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元代傑出的數學家朱世傑的四元玉鏡

朱世傑是元代傑出的數學科學家。朱世傑,本名韓慶,字松亭,燕山(今屬北京)人。長期從事數學研究和教育工作。他以著名數學家的身份周遊世界20多年,許多人從四面八方前來求學。主要著作有《算術啟蒙》三卷、《思源遇見》三卷。

說起朱世傑的周遊列國,這裏有壹個鮮為人知的故事。

13年底,飽受戰亂的祖國被元朝統壹,被破壞的經濟文化迅速繁榮起來。為了國家的繁榮和安全,蒙古統治者尊重知識,選拔人才,將所有科學推向新的高度。

壹天,在風景秀麗的揚州瘦西湖邊,來了壹位老師,在他的公寓前掛了壹塊牌子,上面用大字寫著:“燕山朱松庭老師專教四元素。”幾天後,朱世傑的前門擠滿了求知的人。就在朱世傑正在接收學生報名的時候,突然,很多叫罵聲引起了他的註意。

只見壹個半老的徐娘穿著綢緞銀裝,追著壹個年輕的姑娘,邊打邊罵:“妳這個婊子,妳不是抓了很多錢嗎。妳想成為壹個好家庭嗎?我怕妳投錯了寶寶,下輩子也不會去想。”

這個女孩被打得很慘,連她裏面的衣服都被撕破了。女孩蜷縮成壹團,讓她打,她卻不跟她回去。

朱世傑見路不平,便上前詢問。徐娘,壹個半老的男人,看到壹個好管閑事的人,冷笑道:“妳想打抱不平嗎?妳給我五十兩銀子,這姑娘就是妳的了!”

朱世傑見了,大怒,說:“我出五十兩銀子不行嗎?光天化日之下,不能胡作非為。不是有王法嗎?”

老徐娘諷刺地說:“妳這個窮鬼,妳在說什麽?白銀是王法。妳能出五十兩銀子,我就不打了。”

朱世傑氣得從口袋裏掏出50兩銀子,扔到徐娘面前,抱起女孩,回到自己教書的地方。原來,半老的徐娘是* * *院的夫人,姑娘的父親借了夫人的10銀子,但因天災還不起銀子,只好賣掉女兒還債。我今天碰巧遇到了朱世傑,讓這個女孩脫離苦海。

後來在朱世傑的悉心教導下,女孩也懂得了很多數學,成為了朱世傑的左膀右臂。沒幾年,兩人就成了夫妻。所以揚州人中間還流傳著壹句話:

元代的朱翰青教書育人。

救人於水火,婚姻大事。

以上故事真假難辨,但說明朱世傑在學習的同時有壹顆愛的心。此外,在數學科學方面,朱士傑全面繼承了秦、、楊輝等人的數學成果,並加以創造性發展。他寫出了《算術啟蒙》、《思源遇見》等名著,把中國古代數學推向了壹個新的高度,形成了宋元時期中國數學的最高峰。

《算術啟蒙》是朱世傑在元成宗大德三年(1299)出版的。該書共三冊20本,共有259個問題及相應答案。從乘除法開始,這本書壹直在講當時數學發展的最高成就《天元術》,全面介紹了當時數學的方方面面。其體系完備,內容簡單易懂,是非常著名的啟蒙讀物。這本書後來流傳到朝鮮、日本等國,先後出版了重印本和註釋本,產生了壹定的影響。

思遠遇見是壹個輝煌的數學傑作。它受到現代數學史研究者的高度贊揚,被認為是中國古代數學科學著作中最重要、貢獻最大的數學名著。

《思源遇見》成書於大德七年(1303),三卷,二十四門,二百八十八題。介紹了朱世傑在求解多元高次方程——四元法和計算高階等差數列——疊加法和微分法方面的研究和成果。

《天元疏》的意思是“天元是XXX”,即XXX是X,但當未知量不止壹個時,除了未知的天元(X)外,還需要設置地理元素(Y)、人文元素(Z)、物質元素(U),然後列出高次的二元、三元甚至四元方程組,再求解。

在歐洲,線性方程組的求解始於16世紀,高階多元聯立方程的研究是從18到19世紀。朱世傑的另壹大貢獻是對“堆砌”的研究。他研究了壹系列新的垛形數列求和問題,總結為“三角垛”公式。實際上,他對這類任意高階等差數列求和問題,獲得了壹個系統的、普適的解法。

朱世傑還將三角垛公式引入到“絕招”中,指出絕招公式中的系數恰好是三角垛依次的乘積,從而得到含有第四差的絕招公式。他還把這個公式擴展到包括任何高階的差分,這在世界數學史上是第壹次,比歐洲牛頓的同樣成就早了近四個世紀。正因為如此,朱世傑和他的《思源遇見》在國際上享有很高的聲譽。

在現代的日、法、美、比以及亞洲、歐洲和美國的許多國家,人們將思源遇見介紹到他們的國家。

已故美國著名科學史家薩頓是這樣評價朱世傑的:“(朱世傑)是中華民族最傑出的數學科學家,是他生活的時代,也是古往今來最傑出的。”;《思遠遇見》是中國最重要的數學著作,也是中世紀最傑出的數學著作之壹。是世界數學寶庫中不可多得的瑰寶。”

由此可見,宋元時期的科學家及其著作在世界數學史上發揮了不可估量的作用。除了上述成就外,朱世傑在作品中還提出了許多值得註意的內容:

1.在中國數學史上,他第壹次正式提出了正負相乘的正確法則;

2.他論述了球體表面積的計算,這是我國代數古籍中唯壹的論述。結論雖不正確,但創新精神可貴;

3.在《算術啟蒙》中,他記載了壹個完整的“九歸壹除”公式,與珠算公式幾乎壹模壹樣。

總之,朱世傑繼承和發展了前人的數學成果,為中國古代數學科學的發展做出了不可磨滅的貢獻。朱世傑不愧是中國乃至世界數學史上的著名數學家。

由於朱士傑和同時代其他代數學家的共同努力,宋元時期的數學達到了輝煌的高度,在許多方面都位居世界前列。

自朱世傑以來,中國數學這種高度發達的局面並沒有壹直發展下去,反而在明清時期丟失了很多成果。這真是科學史上的壹大遺憾。