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《古今数学思想》读书笔记(一)——巴比伦人的混乱数学

作者:互联网

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数学何时出现

很早就出现了数,或者说人们很早就开始计数,但数学作为一个学科出现,是从 600BC - 300BC的古希腊 开始的。

而在这之前,从人类开始在一个地区定居,种植放牧的10000BC-3000BC之间,数学没有进展(也可能是史料缺乏,我们无从考据、得知)。

直到 3000BC的巴比伦、埃及数学 的出现,改变了这一情况。但这种数学也主要基于日常生活中的具体问题,数学作为一种解决问题的手段再回到这些问题中去。

美索不达米亚的数学

美索不达米亚是一个地区,即底格里斯河和幼发拉底河两河流域(今伊拉克周边)。

我们经常用 “巴比伦人” 统称先后或同时在这个地区生活的一些民族,所以“美索不达米亚的数学”通常又被叫做“巴比伦人的数学”

美索不达米亚的统治者几度更替,从最初的多民族,到苏美尔人,再到阿卡得人,再到亚述人、迦勒底人、波斯人,最后被亚历山大大帝征服,至基督诞生之前,被称为塞琉西时期,而此时希腊数学已经占据主导,所以 巴比伦人的数学在塞琉西时代以前

数字系统

因为我们对巴比伦数学的了解都基于 泥版文书,而这种文书主要出自两个时期:

  1. 2000BC,即阿卡得人统治时期(巴比伦人的数学)
  2. 600 - 300BC,即塞琉西时期(引入希腊数学)

我们主要研究前一个时期。

泥版文书上刻的是 楔形文字,以 60 为基底,也就是采用 六十进制,辅以 110 作为基本表示记号。

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但巴比伦人起初没有空位的概念,例如
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既可以表示 80 80=1601+2060080 = 1 \cdot 60^1 + 20 \cdot 60^080=1⋅601+20⋅600

也可以表示 3620,即中间一位缺失,但却表示不出来 3620=1602+0601+206003620 = 1 \cdot 60^2 + 0 \cdot 60^1 + 20 \cdot 60^03620=1⋅602+0⋅601+20⋅600

甚至表示更大的数

后来在符号之间 加入空白,但这很明显会有歧义,空多少?多长的空白表示空几位?

塞琉西时代引入分隔符号(没有两边的小黑点儿,这纯属是我截图时手抖)

在这里插入图片描述
但末位的空白(比如表示20)仍然没有办法表示出来,需要通过上下文判断。(个人思考:直接写到最后不就行么?

而这种进位记法,不光表示整数,还能表示分数。同样的,因为空位的缺失也会出现歧义。

比如

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既可以表示 2160=211601\frac{21}{60} = 21 \cdot \frac{1}{60^1}6021​=21⋅6011​

也可以表示 12013600=201601+11602\frac{1201}{3600} = 20 \cdot \frac{1}{60^1} + 1 \cdot \frac{1}{60^2}36001201​=20⋅6011​+1⋅6021​

后来,巴比伦人用特殊的记号表示一些常用的分数,比如

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巴比伦人除了60进制之外,还采用100进制和1000进制,分别用me和limu来表示,有时10和60进位是混用的(黑人问号???)

基底60可能来自于他们日常的重量单位。

由此可见,巴比伦人的数字表示是十分混乱的。

算术运算

把数字合在一起可看作相加,这又是一个出现歧义的地方。后来引入了tab,表示加号。

减号用这个表示:
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乘37,分别乘30,乘7再相加,但他们并不知道这是分配律。
符号是:
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牵涉到分数的运算。

巴比伦人有一个数字表,专门记录有限位的小数 1a=12α3β5γ\frac{1}{a} = \frac{1}{2^{\alpha}3^{\beta}5^{\gamma}}a1​=2α3β5γ1​

而对于无限循环小数,则使用近似值。

查表过程可以看作是将分数都通分成以60作为分母的形式。

方和方根

同样有平方、平方根、立方、立方根的表,但都是近似值。

用尽可能多的位数去逼近无理数。算出

2=1.414213...\sqrt{2} = 1.414213...2​=1.414213...

但方根的计算同样来自生活中的具体问题,比如,一扇宽 w,高 h(h>w) 的门,计算对角线长 d,他们采用如下近似:

dh+w22hd \approx h + \frac{w^2}{2h}d≈h+2hw2​

这是很好的近似,因为我们知道:

d=h2+w2=h1+w2h2=h(1+w2h2)12d = \sqrt{h^2 + w^2} = h\sqrt{1 + \frac{w^2}{h^2}}=h(1 + \frac{w^2}{h^2})^{\frac{1}{2}}d=h2+w2​=h1+h2w2​​=h(1+h2w2​)21​

把这个式子二项式展开(注:至于分数次幂如何展开,我不知道…),只留下前两项,就是上面的近似式。

代数

代数均基于基本问题,都是对应生活中的一个具体问题,并且用文字描述解法,但并未解释每一步这样做的理由。

知道一元二次方程的求根公式。

能解5个未知数甚至10个未知数的方程组。

能用换元法解不含一次和三次项的的一元四次方程(也就是看作二次方程来解)。

能算立方根,但只是针对一个特殊情况下的体积问题。

能计算复利。

在具体问题中,得出了算术数列(等差数列)和几何数列(等比数列)的和,也能求出几组毕达哥拉斯数组(满足勾股定理的一组三个数)。

几何

在巴比伦人心中是不重要的。

依然是基于具体问题。

只能计算简单平面图形面积和立体图形体积的法则。

用3代替圆周率。

总结

  1. 用特殊名称和记号表示数字
  2. 会解一次、二次方程
  3. 对整数和分数有系统的写法
  4. 对计算步骤只有描述,但没有解释和论证
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标签:frac,读书笔记,cdot,60,数学,20,巴比伦
来源: https://blog.csdn.net/xuenai5i/article/details/104152081