浅谈《九章算术》在生活中的应用文献综述

 2022-12-08 16:07:29

研究背景:

《九章算术》的内容十分丰富,全书采用问题集的形式,收有246个与生产、生活实践有联系的应用问题,其中每道题有问(题目)、答(答案)、术(解题的步骤,但没有证明),有的是一题一术,有的是多题一术或一题多术。这些问题依照性质和解法分别隶属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程及勾股九章。

《九章算术》中的数学成就是多方面的: (1)、在算术方面的主要成就有分数运算、比例问题和“盈不足”算法。《九章算术》是世界上最早系统叙述了分数运算的著作,在第二、三、六章中有许多比例问题,在世界上也是比较早的。“盈不足”算法需要给出两次假设,是一项创造,中世纪欧洲称它为“双设法”,有人认为它是由中国经中世纪阿拉伯国家传去的. (2)、在几何方面,主要是面积、体积计算。 (3)、在代数方面,主要有一次方程组解法、平方、立方、一般二次方程解法等。“方程”一章还在世界数学史上首次引入了负数及其加减法运算法则。作为一部世界科学名著,《九章算术》在隋唐时期就已传入朝鲜、日本。现在它已被译成日、俄、德、英、法等多种文字。

研究内容:

《九章算术》在卷九「勾股章」共24个问题,其中第1-5个问题,是勾股定理及直接应用;第6-13及第24个问題是解勾股形的问题;第14-15个问题是勾股容方、容圆;第16-23个问题则是测望问题。

中国古代数学家研究勾股定理的证明和应用,是自成体系的。据历史资料记载,夏禹治水时就已经用到了勾股数。《九章算术》是我国最古老的一部数学名著,对中国古代乃至如今的数学发展有着十分深远的影响,可以用其来解决实际生活中碰到的问题。如第九章中:今有池方一丈,葭生其中央,出水一尺,引葭赴岸,适与岸齐,问水深、葭长各几何?翻译过来就是:有一个正方形池塘,它的边长为1丈,一棵芦苇生长在这池塘的正中央,长出水面1尺,如果将芦苇拉向池塘边,茎尖刚巧碰到池岸边,问池塘水深及芦苇长各是多少?我们很容易将其转化成一个勾股定理的题目,使用勾股定理经过简单计算,知水深一丈二尺,葭长一丈三尺。解题的步骤如下,术曰:半池方自乘,(此以池方半之,得五尺为句;水深为股;葭长为弦。以句、弦见股,故令句自乘,先见矩幂也。〕以出水一尺自乘,减之。〔出水者,股弦差。减此差幂于矩幂则除之。〕余,倍出水除之,即得水深。〔差为矩幂之广,水深是股。令此幂得出水一尺为长,故为矩而得葭长也。〕加出水数,得葭长。〔此葭本出水一尺,既见水深,故加出水尺数而得葭长也。〕另有题:今有立木,系索其末,委地三尺。引索却行,去本八尺而索尽。问索长几何?

答曰:一丈二尺六分尺之一。

术曰:以去本自乘,〔此以去本八尺为句,所求索者,弦也。引而索尽、开门去阃者,句及股弦差,同一术。去本自乘者,先张矩幂。〕令如委数而一。〔委地者,股弦差也。以除矩幂,即是股弦并也。〕所得,加委地数而半之,即索长。〔子不可半者,倍其母。加差者并,则两长。故又半之。其减差者并,而半之,得木长也。〕还有很多类似的问题我们都可以将其转换成我们所熟知的勾股问题,然后列出方程求解并得出答案。《九章算术》中还有求最大公约数和约分的方法,求最大公约数的方法称为“更相减损”法,其具体步骤是“可半者半之,不可半者,副置分母子之数,以少见多,更相减损,求其等也,以等数约之。”

研究目的:

数学知识与我们的日常生活息息相关,以《九章算术》为代表的中国数学非常讲究“算”在数学中的重要地位,可以说中国的数学是在“算”上发展起来的。从《九章算术》中我们可以得到很多解决问题的新思路,它的每一章节都对应解决了一类问题,给我们提供了新的计算方法,通过对每一章的分析和研究我们可对实际问题的处理有更好的完善。如第一章方田,可以用来计算各种面积计算及分数运算;第二章粟米,可以解决各种比例问题;第三章裹分,可以解决比例分配问题;第四章少广,可以解决开平方、立方等计算;第五章商功,可以解决体积的计算;第六章均输,对应着与运输、纳税有关的加权比例问题;第七章盈不足,可以解决盈亏与比例问题;第八章方程,对应着线性方程组的应用问题;第九章勾股,可以解决与勾股定理有关的应用问题。

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