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板块五 · 中小学数学应用与传承

古今之桥

"中小学数学中的算术、代数这些部分,实质上都是中国古代数学家的发明创造。"——今天课堂里的每一次计算, 都踩着秦汉算术铺下的桥板。

应用 · 翻开课本找古算

你学过的,古人早就会了

点击或悬停卡片,看今天中小学课本里的知识点,各自出自哪部秦汉算书。

十进位值制记数

小学一年级 · 认识数点 击 翻 转
源头 · 算筹记数

纵横成数、空位为零——筹算的位值制十进记数是世界独创,可与四大发明媲美,比印度早数百年。

分数四则运算

小学五年级点 击 翻 转
源头 ·《九章》方田

通分、约分、分数加减乘除之术在《九章算术》方田章中已成体系,欧洲晚至中世纪方才通行。

正数与负数

初中七年级 · 有理数点 击 翻 转
源头 ·《九章》正负术

"正算赤,负算黑"——以红黑筹区分正负并给出加减法则,是世界最早的负数系统运算。

二元一次方程组

初中七年级点 击 翻 转
源头 ·《九章》方程章

以筹布列系数、加减消元——"方程术"即今之线性方程组解法,领先西方一千五百余年。

勾股定理

初中八年级点 击 翻 转
源头 ·《周髀算经》

公元前的《周髀》已有一般定理的叙述,更以勾股互求测日高日远——不止于证明,更用于测量。

开平方 · 开立方

初中八年级 · 实数点 击 翻 转
源头 ·《九章》少广

筹算开方术按位逐步求根,是世界上最早的系统开方算法,也是宋元高次方程数值解法的起点。

比与比例

小学六年级点 击 翻 转
源头 ·《九章》粟米"今有术"

"以所有数乘所求率,为实;以所有率为法"——四项比例算法,处理一切换算问题。

鸡兔同笼

小学数学广角点 击 翻 转
源头 ·《孙子算经》

"上有三十五头,下有九十四足"——课本上的趣题原文出自千年前的《孙子算经》,其"砍足法"至今仍是最漂亮的解法。

坐标 · 千年标尺

领先几百年,是什么概念

依据顾今用(吴文俊)《中国古代数学对世界文化的伟大贡献》整理:16 世纪以前,中国数学在诸多主要领域一路领先。拖动下面那根算筹,看同一项成就在东西两端相隔多少年。

千 年 标 尺 · 公 元 前 300 — 公 元 1900 上 · 中国 下 · 西方 ← 拖动算筹游标 →
位值制十进记数 650年 领 先 游标 · 公元 50 年
查看完整对照表
成 就中 国西 方领 先
位值制十进记数前 50 年 ·《九章》时代成熟600 年 · 印度 6 世纪末650 年
十进位小数260 年 · 刘徽引入1585 年 · 西欧 16 世纪1325 年
联立一次方程组前 50 年 ·《九章》方程术1550 年 · 西欧 16 世纪1600 年
高次方程数值解1247 年 · 秦九韶正负开方1819 年 · 霍纳法572 年
微积分基础 · 祖暅原理480 年 · 幂势既同1635 年 · 卡瓦列里1155 年
插值法 · 招差术1303 年 · 朱世杰四次内插1670 年 · 牛顿-格雷高里367 年

传承 · 一位数学家的战斗

"顾今用":古为今用的雄狮

1975 年 3 月,《数学学报》刊出一篇题为《中国古代数学对世界文化的伟大贡献》的论文, 如寒冬中的一声响雷。文章借《九章算术》《周髀算经》等经典算书,系统论证中国古代数学在 16 世纪之前 于诸多主要领域独步世界,直斥西方数学史家"言必称希腊"、贬抑东方成就之弊——"被颠倒了的历史必须颠倒过来!"

作者署名"顾今用",寓意"古为今用"。有人从文中看出了那只"露出利爪的雄狮"——数学家吴文俊。 友人问起,他笑而不答,只握拳道:"准备战斗!"

此后数十年,吴文俊提出中西数学"两种主流"之说,以"古证复原"两原则重研古算: 从刘徽"出入相补"注文提炼出一般原理,复原《周髀》日高公式、重构《海岛算经》九问造术, 并把"阳马居二,鳖臑居一,不易之率也"概括为"刘徽原理"。更以中国古算"构造性与机械化"的思想为源头, 开创了享誉世界的数学机械化研究——古老的筹算精神,在计算机时代重返青春。

立方、堑堵、阳马、鳖臑示意图
《九章算术》体积四元素立方 · 堑堵 · 阳马 · 鳖臑——斜解一长方体,阳马与鳖臑体积之比恒为二比一("刘徽原理")。

机械化体系

代表作 ·《九章算术》&《刘注》

着重应用与计算,成果以"算法"表达;思维构造性、机械化——与现代计算机"若合符节"。

公理化体系

代表作 · 欧几里得《几何原本》

着重概念与推理,成果以"定理"表达;偏重存在唯一与纯逻辑思维。

吴 文 俊 · 一 九 八 〇

"我们的目的不仅是显示中国古算的真实面貌,也不仅是破除对西算的盲从…… 我们主要的也是真正的目的,是在于古为今用。"
阅读 1975 年论文原文(PDF)

传承 · 从筹到芯

一根算筹,通向计算机时代

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桥的那头是秦汉,这头是课堂。再走一遍这座桥:

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