俗话说的好,上阵父子兵,祖冲之和他的儿子共同研究出了开立圆术

2020-02-26     牛老师的历史闲谈

祖冲之是我国杰出的数学家、科学家。活跃于南朝宋、齐两代,出生于历法世家。祖冲之从小接受家传的科学知识,青年时进入华林学省,从事学术活动。

圆周率。祖冲之关于圆周率的贡献记载在《隋书》中,《隋书·律历志》说:"祖冲之更开密法,以圆径一亿为一丈,圆周盈数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽,朒数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽,正数在盈朒二限之间。"

这就是说,祖冲之算出π的真值在3.1415926和3.1415927之间,相当于精确到小数第7位,简化成3.1415926,它领先于国外千余年,成为当时世界上最先进的成就。"密率"也称"祖率"。其中密率精确到小数第7位,在西方直到16世纪才由荷兰数学家奥托重新发现。

祖氏原理与球体积。曾使刘徽绞尽脑汁的球体积问题,到祖冲之时代终于获得解决。这一成就被记录在《九章算术》"开立圆术"李淳风注中,他在注文中将球体积的正确解法称为"祖暅之开立圆术"。祖暅——祖冲之之子,字景烁,是南朝著名的数学家和天文学家。祖暅从小就受到良好的家庭教育,青年时代已经对天文学和数学有很深造诣,是祖冲之科学事业的继承者,《缀术》就是他们父子共同完成的数学杰作,在数学上也有很多创造。

根据李淳风的注,祖暅球体积的推导继承了刘徽的路线,即从计算"牟合方盖"体积来突破,从而提出了一条原理说:"幂势既同,则积不容异。""幂"指水平截面积,"势"则指高。因此祖暅的原理意思是:两等高立体图形,若在所有等高处的水平截面积相等,则这两个立体体积相等。

概言之,祖暅推导几何图形体积公式的方法是以下列两条原理为基础:(1)出入相补原理;(2)祖氏原理:幂势既同,则积不容异。祖氏原理刘徽已经使用过,但祖暅首次明确地将它作为一般原理提出来,并成功地应用于球体积推算。我们称这条原理为"祖氏原理",祖氏原理在西方文献中称"卡瓦列里原理",1635年意大利数学家卡瓦列里独立提出,对微积分的建立有重要影响。

祖冲之父子的方法都记载在《缀术》中,《缀术》在隋、唐时代曾与《九章算术》一起被列为官学教科书,但《缀术》于公元10世纪后在中国本土完全失传。中国古典数学的下一个高潮宋元数学,是创造算法的英雄时代。

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