《几何原本》与《九章算术》的异同《几何原本》和《九章算术》都是经典的数学著作,一部是西方的著作,一部是中国的古代著作,这两部著作都对后来的数学发展做出了很大的贡献,并对人类文明产生深远的影响。
《几何原本》和《九章算术》本身是关于纯数学的专著,但高度抽象化的数学是必定是需要和其它的学科相结合的。
下面,我就《几何原本》和《九章算术》的异同做一些阐述,首先,《几何原本》和《九章算术》产生的背景不同:《几何原本》产生的背景:欧几里得的生平,现在知道的甚少,欧几里得在公元前300年左右,来到亚历山大里亚教学.人们称赞欧几里得治学精神严谨、谦虚,是一个温良敦厚的数学教育家.欧几里得在从事数学教育中,总是循循善诱地启发学生,提倡刻苦钻研,弄懂弄通,反对投机取巧、急功近利的狭隘思想.欧几里得在从事数学教育中,善于积累数学知识,并进行了拓宽与创新.他的巨著《几何原本》是一生中最重要的工作,这部著作的形成具有无以伦比的历史意义.他精僻地总结了人类长时期积累的数学成就,建立了数学的科学体系,为后世继续学习和研究数学提供了课题和资料,使几何学的发展充满了活的生机.这部著作长时期被人崇拜、信仰,从来没有一本教科书,像《几何原本》那样长期广为传颂.从1482年到19世纪末,欧几里得《几何原本》的印刷本竟用各种文字印刷1000版以上,在此之前,它的手抄本统御几何学也已达近1800年之久.欧几里得继承和发展了前人的数学知识,《几何原本》所用到的材料大部分是希腊前期各学派创建的成果.欧几里得是柏拉图的门徒,他的著作基本沿续了柏拉图的传统思想,承袭了《共和国》中所论及的科学方法.欧几里得在《几何原本》中,发展了柏拉图的以哲学为基础,“数论、几何、音乐、天文”4科为内容的科学思想.另外,欧几里得还采用了欧多克索斯等学者的一些定理,并加以完善.《几何原本》所采用的公理、定理都是经过细致斟酌、筛选而成,并按严谨的科学体系进行编排,使之系统化、理论化,超过了以前的所有著作,因此,当《几何原本》问世之后,其它诸类逐渐消声匿迹了.《九章算术》的背景:中国数学经过长期积累,到西汉时期已有了相当丰富的内容.除《周髀算经》外,西汉初期出现了第一部数学专著---《算术书》,用竹简写成.全书共60多个标题,如“相乘”、“增减”、“少广”、“税田”、“金价”、“合分”等,标题下列有各种问题.《九章算术》的体例便受到《算术书》的影响.另外,当时西汉已有初步的负数及比例概念,面积和体积计算的知识也增多了.这些都为我国初等数学体系的形成准备了条件.现传本《九章算术》约成书于西汉末年,作者不详,可能经多人之手而成.它是一部承前启后的著作,一方面总结了西汉及西汉以前的数学成果,集当时初等数学之大成;另一方面又对后世数学发展产生了深远的影响.其次,《几何原本》和《九章算术》的内容的异同:<<几何原本本>>各卷简介:第一卷:几何基础。
重点内容有三角形全等的条件,三角形边和角的大小关系,平行线理论,三角形和多角形等积(面积相等)的条件,第一卷最后两个命题是毕达哥拉斯定理的正逆定理;第二卷:几何与代数。
讲如何把三角形变成等积的正方形;其中12、13命题相当于余弦定理。
第三卷:讨论了圆与角。
第四卷:讨论圆内接和外切多边形的做法和性质;第五卷:讨论比例理论,多数是继承自欧多克斯的比例理论第六卷:讲相似多边形理论;第五、第七、第八、第九、第十卷:讲述比例和算术的理论;第十卷是篇幅最大的一卷,主要讨论无理量(与给定的量不可通约的量),其中第一命题是极限思想的雏形。
第十一卷、十二、十三卷:最后讲述立体几何的内容。
从这些内容可以看出,目前属于中学课程里的初等几何的主要内容已经完全包含在《几何原本》里了。
因此长期以来,人们都认为《几何原本》是两千多年来传播几何知识的标准教科书。
属于《几何原本》内容的几何学,人们把它叫做欧几里得几何学,或简称为欧氏几何。
《九章算术》的九章的主要内容分别是:第一章“方田”:田亩面积计算;第二章“栗米”:谷物粮食的按比例折换;第三章“衰分”:比例分配问题;第四章“少广”:已知面积、体积、求其一边长和径长等;第五章“商功”:土石工程、体积计算;第六章“均输”:合理摊派赋税;第七章“盈不足”:即双设法问题;第八章“方程”:一次方程组问题;第九章“勾股”:利用勾股定理求解的各种问题.九章算术》和《几何原本》在思维方法上有很大的不同。
《九章算术》是一部经几代人整理、删补和修订而成的古代数学经典著作,约成书于东汉初年〔公元前一世纪〕。
全书采用问题集的形式编写,共收集了246个问题及其解法,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章。
主要内容包括分数四则和比例算法、各种面积和体积的计算、关于勾股测量的计算等。
《九章算术》很强调辩证思维,它注重应用,注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系,对中国古算影响深远。
它的一些成就还传到印度和阿拉伯,并通过这些国家传到欧洲,促进了世界数学的发展。
《几何原本》是欧几里德一生著有的多部数学著作其中最有价值的一部。
它系统的总结了古代劳动人民在实践中获得的几何知识,把人们公认的一些事实列成定义和公理,以形式逻辑的方法,用这些定义和公理来研究各种几何图形的性质,从而建立了一套从公理、定义出发,论证命题得到定理得几何学论证方法,形成了一个严密的逻辑体系——几何学。
几何原本的一些内容五条公理1.等于同量的量彼此相等;2.等量加等量,其和相等;3.等量减等量,其差相等;4.彼此能重合的物体是全等的;5.整体大于部分。
a五条公设1.过两点能作且只能作一直线;2.线段(有限直线)可以无限地延长;3.以任一点为圆心,任意长为半径,可作一圆;4.凡是直角都相等;5.在一平面内,过直线外一点,可作且只可作一直线跟已知直线平行。
(最后一条公设就是著名的平行公设,或者叫做第五公设。
它引发了几何史上最著名的长达两千多年的关于“平行线理论”的讨论,并最终诞生了非欧几何。
)关于几何论证的方法,欧几里得提出了分析法、综合法和归谬法。
所谓分析法就是先假设所要求的已经得到了,分析这时候成立的条件,由此达到证明的步骤;综合法是从以前证明过的事实开始,逐步的导出要证明的事项;归谬法是在保留命题的假设下,否定结论,从结论的反面出发,由此导出和已证明过的事实相矛盾或和已知条件相矛盾的结果,从而证实原来命题的结论是正确的,也称作反证法。
再次,数学史的演变发展与人类社会的文明发展史一样悠久漫长,从远古时期的数学萌芽,到16世纪前的初等数学,再到欧洲文艺复兴之后的变量数学,直至19世纪以来的现代数学,每一个重大数学成就都有其产生的背景和深远意义。
《几何原本》与《九章算术》还有其他不同的地方:1《几何原本》与理性思维欧几里得的《几何原本》作为人类智慧的光辉结晶,它在数学史上的作用是没有任何一本著作可以与之比拟的。
把《几何原本》放在古希腊文化的系统中,并从文化史的宏观角度去进行分析,可以看到她有着更为广泛和重要的意义。
《几何原本》依据柏拉图哲学、亚里士多德的逻辑学和欧几里得的精心构思,在人类数学史上第一次给出了一个公理化了的数学理论体系,所表现出的已不仅是一种数学命题的真理特征,更为重要的是它借助数学表现了一种认识世界、表述世界的独特文化意义,并由此给人们提供一种思维的理性方式:从几个简单的原理出发,可以逻辑演绎出整个理论体系,进而表现这个理论所揭示的真理。
一种数学方法能最终演化成为一种认识世界的理性思维方式,这不能不说是数学所能达到的最高的文化意义。
2《九章算术》与实用算法汉代出现的《九章算术》,标志着中国古代数学体系的形成。
全书采用问题集形式,以方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股共九类实践应用题分成九章,计246个数学问题,共给出202个具体的计算方法(术),每题大致由问(问题)、答(答案)、术(解题方法或过程)组成。
《九章算术》在中国古代数学史上拥有至高无上之地位,在世界数学史上也是屈指可数,与希腊之《几何原本》交相辉映,同为世界数学发展之源,我国的传统数学有它自己的体系和方式,有着它自身发展途径和独到思想体系,不能以西方数学的模式生搬硬套。
《几何原本》和《九章算术》的思想方法的异同:《几何原本》的思想方法的特点:(一)封闭的演绎体系因为在《几何原本》中,除了推导时所需要的逻辑规则外,每个定理的证明所采用的论据均是公设、公里或前面已经证明过的定理,并且引入的概念也基本上是符合逻辑上对概念下定义的要求,原则上不再依赖其它东西,因此《几何原本》是一个封闭的演绎体系。
(二)抽象化的内容《几何原本》中研究的对象都是抽象的概念和命题,它所探讨的是这些概念和命题之间的逻辑关系,不讨论这些概念和命题与社会生活之间的关系,也不考察这些数学模型所由之产生的现实原型,因此《几何原本》的内容是抽象的。
(三)公理化的方法《几何原本》的第一篇中开头5个公设和5个公里,是全书其它命题证明的基本前提,接着给出23个定义,然后再逐步引入和证明定理。
定理的引入是有序的,在一个定理的证明中,允许采用的论据只有公设和公理与前面已经证明过的定理。
以后各篇除了不再给出公设和公理外也都照此办理。
这种处理知识体系与表述方法就是公理化方法《九章算术》思想方法的特点:(1)开放的归纳体系从《九章算术》的内容可以看出,它是以应用问题解法集成的体例编纂而成的书,因此它是一个与社会实践紧密联系的开放体系。
在《九章算术》中通常是先举出一些问题,从中归纳出某一类问题的一般解法;再把各类算法综合起来,得到解决该领域中各种问题的方法;最后,把解决各领域中问题的数学方法全部综合起来,就得到整个《九章算术》。
另外该书还按解决问题的不同数学方法进行归纳,从这些方法中提炼出数学模型,最后再以数学模型立章写入《九章算术》。
因此,《九章算术》是一个开放的归纳体系。
(2)算法化的内容《九章算术》在每一章内先列举若干个实际问题,并对每个问题都给出答案,然后再给出“术”,作为一类问题的共同解法。
因此,内容的算法化是《九章算术》思想方法上的特点之一。
(3)模型化的方法《九章算术》各章都是先从相应的社会实践中选择具有典型意义的现实原型,并把它们表述成问题,然后通过“术”使其转化为数学模型。
当然有的章采取的是由数学模型到原型的过程,即先给出数学模型,然后再举出可以应用的原型。