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中国古代杰出的数学家和教育家杨辉 走进无限美妙的数学世界

时间:2019-06-12 17:02:28

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中国古代杰出的数学家和教育家杨辉 走进无限美妙的数学世界

杨辉(公元1127年~1279年),字谦光,中国南宋末年钱塘人。中国南宋时期杰出的数学家和教育家。

杨辉撰写数学著作甚多,有关数学的著作就有五种二十一卷,其中包括《详解九章算法》十二卷(1261年)、《日用算法》二卷(1262年)、《乘除通变本末》三卷(1274年)、《田亩比类乘除算法》二卷(1275年)、《续古摘奇算法》二卷(1275年)。

杨辉最主要的贡献主要是在以下几个方面,首先他在《九章算法纂类》中记载有贾宪“增乘开平方法”、“增乘开立方法”;然后继沈括研究“隙积术”之后,研究了“垛积术”,即关于高阶等差数列的解法!同时他还非常注重数学的普及教育,他的许多著作都是为此而编写的教科书。

杨辉在自己的《详解九章算术》一书中,把贾宪的这张画详实地记录了下来。后来人们发现,这个大三角形不仅可以用来开方和解方程,而且与组合、高阶等差级数、内插法等数学知识都有密切关系。在西方,直到16世纪才有人在一本书的封面上绘出类似的图形。法国数学家帕斯卡在1654年的论文中详细地讨论了这个图形的性质,所以在西方人们称之为“帕斯卡三角”。

杨辉的《详解九章算术》记录了“贾宪三角”

杨辉对数学的一个重大贡献就是在他的著作中《详解九章算术》详实地记录了贾宪的“开方作法本源图”,这为中国最早发明的“贾宪三角”的方法提供了有力的证据。

在学习整理前人的数学成就的过程中,杨辉得到一本好书《黄帝九章算法细草》,现已失传。这本书是北宋数家贾宪写的,里面有不少很了不起的成就,贾宪按照书中的样子描画了一张图,叫作“开方作法本源图”。

杨辉是世界上第一个排出丰富的纵横图和讨论其构成规律的数学家。关于他的这一成就,还流传着一段有趣的故事。

一天台州府的地方官杨辉乘轿出外巡游,一路上,前面有铜锣开道,后面有衙役跟着,很是威风。而坐在轿中的杨辉不时地撩起轿帘,观看着路边的风光景色和田地里的庄稼,想着今年的年景。

走着、走着,只见开道的镗锣停了下来,前面传来一个孩子的喊叫声,接着是衙役大声的训斥声。杨辉忙问怎么回事,差人来报:“这孩子不让我们过,说等他把题目算完后才让走,要不就绕道。”

杨辉一看来了兴趣,连忙下轿走上前来。衙役忙问:“是不是把这个小孩哄走?”杨辉摸着孩子头问:“为何不让本官从此处过呀?”小孩回答:“不是不让过,我是怕你们把我的算式踩掉了,我就想不起来了。”“什么算式?”“就是把1到9的数字分三行排列,不论直着加,横着加,还是斜着加,结果都是等于15。我们先生让下午一定要把这道题做好。我正算到关键之处。”

杨辉连忙蹲下身,仔细地看那孩子的算式,觉得这个数字,曾经在哪儿见到过。仔细一想,原来是西汉学者戴德编纂的《大戴礼》书中所写的文章中提到过。

杨辉和孩子两人一起算了起来,直到天已过午,结果都算出来了,他俩才舒了一口气。然后他们又验算了一下。在这张表中,各行、各列或对角线上的三个元素相加均为15。

把1到9的数字分三行排列,不论直着加,横着加,还是斜着加,结果都是等于15。

孩子望着这位慈祥和善的地方官说:“耽搁你的时间了,到我家去吃饭吧!”杨辉一听,说:“好,好,下午我也去见见你先生。” 孩子望着杨辉,泪眼汪汪,杨辉心想,这一定是有什么原因。他便态度温和地问孩子:“到底是怎么回事呀?”

孩子告诉杨辉:原来他并没有上学,因为他的家中穷得连饭都吃不饱,哪有钱供他去读书呢!孩子说,他每天给地主家放牛,当先生给学生上课时,他就悄悄地躲在教室的窗外偷听,今天上午先生出了这道题,他就在这路上认真地计算起来。

杨辉听了之后,十分感动。这个孩子小小年纪就知道这样努力地学习知识,实在不易。便对孩子说:“这是10两银子,你拿回家去吧。下午你到学校去,我在那儿等你。”下午,杨辉带着孩子来到学校,他把这孩子的情况跟先生说了一遍,又掏出银两,为孩子交了学费。从此这个孩子才能够正式地坐在教室里跟先生学习,孩子的家人对杨辉更是感激不尽。

教书先生对杨辉的清廉为人非常敬佩,于是他们一起谈论起数学。杨辉说道:“方才我和孩子做的那道题好像是《大戴礼》书中的?” 先生笑着说:“是的,《大戴礼》虽然是一部记载各种礼仪制度的文集,但其中也包含着一些数学的知识。这个就是我给孩子们出的数学游戏题。”先生看到杨辉疑惑的神情,又说道:“南北朝的甄鸾在《数术记遗》一书中就写过:“九宫者,二四为肩,六八为足,左三右七,戴九履,一五居中央。”杨辉默念一遍,发现他说的正与上午他和孩子摆的数字是一样的,便问道:“你可知道这个九宫图是如何造出来的?” 教书先生也不知出处。

编者注:上面“九宫者,二四为肩,六八为足,左三右七,戴九履,一五居中央”叫九宫诀,口诀形象地比喻成一个人,2和4为双肩,6和8为双脚,3和7为双手,帽为9,鞋为1,5在中央。

杨辉回到家中,反复琢磨,一有空闲就在桌上摆弄着这些数字,终于发现一条规律。他把这条规律总结成四句话:“九子斜排,上下对易,左右相更,四维挺出。”就是说:一开始将九个数字从大到小斜排三行,然后将9和1对换,左边7和右边3对换,最后将位于四角的4、2、6、8分别向外移动,排成纵横三行,就构成了九宫图。

按照类似的规律,杨辉又得到了“花16图”,就是从1到16的数字排列在四行四列的方格中,使每一横行、纵行、斜行四数之和均为34。后来,杨辉又将散见于前人著作和流传于民间的有关这类问题加以整理,得到了“五五图”、“六六图”、“衍数图”、“易数图”、“九九图”、“百子图”等许多类似的图。杨辉把这些图总称为纵横图,并于1275年写进自己的数学著作《续古摘奇算法》一书中,并流传后世。

其实不只是在古代,在二十世纪初的各个学科,我国那个时候也涌现出了一大批影响深远的科学家,如钱学森、李四光、邓稼先、钱伟长、杨振宁 、李政道等等,而他们的共同特点就是都有深厚的数学基础。为什么在那个战乱横飞的年代,他们会有如此好的数学基础?这得益于民国时候扎实的数学教育,其中不乏教育名家,而这其中最有名的是刘薰宇。

而刘薰宇与普通教育者最大的不同就是他会讲故事,比如他讲的这个故事。

某个书生娶了一个富家千金,经常被老婆训。后来这个书生中了状元当了官,但他的老婆还是经常训他。他就跟他老婆说,我现在当了官,你怎么还训我。他的老婆机智的回答到:“亏你还是状元,连水涨船高的道理都不懂。你看,如果男人是当官的,生下来的女儿就是千金小姐,男人要是挑大粪的,生下来的女儿就是丫头。等她嫁人后,如果嫁的男人是大官,她就变成了官太太,如果嫁的是农户,那么她就变成了一个农妇。这就是数学上的函数,男人是x,女人是y,y总随x改变。

一个故事把函数讲得生动有趣,这样的例子在他的书中比比皆是。他一生论著颇丰,深受人们喜爱,很多人正是读了他的书才喜欢上了数学,其中就有我国著名物理学家杨振宁。

杨振宁在一次讲学中说道,他在很小的时候,偶然接触到了一位叫刘薰宇写的书,看了后他爱不释手,书非常有趣,通俗易懂,看了他写的一个智力测验的文章,我才知道什么是奇偶排列。他说刘薰宇写一篇,我就读一篇,他的文章非常有诱惑力,而诱惑我的就是他里面讲的故事。

刘薰宇先生是中国著名的数学家和教育家,他非常擅长进行教孩子数学,中国那个年代的科学大师,几乎都受过他的影响。

因此,他所著的几本数学书声名远播,现在很多家长都买来给孩子看,以培养孩子的数学兴趣。这些作品与教科书不同,刘薰宇说:“在嬉皮笑脸中来谈点严肃的数学法则”,这样的写法很得著名艺术家丰子恺的称赞。

刘薰宇的论著特点之一就是:说理浅明,以趣味丰富的文字写枯燥的算理。所以,他的科普著作深受人们的喜爱,今天推荐的这套丰富、有趣的数学书籍。

推荐《给孩子的数学三书》这个书适合小学生以及初中生,可以作为他们的自学教材。让他们对数学产生浓厚的兴趣,从而能够自我学习,提高数学成绩。

因为是我们中国本土数学家写的,所以里面有很多中国的数学妙题。比如什么是“八仙过海”、“韩信点兵”等等。

所以,大家可以给自己的孩子看看激励了世界最牛物理学家的数学启蒙书——刘薰宇先生的《给孩子的数学三书》。最主要的是现在大家都不能出门的情况下,给孩子好好补补数学,让孩子爱上数学,考出好成绩。点击下面商品卡参团:

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原本非常抽象且枯燥的数学内容,刘薰宇老师全部用通俗易懂、简洁的语言概括出来,学生一看就懂,学习过程很轻松。

这本书比前两本更加经典,全都是刘薰宇总结出来的经典题集,包括学生们经常搞不懂的函数、微分、积分之类,主要讲这些题集的概念和运算的基本原理。

好书不会变老,一代一代的人总会不断地去阅读。刘薰宇的科普著作影响了那个时代的人们,虽然距今已有七八十年之久,但也很值得当代人去阅读,尤其作为当今中学生的课外读物颇有价值。能够让人感知数学知识可以是有趣的,也应该是有趣的,学习数学知识并不是苦差事。

这里特别要敬告家长们,就算有了《数学三书》,孩子玩手机和其他电子产品的时间也需要严格控制,因为书再有趣,也不如游戏对孩子的吸引力大。

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