數學簡史之「數學的符號化」 - 人人焦點
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在文詞代數向符號代數演進過程中,許多國家和民族的數學家都有過貢獻。
最主要代表人物是被譽爲「代數學鼻祖」的古希臘數學家丟番圖,他寫了三部書,其中最 ...
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數學簡史之「數學的符號化」
2020-12-11究盡數學
數學符號的產生或發明,是數學史上具有劃時代意義的、必然的事情。
那麼,數學符號究竟是如何產生的呢?數學符號不是數學家主觀臆造的,也不是開會達成的協議;數學符號既不先於文字產生,也不早於數學產生,而是隨著數學發展的需要同時產生的。
由於數學問題的演算中經常重複同一個步驟,於是產生了創用一些符號來表示重複使用的符號。
代數學的三個階段1842年,德國數學史家內塞爾曼在《希臘的代數學》中,根據使用符號的多寡,對代數符號的歷史發展分爲三個階段:文詞代數,又稱修辭代數。
即完全用文字語言敘述問題和解法,而不用符號。
如丟番圖時代以前;簡字代數,又稱省略代數。
即對某些常出現的量和運算採用縮寫字母表示,簡化了文詞表達算法的內容和步驟。
如丟番圖時期;符號代數,即對數學問題的表述,採用抽象符號表示,如現代通用符號。
古代數學由於涉及的概念少,關係也比較簡單,所使用的符號也就不多:自然數是數學中最早產生的概念,最早出現的數學符號也是數字符號;在世界範圍內,古代使用文字的中國、巴比倫、古埃及、古希臘、瑪雅,都「發明」了數字記號;自然數概念的完善依賴於算術運算,在文明古國中很早就產生了算術運算及其相應的符號,表示加號、乘號,又用特殊記號表示減號;另一個最早產生的數學概念是幾何圖形,最初在研究幾何圖形時沒有採用特有的幾何符號,如歐幾里得《幾何原本》就沒有採用數學符號。
在古希臘數學家丟番圖的《算術》之前,所有代數問題都是用文字描述;包括中國的《九章算術》中的問題也都是文字描述;10-12世紀的阿拉伯數學也以文字表述爲主。
在文詞代數向符號代數演進過程中,許多國家和民族的數學家都有過貢獻。
最主要代表人物是被譽爲「代數學鼻祖」的古希臘數學家丟番圖,他寫了三部書,其中最著名的是《算術》;丟番圖是第一個運用數學符號的人,只是他採用的數學符號是文字的縮寫,算不上真正的數學符號體系。
到16世紀,科學的迅速發展,對代數學提出了新的要求,促使了代數學的變革,應運而生地出現了真正的代數符號。
其代表人物是法國數學家韋達,再加上後來的法國數學家笛卡爾等人的加盟,數學符號體系基本形成。
數學的符號化思想是數學簡化和抽象的一個過程,更多的數學思想可閱讀專欄:符號化的時代背景13世紀以前的歐洲,經歷了漫長的黑暗時期,到了15一17世紀的文藝復興時期,西方世界逐漸從根本上動搖了神學世界觀的基礎,摧毀了封建制度的精神支柱,思想得到解放,從而促進科學、文學、藝術的繁榮。
尤其是17世紀之後,封建主義沒落,資本主義生產方式從萌芽走向成熟。
生產力的極大提高,對代數學提出了新的要求,促使了代數學的變革,使得西歐數學進入了一個完全新發明時期,一批數學家如笛卡爾、費馬、牛頓、萊布尼茨等完成了常量到變量的轉變。
爲了運算、推理的簡便,經過大量的數學名家反覆改進、創新,最終建立了一套完整的西方數學符號體系:「符號代數」。
「符號代數」採用單個字母、單詞的縮寫形式,其書寫簡便、精確,能夠深刻地表達數學概念、方法、命題和邏輯論證推理等關係。
在數學運算中,可以儘可能的避免日常語言字句,藉助某些數學符號,把整個演算過程、推理過程用其符號記錄或表達出來。
由於符號的強大生命力,很快被推廣使用,並逐漸地成爲世界各國通用的數學符號。
數學的符號化,是數學發展史上的一個飛躍。
數學的符號化,使得數學概念、數學關係表現出十分精確的性質,便於邏輯處理和計算。
正因如此,數學迎來了近代的大發展。
在常量數學向變量數學過渡前後,數學發展迅猛:數學概念不斷增加,數學關係日益複雜化。
例如數的概念擴充到實數、複數時,指數、對數和方程都有了長足發展,精確表述數學概念的需求就更迫切了,急需創立運算符號。
同時,隨著數學發展,數學符號不斷地完善和精練化,現代通用的許多符號都是在衆多數學家創用的基礎上,經過長時間的大浪淘沙而沿用下來的。
因此,數學的符號化不是某一個時期或某一個數學家的貢獻,而是數學長期發展的必然結果。
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字母是數學中的重要工具,把字母和符號引入到數學之中,實現了數學抽象化歷程中的一次巨大飛躍。
當然這項工作也耗費了數學家相當長的時間,差不多到18世紀,代數中的符號問題才基本得到解決,讓數學的發展進入到一個全新的階段。
那麼數學符號的發展到底經歷了一個什麼歷程呢?
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中國古代就一直用文字描述各種規律,比如「求邪至日者,以日下爲勾,日高爲股,勾股各自乘,並而開方除之,得邪至日」,再比如「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」,用現代數學語言表達就是「」和「」,兩種表達方式高低立判。
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作者:量子妹「遇到一張妙圖,號稱「數學的深淵」。
若非數理精通者,如看天書。
匆匆一暼,盡皆術語,讓人汗流浹背。
數學之澀,易理之難。
其行也遠,其路也艱,雖千萬里,吾往矣。
這是一部數學史,也是一部天才簡史。
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因此,數學符號的使用,要求做到規範、簡明,準確表達複雜的數學內容。
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