秦九韶(南宋)
| 秦九韶 | |
|---|---|
| 秦九韶 | |
| 姓名 | 秦九韶 |
| 字 | 道古 |
| 号 | |
| 朝代 | 南宋 |
| 籍贯 | 普州安岳(今四川安岳) |
| 生卒年 | 南宋嘉定元年(1208年)— 南宋咸淳四年(1268年) |
| 职业 | 数学家、天文学家、官员 |
| 主要成就 | 著《数书九章》,创"大衍求一术"(中国剩余定理)、秦九韶算法(高次方程数值解法) |
简介
秦九韶(1208年—1268年),字道古,普州安岳(今四川省安岳县)人,南宋著名数学家、天文学家。秦九韶与李冶、杨辉、朱世杰并称"宋元数学四大家",其著作《数书九章》是中国数学史上的巅峰之作。秦九韶在数论、高次方程数值解法、线性方程组解法等方面取得了世界领先的成就,其中"大衍求一术"被国际数学界称为"中国剩余定理",比欧洲同类成果早五百余年。
生平
秦九韶出生于官宦之家,父秦季槱曾任工部郎中等职。幼年随父辗转各地,接触广泛的社会生活。他早年曾从隐士学习数学,后又在杭州等地研习天文历法、音律、建筑等学问。
南宋端平二年(1235年),蒙古军队大举南下,秦九韶随父避乱至东部。后入仕为官,先后任蕲州通判、和州知州、琼州知州等职。为官期间,他关心民间疾苦,留心实际应用问题,这些经历为他日后撰写《数书九章》积累了丰富素材。
晚年,秦九韶辞官归隐,潜心著述。南宋淳祐七年(1247年),他完成了数学巨著《数书九章》(最初名《数学大略》),时年四十岁。关于秦九韶的晚年,史书记载不多,据称他"性极机巧",博学多才,"星象、音律、算术以至营造等事,无不精究"。
主要成就
秦九韶的数学成就集中体现在《数书九章》中,该书共十八卷、八十一题,分为九大类:大衍、天时、田域、测望、赋役、钱谷、营建、军旅、市物。
大衍求一术(中国剩余定理)
"大衍求一术"是《数书九章》中最卓越的数学成就,系统解决了一次同余方程组问题。其核心方法是用辗转相除法计算乘率,最终求出满足多个同余条件的最小正整数解。这一理论与德国数学家高斯1801年提出的同余定理本质上相同,但秦九韶比高斯早了五百五十余年。国际数学界因此将这一理论命名为"中国剩余定理"。
秦九韶算法(高次方程数值解法)
秦九韶创立了高次方程数值求解的"正负开方术",可以求解任意次数的代数方程的正根。这一方法与英国数学家霍纳1819年提出的"霍纳法"基本相同,但早了五百七十余年。现代计算机科学中的Horner算法,其数学根源可追溯至秦九韶的方法。
线性方程组解法
《数书九章》中对线性方程组的处理极为系统,运用了相当于矩阵初等变换的方法("互乘相消"法),与后世的高斯消元法思路一致。
其他数学贡献
秦九韶还改进了"三斜求积"公式(已知三角形三边求面积),该公式与古希腊海伦公式等价。他在近似计算、比例算法、利息计算等方面也有独到贡献。
人物影响
秦九韶的数学成就在中国数学史上占据重要地位,但长期未得到充分重视。直到清代中叶,学者们重新发现《数书九章》的价值,李锐、焦循等人对其进行了系统研究。20世纪以来,随着国际数学史界的关注,秦九韶的成就获得了世界性的认可。
1977年,美国科学史家萨顿将秦九韶列为"中世纪最伟大的数学家"之一。现代计算机科学中,秦九韶算法被广泛应用于多项式求值运算。美国数学史家斯特洛伊克评价:"秦九韶的工作标志着中世纪世界数学的最高成就。"
历史评价
元代学者评价:"九韶精于数学,其所著《数学大略》穷极天人之蕴,尤为精密。"
清代学者阮元在《畴人传》中称:"秦九韶著《数书九章》,其大衍求一术尤为精妙。"
英国科学史家李约瑟:"秦九韶是宋元时期最伟大的数学家之一,他的大衍求一术代表了中世纪数论的最高成就。"
国际数学界普遍认为,秦九韶的《数书九章》是世界数学史上的一座丰碑,其中的许多成果领先欧洲数个世纪。
轶事典故
程朱门徒的批评
据史料记载,秦九韶为人"性极机巧",精通天文、音律、算术乃至建筑工程等,但又因不拘小节而屡遭非议。南宋周密在《癸辛杂识》中记载秦九韶"性喜奢豪,好大言",这些批评带有士大夫阶层的偏见,也反映了当时社会对"奇技淫巧"的轻视态度。
与蒙古的交往
秦九韶晚年生活在宋蒙交界地带,据传曾与蒙古统治者有一定接触,后被南宋一些人指为"通敌",晚年境遇颇为凄凉。
数书九章的书名变迁
《数书九章》最初名为《数学大略》,后秦九韶将其进献朝廷时改名《数术大略》。明代以后多以《数书九章》流传,也有学者称之为《算术九章》。书名几经变化,但内容始终如一。
分类
参考文献
1. 秦九韶:《数书九章》,中华书局,1985年 2. 脱脱等:《宋史》,中华书局,1985年 3. 李约瑟:《中国科学技术史》第三卷(数学卷),科学出版社,1978年 4. 钱宝琮:《中国数学史》,科学出版社,1964年 5. 吴文俊主编:《中国数学史大系》,北京师范大学出版社,2000年