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花拉子米的功绩——代数学的起源

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花拉子米的功绩——代数学的起源代数学是数学的重要分支学科之一,对数学来说有基础性的意义: 一方面代 数学为许多现代数学分支提供了发展的基础;另一方面,它的初步内容又构成了 人们学习数学的入门知识. 代数学的发展经历过漫长的历史时代,许多国家、 许 多民族都做出过贡献. 在以方程论为中心的古典代数学的发展中,阿拉伯数学家 做出了独特的贡献,花拉子米就是代表.代数学的萌芽 有了古老的算术以后, 越来越多的问题摆在了数学家面前.为了寻找较为普 遍的方法来解决在算术里积累的大量数量问题,古老的算术就必须进行改进和发 展.在这个缓慢的过程中,便产生了古典代数学的萌芽,因此,算术和代数没有 截然分开的时间. 代数最初是用文字表述的,大约在公元前2000 年,巴比伦算术已经演化出 一些用文字表述的代数解题方法.他们既能用相当于代入一般公式的方法,又能用配方法来解二次方程,还讨论过某些三次方程和双二次方程. 方程问题是古典代数的主要内容,除了巴比伦,在古代的中国、印度、阿拉 伯等国家对方程的认识也都有着悠久的历史. 秦汉时期,天文历法有了较大的发展, 为了编制历法, 当时的中国数学家就 已经知道了一些方程的解法.约公元50 年成书的《九章算术》,是中国流传至 今最古老的一部数学专著.在这本书中已经使用了“方程”这个名词,并且出现 了解一元一次方程和一元二次方程等许多代数问题.之后,东汉末年至三国时代 的赵爽研究了二次方程的求根问题;他还研究了根与系数的关系, 得到了和一元 二次方程的求根公式以及 “韦达定理” 相似的结果. 南北朝时期的数学家张邱建 在《张邱建算经》一书中给出了一个用文字写出的方在以后的各个朝代中, 中国数学家对方程的研究都有过重要成就,例如唐朝 王孝通、张遂,北宋时期的贾宪、刘益,南宋时期的秦九韶等,他们对方程的解 法或有所改进,或有所创新. 但是,如何去表示一个方程却一直是很困难的,因为用字母代替未知数, 用 符号表示代数式这种方法自创立至今也不过400 年的历史.在这之前都是用文字 叙述的,为了简明地列出方程,古人们想了许多改进办法.公元 11、12 世纪,中国产生了“天元术”,13世纪数学家李冶将其整理、 简化.李冶的天元术中,先“立天元为一某某”就是设未知数,然后根据问题的 条件列出天元式.在未知量的一次项旁边记一“元”字,在常数项旁记一“太” 字,并按高次幂在上低次幂在排列,还可两个天元式相减进行“同数相消”.天 元术已有现代列方程记法的雏型,现代学史家称它为半符号代数. 用“元”代表未知数的说法,一直延用到现在. 活动于公元 250 年前后的丢番图是希腊数学中的代表人物,他最出色的著作 《算术》一书中的绝大多数篇章谈的是方程,他是解方程的大师, 被称为代数学 的鼻祖.受中国的影响, 印度在 7 世纪初就有了用文字写的代数学,已经能使用缩写 文字和一些记号来描述代数的问题和解答,具有符号代数的性质. 公元 820 年左右,阿拉伯数学家花拉子米从印度回国后著《代数学》一书. 该 书的方程论被规定为代数学的研究对象,方程的概念也被明确起来, 书中第一次 明确提出了二次方程的一般解法,同时,还提出了“移项”、“合并同类项”等 方法.以后,方程的解法被作为代数的基本特征长期保留下来.从此,诞生了花 拉子米的代数学.外号取代了本名的数学家 花拉子米是中世纪中亚地区的一位重要数学家.他于公元 783 年左右出生于 花拉子模. 花拉子模是中亚地区的一个古国,位于咸海之南. 现分属于乌兹别花 拉子米(783—850)克斯坦和土库曼斯坦.花拉子米的意思是“祖籍花拉子模的 人”,是此人的一个外号.后来人们都这么称呼他,外号就取代了本名,本名反 而不为人所知了.他早年在家乡接受初等教育, 后到中亚地区的古城默夫深造, 并到过阿富汗、 印度等地游学, 很快成为这一地区远近闻名的学者.公元 813 年,阿拔斯王朝的 哈利发马蒙聘请花拉子米到首都巴格达工作.公元 830年,马蒙在巴格达创办了 著名的“智慧馆”,花拉子米是该馆的主要学术负责人之一.他在这里一直工作 到 850 年左右去世.花拉子米一生写出许多著作, 除了大量的数学著作外, 还有天文学、 地理学 著作.代数学名称的由来 花拉子米在研究方程求解的过程中, 首倡把一个负项移到方程的另一端变为 正项,称之为 al-jabr,意思是“还原”,并认为方程的两端可以消去相同的项 或合并同类项,称之为muqa-bala,意为“对消”或“化简”.这是花拉子米首 创的两种重要的数学方法. 他于 820年左右写成了 《还原和对消计算概要》 这一 传世之作,原文是阿拉伯文,拉丁文译名为Liber mahucmeti de Algebra et almuchabala . 从书名来看, algebra 来自于阿拉伯文的al-jabr.阿拉伯文 jbr 的意义是 “恢复”、“还原”.解方程时将负项移到另一端,变成正项,也可以说是一种 “还原”.书名后面的那个阿拉伯文muqabala原意为“对抗”、“平衡”,用 来指消去方程两端相同的项或合并同类项,也可译为“对消”. 12 世纪时, al-jabr译为拉丁文时成为algebra ,而花拉子米书名的第二个 字 muqubala 渐渐被省略,全书常简称为algebra .于是这个学科就以algebra 为名. algebra 传入我国,最初音译为“阿尔热巴拉”.1761 年梅珏成在《赤水遗 珍》中译为“阿尔热八达”,《数理精蕴》则把algebra 意译为“借根方比例” 即“假借根数、方数以求实数之法”.1845年,俄国政府赠送给我国的图书中 有中译名为《阿尔喀布拉数书》一本,其中的“阿尔喀布拉”是俄文的音译. 1847年,英国人伟烈亚力来到上海学习中文.1853 年他用中文写了一本 《数 学启蒙》,介绍西方数学,他在序中说: “有代数、微分诸书在,余将续梓之.” 这是中文中第一次用“代数”这一词作为这个数学分支的名称.1859年,伟烈 亚力和李善兰合译 《代微积拾级》 ,李善兰在序中正式使用了 “代数”这一名称: “中法之四元,即西法之代数也.”同年,两人又合译德摩根的书,正式定名为 《代数学》,这是我国第一本以代数学为名的书.这个名称也就一直用到现在.代数学的发展 花拉子米的《代数学》 一书,奠定了以方程论为中心的古典代数学学科的基 石.此书的理论易学易懂,又能联系许多实际问题,适合当时人们的各种需要, 因此,流传久远. 13世纪传入欧洲,对欧洲文艺复兴时期的代数学影响极大, 被奉为代数学教科书的鼻祖.而花拉子米则被人们尊为“代数学之父”.在花拉子米以后的几个世纪中,代数学发展缓慢.直到1591 年,法国 数学家韦达第一次在代数中系统地使用了字母,他用字母表示未知数,也用字 母表示已知数.这种代数从过去以解决各种特殊问题且侧重于计算的数学分支, 发展成为一门以研究一般类型问题的学科,使代数学的发展插上了翅膀. 韦达认 为,代数是施行于事物的类或形式的运算方法,算术只是同数打交道的.所以,当时人们把代数看成是关于字母的计算、关于由字母表示的公式的变换以及关于 解代数方程的科学,这标志着古典代数学的真正确立与完善.。

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