士多德辑学家亚里士多德(Aristotle，公元前，公元前384-约前约前322)在其在其形而上形而上学学一书中指出一书中指出“之所以在埃及能够产生数学，是受到上帝的恩之所以在埃及能够产生数学，是受到上帝的恩赐赐”对此，恩格斯在对此，恩格斯在反杜林论反杜林论中明确指出：中明确指出：“数学是人的需数学是人的需要中产生的，是从丈量土地和测量容积，从计算时间和制造器皿

7、产要中产生的，是从丈量土地和测量容积，从计算时间和制造器皿产生的生的”事实上，埃及的数学产生，符合恩格斯的精辟阐述事实上，埃及的数学产生，符合恩格斯的精辟阐述 古埃及人创造出了几套文字，其中一套是象形文古埃及人创造出了几套文字，其中一套是象形文字字“象形文字象形文字”这个词源于希腊文，意思是神圣的文这个词源于希腊文，意思是神圣的文字直到基督降生的年代，埃及在纪念碑文和器皿上还字直到基督降生的年代，埃及在纪念碑文和器皿上还刻有象形字自公元前刻有象形字自公元前2500年左右起，开始使用象形文年左右起，开始使用象形文字的缩写，称作字的缩写，称作僧侣文僧侣文(hieraticwriting)象形文字记

8、号象形文字记号 1、2、3、4、5 单位分数单位分数 分数分解分数分解研究埃及数学的依据研究埃及数学的依据 埃及最古老的文字是象形文字，后来演变成一种较简单的书写埃及最古老的文字是象形文字，后来演变成一种较简单的书写体，通常叫体，通常叫僧侣文僧侣文。除了这两卷纸草书外，还有一些写在羊皮。除了这两卷纸草书外，还有一些写在羊皮上或用象形文字刻在石碑上和木头上的史料，藏于世界各地。上或用象形文字刻在石碑上和木头上的史料，藏于世界各地。两卷纸草书的年代在公元前两卷纸草书的年代在公元前1850前前1650年之间，相当于中年之间，相当于中国的夏代。国的夏代。单位分数单位分数之和：之和：2321871581

9、24161297 莱因德莱因德纸草书用很大的篇幅来记载纸草书用很大的篇幅来记载2/N(N从从5到到101)型的分数分解成单位分数的结果。为什么要这型的分数分解成单位分数的结果。为什么要这样分解以及用什么方法去分解，到现在还是一个谜。样分解以及用什么方法去分解，到现在还是一个谜。这种繁杂的分数算法实际上阻碍了算术的进一步发这种繁杂的分数算法实际上阻碍了算术的进一步发展。展。纸草书还给出圆面积的计算方法：将直径减纸草书还给出圆面积的计算方法：将直径减去它的去它的1/9之后再平方。计算的结果相当于用之后再平方。计算的结果相当于用3.1605作为圆周率，不过他们并没有圆周率这个概作为圆周率，不过他们并

10、没有圆周率这个概念。根据莫斯科纸草书，推测他们也许知道正四棱念。根据莫斯科纸草书，推测他们也许知道正四棱台体积的计算方法。总之，古代埃及人积累了一定台体积的计算方法。总之，古代埃及人积累了一定的实践经验，但还没有上升为系统的理论。的实践经验，但还没有上升为系统的理论。埃及的数学原典就是由象形文字书写而成，其中，对考埃及的数学原典就是由象形文字书写而成，其中，对考察古埃及数学有重要价值的是察古埃及数学有重要价值的是“莱因德莱因德纸草书纸草书”，这部，这部 纸草书是在埃及古都纸草书是在埃及古都-底比斯底比斯(Thebes)的废墟中发现的废墟中发现的的1858年由年由莱因德莱因德购买，尔后，遗赠给伦

11、敦大英博物购买，尔后，遗赠给伦敦大英博物馆因此，馆因此，叫做叫做莱因德莱因德纸草书这种纸草书长约纸草书这种纸草书长约550厘厘米、宽米、宽33厘米，摹本出版于厘米，摹本出版于1898年年 记载着古埃及数学的另一部古典书籍是莫斯科纸草书，此书是记载着古埃及数学的另一部古典书籍是莫斯科纸草书，此书是由俄罗斯收藏者于由俄罗斯收藏者于1893年获得的约年获得的约20年后，即年后，即1912年转藏于莫斯年转藏于莫斯科图书馆这部纸草书长约科图书馆这部纸草书长约550厘米、宽厘米、宽8厘米，共记载着厘米，共记载着25个问个问题由于卷首遗失，书名无法考证题由于卷首遗失，书名无法考证 俄罗斯历史学家古拉叶夫俄罗

12、斯历史学家古拉叶夫(1868-1920)于于1917年和斯特卢威年和斯特卢威1891-1964)于于1930年对莫斯科纸草书进行了研究，后年对莫斯科纸草书进行了研究，后-者完成了出者完成了出版工作，对进一步研究埃及的数学提供了方版工作，对进一步研究埃及的数学提供了方便 两部纸草书中的问题，大部分来自现实生活，从这两部两部纸草书中的问题，大部分来自现实生活，从这两部纸草书中可以看出埃及数学有如下几个突出的成就：纸草书中可以看出埃及数学有如下几个突出的成就：（1）单位分数的研究）单位分数的研究 从纸草书中的记载可以看出埃及人对单位分数研究从纸草书中的记载可以看出埃及人对单位分数研究的较为透彻，且被

13、广泛使用，这成为埃及数学一个重要的较为透彻，且被广泛使用，这成为埃及数学一个重要而有趣的特色。而有趣的特色。（2）加法为基本算术运算加法为基本算术运算 埃及人最基本的算术运算是加法运算，乘法运算是埃及人最基本的算术运算是加法运算，乘法运算是通过逐次加倍的程序来实现的，在除法运算中，埃及人通过逐次加倍的程序来实现的，在除法运算中，埃及人将加倍程序倒过来执行，即除数取代了被除数的地位而将加倍程序倒过来执行，即除数取代了被除数的地位而被拿来逐次加倍。被拿来逐次加倍。（3）尼罗河泛滥后的土地重新测量给埃及人带来了尼罗河泛滥后的土地重新测量给埃及人带来了赠礼赠礼几何学几何学。在纸草书中可以找到正方形，矩

14、形，。在纸草书中可以找到正方形，矩形，等腰梯形等图形面积的正确公式。等腰梯形等图形面积的正确公式。P21（4）埃及人在体积计算中达到了很高水平，这表现埃及人在体积计算中达到了很高水平，这表现在对金字塔的建造及计算方面。在对金字塔的建造及计算方面。胡夫金字塔胡夫金字塔 所有这些都显示了埃及数学是实用数学，他们所有这些都显示了埃及数学是实用数学，他们在命题证明方面几乎没有什么进展，不过他们常在命题证明方面几乎没有什么进展，不过他们常常对问题的数值结果加以验证。常对问题的数值结果加以验证。埃及文明在历代王朝更迭中表现出一种静止的特性。埃及文明在历代王朝更迭中表现出一种静止的特性。莱茵德纸草书和莫斯科

15、纸草书中的数学，就像祖传家宝莱茵德纸草书和莫斯科纸草书中的数学，就像祖传家宝一样世代相传，在数千年漫长的岁月中很少变化。一样世代相传，在数千年漫长的岁月中很少变化。公元前公元前4世纪希腊人征服埃及以后，这一古老的数学文化世纪希腊人征服埃及以后，这一古老的数学文化完全被蒸蒸日上的希腊数学所取代。完全被蒸蒸日上的希腊数学所取代。埃及埃及（1）算术）算术 关于加减法，主要用叠加法，即增加或减少一些记号关于加减法，主要用叠加法，即增加或减少一些记号.关于乘除法，将其化成叠加步骤来进行关于乘除法，将其化成叠加步骤来进行.埃及埃及（2）代数）代数 主要来源于一些实际问题，如考虑面包的成分和啤酒的主要来源于

16、一些实际问题，如考虑面包的成分和啤酒的浓度，牛和家禽的饲料混和比例及谷物贮藏，大部分是浓度，牛和家禽的饲料混和比例及谷物贮藏，大部分是用一元一次方程来解决用一元一次方程来解决.“已知已知堆堆与七分之一与七分之一堆堆相加得相加得19，求，求堆堆的的值值”.其方法相当于现代的试位法其方法相当于现代的试位法.美索不达米亚美索不达米亚 美索不达米亚美索不达米亚美索不达米亚美索不达米亚（1）算术）算术主要体现在商业数学与农用数学，显示出古代人们高水平的计算能主要体现在商业数学与农用数学，显示出古代人们高水平的计算能力力.关于加减法，采取加上或减去某些基本记号关于加减法，采取加上或减去某些基本记号.关于乘

17、法，主要是整数的乘法，相当于用乘法对加法的分配律关于乘法，主要是整数的乘法，相当于用乘法对加法的分配律.如乘以如乘以37，先是乘以，先是乘以30，另外再乘以，另外再乘以7，然后，把结果相加，然后，把结果相加.关于除法，也主要是整数除以整数的运算，采用乘以除数的倒数的关于除法，也主要是整数除以整数的运算，采用乘以除数的倒数的方法方法.由此出现倒数表由此出现倒数表.美索不达米亚美索不达米亚 关于开方，表现相当高程序化的算法，即二分法，并将关于开方，表现相当高程序化的算法，即二分法，并将其制成数表其制成数表.例如，在耶鲁大学收藏的一块古巴比伦泥版载有例如，在耶鲁大学收藏的一块古巴比伦泥版载有 的的近

18、似值近似值.2美索不达米亚美索不达米亚 代数代数主要体现在用文字叙述的代数学，有相当于代入法和配方法来解二主要体现在用文字叙述的代数学，有相当于代入法和配方法来解二次方程，还讨论了某些三次方程和双二次方程次方程，还讨论了某些三次方程和双二次方程.例如，例如，“已知已知依几布姆依几布姆比比依古姆依古姆大大7，问，问依几布姆依几布姆和和依古姆依古姆各为多各为多少？少？”卢佛尔博物馆收藏的一块泥版发现有两个级数问题卢佛尔博物馆收藏的一块泥版发现有两个级数问题.122221109210213210311103212222美索不达米亚美索不达米亚 普林顿普林顿322号号美索不达米亚美索不达米亚 普林顿普

19、林顿322号号美索不达米亚普林顿322号（六十进制）（六十进制）美索不达米亚（1）相当于给出了毕达哥拉斯三元数组，即）相当于给出了毕达哥拉斯三元数组，即（2）相当于给出了正割的平方表）相当于给出了正割的平方表.2222,2vucvubuva 下面介绍两位大家比较熟悉的数学家：下面介绍两位大家比较熟悉的数学家：柯西柯西 和和 欧拉。欧拉。柯西柯西 柯西（柯西（Cauchy，Augustin Louis 1789-1857），出生生），出生生于巴黎，在数学领域，有很高的建树和造诣。很多数学于巴黎，在数学领域，有很高的建树和造诣。很多数学的定理和公式也都以他的名字来称呼，如的定理和公式也都以他的名字

20、来称呼，如柯西不等式柯西不等式、柯西积分公式柯西积分公式.他在纯数学和应用数学的功力是相当深厚他在纯数学和应用数学的功力是相当深厚的，在数学写作上，他是被认为在数量上仅次于的，在数学写作上，他是被认为在数量上仅次于欧拉欧拉的的人，他一生一共著作了人，他一生一共著作了789篇论文和几本书。篇论文和几本书。柯西在临终之前所说的一句话：柯西在临终之前所说的一句话：人总是要死的，但是他们的业绩永存。人总是要死的，但是他们的业绩永存。欧拉欧拉 欧拉，全名是欧拉，全名是莱昂哈德莱昂哈德欧拉欧拉（Leonhard Euler，1707-1783），），1707年出生在年出生在瑞士瑞士的的巴塞尔巴塞尔城。城。

21、18世纪最优秀世纪最优秀的的数学家数学家，也是历史上最伟大的数学家之一，被称为，也是历史上最伟大的数学家之一，被称为“分析的化身分析的化身”。欧拉是。欧拉是18世纪科学界的代表人物，是世纪科学界的代表人物，是那个时代的巨人。他是历来最有才华、最博学的人物之那个时代的巨人。他是历来最有才华、最博学的人物之一，也是历史上最多产的一位数学家。一，也是历史上最多产的一位数学家。欧拉 欧拉渊博的知识，无穷无尽的创作精力和空前丰富的欧拉渊博的知识，无穷无尽的创作精力和空前丰富的著作，都是令人惊叹不已的！他从著作，都是令人惊叹不已的！他从19岁开始发表论文，岁开始发表论文，直到直到76岁，半个多世纪写下了浩

22、如烟海的书籍和论文。岁，半个多世纪写下了浩如烟海的书籍和论文。据统计他那不倦的一生，共写下了据统计他那不倦的一生，共写下了856篇论文，专著篇论文，专著32部，部，其中其中分析分析、代数代数、数论数论占占40%，几何几何占占18%，物理物理和和力力学学占占28%，天文学占，天文学占11%，弹道学弹道学、航海学航海学、建筑学建筑学等等占占3%，彼得堡科学院为了整理他的著作，足足忙碌了四，彼得堡科学院为了整理他的著作，足足忙碌了四十七年。十七年。到今几乎每一个数学领域都可以看到欧拉的名字，从到今几乎每一个数学领域都可以看到欧拉的名字，从初等几何的初等几何的欧拉线欧拉线，多面体多面体的的欧拉定理欧拉

23、定理，立体解析几何，立体解析几何的欧拉变换公式，四次方程的欧拉解法到数论中的的欧拉变换公式，四次方程的欧拉解法到数论中的欧拉欧拉函数函数，微分方程微分方程的的欧拉方程欧拉方程，级数论的，级数论的欧拉常数欧拉常数，变分，变分学的欧拉方程，学的欧拉方程，复变函数复变函数的的欧拉公式欧拉公式等等数不胜数。欧等等数不胜数。欧拉的兴趣十分广泛，他研究过天文学、物理学、航海学、拉的兴趣十分广泛，他研究过天文学、物理学、航海学、建筑学、地质学、化学等等，在这些领域，欧拉也留下建筑学、地质学、化学等等，在这些领域，欧拉也留下了大量的论文、著作。了大量的论文、著作。欧拉欧拉 1735年，过度的工作使他得了眼病，

24、并且不幸右眼失明年，过度的工作使他得了眼病，并且不幸右眼失明了，这时他才了，这时他才28岁。岁。1741年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的邀请，到邀请，到柏林柏林担任科学院物理数学所所长，直到担任科学院物理数学所所长，直到1766年，年，后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡，不料后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡，不料没有多久，左眼视力衰退，最后完全失明。不幸的事情没有多久，左眼视力衰退，最后完全失明。不幸的事情接踵而来，接踵而来，1771年彼得堡的大火灾殃及欧拉住宅，带病年彼得堡的大火灾殃及欧拉住宅，带病而失明的而失明的64岁的欧拉被围困在大火中，虽然他被别人

25、从岁的欧拉被围困在大火中，虽然他被别人从火海中救了出来，但他的书房和大量研究成果全部化为火海中救了出来，但他的书房和大量研究成果全部化为灰烬了灰烬了欧拉欧拉 沉重的打击，仍然没有使欧拉倒下，他发誓要把损失夺沉重的打击，仍然没有使欧拉倒下，他发誓要把损失夺回来。欧拉完全失明以后，虽然生活在黑暗中，但仍然回来。欧拉完全失明以后，虽然生活在黑暗中，但仍然以惊人的毅力与黑暗搏斗，欧拉的记忆力也确实罕见，以惊人的毅力与黑暗搏斗，欧拉的记忆力也确实罕见，他能够完整地背诵出几十年前的笔记内容，数学公式当他能够完整地背诵出几十年前的笔记内容，数学公式当然更能背诵如流。欧拉总是把推理过程想得很细，然后然更能背诵

26、如流。欧拉总是把推理过程想得很细，然后口授，由他的长子记录。他用这种方法又发表了论文口授，由他的长子记录。他用这种方法又发表了论文多篇以及多部专著，这几乎占他全部著作的半数以多篇以及多部专著，这几乎占他全部著作的半数以上。直到逝世，竟达上。直到逝世，竟达17年之久。年之久。欧拉欧拉 欧拉不但重视教育，而且重视人才。当时法国的拉格朗欧拉不但重视教育，而且重视人才。当时法国的拉格朗日只有日只有19岁，而欧拉已岁，而欧拉已48岁。拉格朗日与欧拉通信讨论岁。拉格朗日与欧拉通信讨论等周问题等周问题，欧拉也在研究这个问题。后来拉格朗日获得，欧拉也在研究这个问题。后来拉格朗日获得成果，欧拉就压下自己的论文，让拉格朗日首先发表，成果，欧拉就压下自己的论文，让拉格朗日首先发表，使他一举成名。使他一举成名。谢谢 谢！谢！Thank you