登陆注册
45103100000001

第1章 古埃及数学

(一)产生的背景及研究依据

古埃及人所创造的文字中,有一套是象形文字。埃及的数学原典就是由象形文字书写而成的,其中,对考察古埃及数学有重要价值的是“兰德纸草书”,这部纸草书是在埃及古都底比斯的废墟中发现的。1858年由兰德购买,而后遗赠给伦敦大英博物馆,因此叫做兰德纸草书。这种纸草书长约550厘米、宽33厘米,摹本出版于1898年。

这部纸草书是根据底比斯人统治埃及时写成的,著者阿梅斯曾写道,此书是根据埃及王国时代的材料写成的。这部纸草书的出现,对埃及的文化产生了重要影响,对数学的发展和传播起到了一定的作用。阿梅斯认为,这是一部“洞察一切事物的存在,彻底研究一切事物的变化,揭示一切秘密的经典……”。实际上,该书只是传授“数”的秘密和分数计算。全书分成三部分:一是算术;二是几何;三是杂题。共有85题。记载着埃及人在生产、生活中遇到的实际问题。例如,对劳动者酬金的分配;面积和体积的计算;不同谷物量的换算等等。其中,也含有纯数学知识问题。例如,分数的难题计算等等。

总之,研究埃及数学主要是依据兰德纸草书,当然,也可能还有其他的有关资料,有待于进一步发现与考证。

(二)古埃及数学的主要内容

根据兰德纸草书的记载,古埃及人对算术、代数、几何等数学知识已经有了初步认识,并能简单地应用。现简要介绍如下:

一、算术

古埃及人所创建的数系与罗马数系有很多相似之处,具有简单而又纯朴的风格,并且使用了十进位制,但是不知道位值制。

古埃及人是用象形文字来表示数。根据史料记载,象形文字似乎只限于表示107以内的数。由于是用象形文字表示数,进行相加运算是很麻烦的,必须要数“个位数”“十位数”“百位数”的个数。但在计算乘法时,埃及人采取了逐次扩大2倍的方法,运算过程比较简便。

乘法:古埃及人采用反复扩大倍数的方法,然后将对应结果相加。例如兰德纸草书(希特版)第32页,记载着12×12的计算方法,是从右往左读的。右边用现代数字表示,这就是倍增法。

由此可知,计算的方法是把12依次扩大2倍,那么12×12为12的4倍加上12的8倍,恰是12的12倍,并把要加的数在右侧(现代阿拉伯数字在左侧)标记斜线,算得结果144。

在更早的时期,埃及人也曾采用“减半法”来计算乘法。首先是将一乘数扩大10倍,然后再计算10倍的一半。例如纸草书(卡芬版)第6页,计算16×16,是按如下方法计算的,即减半法。

×1 16

×10160

×5 80

合计 256

这种乘法的计算方法是古代人计算技能的基础,是非常古老的方法。希腊时期的学校曾讲授过埃及人的计算方法,到了中世纪,还讲授“倍增法”和“减半法”。

除法:埃及人很早就认识到除法是乘法的逆运算,并蕴含在实际计算之中。例如,计算1120÷80(见兰德纸草书第69页)。

180

×10 800

×2 160

×4320

合计141120

以上求解的基本思路是10倍的80加4倍的80,恰好是1120,即1120中含有14个80。

二、代数

在兰德纸草书中,因为求含一个未知量的方程解法在埃及语中发“哈喔”(hau)音,故称其为“阿哈算法”。

“阿哈算法”实际上是求解一元一次方程式的方法。兰德纸草书第26题则是简单一例。

在用“阿哈算法”求解的问题中,也含有求平方根的问题,柏林纸草书中有如下的问题:

两个正方形面积的和为100,试计算两个正方形的边长。

不妨从“暂定的前提”出发,首先取边长为1的正方形,依次可知另一正方形边长又可得整数。当取一个正方形边长为6时,另一正方形边长恰好为8,是整数。

所以,两个正方形的边长分别为8和6。

埃及人对“级数”也有了简单的认识,在纸草书中,用象形文字写出一列数7,49,343,2401,16807,并与之对应一列词:“人”“猫”“老鼠”“大麦”“容器”,最后,给出和数为19607。实际上,这是公比为7的等比数列。对此,有的数学史家解释为:“有7个人,每人有7只猫,每只猫能吃7只老鼠,而每只老鼠吃7穗大麦,每穗大麦种植后可以长出7容器大麦。”从这个题目中,可以写出怎样的一列数,它们的和是多少?这种题目就涉及到求数列和的问题。

三、几何

埃及人创建的几何以适用工具为特征,以求面积和体积为具体内容。他们曾提出计算土地面积、仓库容积、粮食堆的体积、建筑中所用石料和其他材料多寡等法则。

埃及人能应用正确的公式来计算三角形、长方形、梯形的面积。把三角形底边二等分,乘以高;同样,把梯形两平行边之和二等分,乘以高,分别作为三角形和梯形的面积。另外,埃及人还能对不同的面积单位进行互相换算。

在埃及埃特夫街的赫尔斯神殿的文书中,记载着很多关于三角形和四边形面积的计算问题,但是,他们把四边形二对边之和的一半与另二对边和的一半之积作为其面积,这显然是不对的,只有当四边形为长方形时,这才是正确的计算公式。

埃及人曾采用s=(8d/9)2(其中s是圆的面积、d是圆的直径)来计算圆的面积。

能把π值精确到小数点后一位,在那个时代,应该说是一件了不起的事,巴比伦人在数学高度发展时期,还常常取π=3。

在计算体积方面,经考察兰德纸草书发现,埃及人已经知道立方体、柱体等一些简单图形体积的计算方法,并指出立方体、直棱柱、圆柱的体积公式为“底面积乘以高”。

有材料证实,在埃及几何中,最突出的一项工作是发现截棱锥体的体积公式,(锥体的底是正方形),此公式若用现代数学符号表示为:

S=h3(a2+ab+b2)(1)

其中h是高,a和b是下、上底的边长。

像这样的公式,若认为是靠经验得到的,理由则是不够充分的。按当时埃及人已掌握的数学知识,我们可做如下理论推导:

把正棱台分成4个部分,即1个长方体、2个棱柱、1个棱锥。假如棱锥的体积是已知的,可得公式:

12V=b2h+ab(a-b)h+(a-b)2·h3(2)

可推测,(1)式是由(2)式的代数变形得到的,但是,当时的埃及人比较擅长于具体数值的计算,还没掌握对一般量的推导。这里埃及似乎受巴比伦代数的影响,掌握了一定的数学推理方法。

(三)对数学的应用与贡献

一、埃及人对数学的应用

埃及的数学是从生产和生活实践中产生的,反过来,他们又力争把所获得的数学知识应用于实践。

埃及人把数学知识应用到管理国家和教会的事务中,譬如,确定付给劳役者的报酬,求谷仓的容积和田地的面积,征收按土地面积估出的地税,计算修造房屋和防御工程所需的砖数。

把数学应用于酿酒等方面的计算。他们利用术语“比数”,即一个单位谷物生产出酒的量或面包的个数,按下面方法计算:谷物的量×比数=酒量(或面包的个数)

在这些简单的计算中,常常需要进行单位的换算。

把数学应用到天文的计算中。从第一朝代开始,尼罗河就是埃及人的生命源泉,他们日出而作、日落而息,必须掌握四季气候变迁的规律,力求准确预报洪水到来的日期,进行了大量的计算。他们还把几何知识与天文知识结合起来,用于建造神庙,使一年里某些天的阳光能以特定方式照射到庙宇里。金字塔的方位也朝向天上特定的方向,而斯芬克斯(即狮面人身像)的面则是朝东的。金字塔代表了埃及人对几何的另一种用法,竭力使金字塔的底为有规则的形状,底和高的尺寸之比也是有特殊意义的。

二、埃及人对数学发展的贡献

当我们回顾埃及数学的产生与发展时,不难看出,埃及人推动了数学的产生和应用。其中,对数学发展产生很大影响的希腊数学,也曾借鉴过埃及数学。譬如,希腊人曾学习过埃及那种特定方式的乘法和单位分数的计算,然后又发展了这种计算方法。另外,关于确定图形面积和体积的规则,可能希腊人也是从埃及人那里学来的,但是,对于这些规则的证明,是由希腊人完成的。

埃及人没有把零散的数学知识系统化,使之成为一门独立学科,只是作为一种工具,把形式上没有联系的简单法则,用于解决人们在日常生活中所碰到的问题。埃及人对数学的主要贡献,我们作简略地归纳:

(1)基本完成了特定方式的四则运算,并且把它们推广到分数上,已经有了求近似平方根的方法。

(2)他们能够用算术方法处理一次方程和某些类型的二次方程问题。

(3)他们已经有了算术级数和几何级数的知识。

(4)在几何方面,得到了某些平面图形和立体图形的求面积方法。

(5)得到较好的圆周率值(在那个时期),正确认识了把圆分为若干相等部分的问题。

(6)他们已经熟悉了比例的基本原理,某些数学史家还认为埃及数学有三角函数的萌芽。

同类推荐
  • 学生主题阅读空间(自然人文卷)小博士讲剧院

    学生主题阅读空间(自然人文卷)小博士讲剧院

    “学生主题阅读空间(自然人文卷)”系列丛书,是一套介绍全世界自然人文地理的丛书。内容包括世界遗产、公园、城堡、瀑布、广场、剧院等。该丛书图文并茂,分类详细,更加方便学生的阅读,是一套很有实用价值的阅读读物。
  • 学生室内外运动学习手册——教你学击剑

    学生室内外运动学习手册——教你学击剑

    体育运动是以身体练习为基本手段,以增强人的体质,促进人的全面发展,丰富社会文化生活和促进精神文明为目的一种有意识、有组织的社会活动。室内外体育运动内容丰富,种类繁多,主要项目有田径、球类、游泳、武术、登山、滑冰、举重、摔跤、自行车、摩托车等数十个类别。
  • 学生语言文字写作学习手册—教你学组词造句(下)

    学生语言文字写作学习手册—教你学组词造句(下)

    语言文字的简称就是语文。语文是人文社会科学的一门重要学科,是人们相互交流思想的工具。它既是语言文字规范的实用工具,又是文化艺术,同时也是用来积累和开拓精神财富的一门学问。
  • 成功班主任案头必备-班主任的故事育人策略

    成功班主任案头必备-班主任的故事育人策略

    班主任理论是伴随着教育改革不断发展的。针对庞大的班主任队伍和他们极为重要的工作,班主任理论应该是争奇斗艳,应该有它的深度,应该成为推动班主任工作的有力武器。多年来教育改革取得了很大的进步,然而在艰难进行中,也时时有着迷惘、困惑和浮躁。班主任工作的改革虽有很大的成绩,但也常常是步伐不大、步履不整,呈走向不坚实的状态。新的教育理念还没有完全卸下班主任背负的“因袭”重担。这既要归因于理论的力度不强和影响不深,也要寻找其他原因。教育改革的关键是教师,从各方面提高教师的整体素质,才是教育改革的重中之重。
  • 学生非智力因素的培养(下)

    学生非智力因素的培养(下)

    生命教育是以生命为核心,以教育为手段,倡导认识生命、珍惜生命、尊重生命、爱护生命、享受生命、超越生命的一种提升生命质量、获得生命价值的教育活动。让青少年学生认识生命和珍惜生命成为这一活动的重中之重。心理素质则是生命整体素质的组成部分,是以自然素质为基础,在后天环境、教育、实践活动等因素的影响下逐步发生、发展起来的。
热门推荐
  • 幽冥啼血

    幽冥啼血

    传说中失落的天罗大陆,一个将死的少年已然崛起!一串项链!一枚魔晶!改变了他一生的道路!人妖魔冥的淬炼!爱恨情仇的洗礼!天才从天才中走出,妖孽踏着妖孽而来!强者与强者的碰撞,激情在烈火中燃烧!故事的卷轴缓缓打开,期待您来鉴赏……
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 我是个平凡的胖子

    我是个平凡的胖子

    胖子的形象在大家眼里都是圆圆滚滚的,适当的胖呢会是有点可爱,我呢就是这样一个可爱的胖子,现在给你分享一下我们胖子的生活世界带你一起玩哦。
  • 绝世风华:双颜王妃很倾城

    绝世风华:双颜王妃很倾城

    看来夏木堇今年运气真不咋滴,捡了块暖玉失了法,契约了圣神兽居然要重修!然而这些还都不重要,重要的是——喂,说你呢!别以为你长得帅就可以肆意妄为,把你的爪子从我身上拿开……打住,嘴也给我挪远一点。“大名鼎鼎的摄政王,怎么?连骨气和节操都不要了?”“骨气还是有的,只不过节操嘛……这玩意儿是什么?”“……”血眸刹那!无双风华!王者之峰!必吾足下!本文男女主身心干净,宠文+爽文+爆笑,欢迎入坑!
  • 猎个堡主做老公

    猎个堡主做老公

    二十一世纪受亲父抛弃的一抹幽魂,虽与他有着千丝万缕的关系,然而穿越之后,他已不复原来温润。他找到她,带她回家,一切都是他的计谋,她早已落入他的圈套,万劫不复。最绝望的,这圈套是她自愿走进去的,被他囚禁,被他算计,命悬一线。他要她死,一心只要她死,她连个为什么都不知道。情节虚构,请勿模仿!
  • 娘子她只想赚钱

    娘子她只想赚钱

    新婚之夜,新娘放倒了新郎,居然跑去大闹赌场,夜宿舞娘房中。新婚夜还没结束,又被一个陌生男子带着,逃亡长街……^^^^^开铜矿,卖布料,引领扬州城的新风尚,她只想赚钱。木桃你钻到钱眼里了吗?为什么这么想赚钱?因为钱有力量啊,刀剑解决不了的问题,钱可以解决。^^^^^背负挚友的血海深仇,蛰伏只待一日报仇雪恨。无法交付真心,就算被你吸引,也不敢握住你的手,绝对不能拖累你。^^^^^说好要永结同心,你却抛下和离书不告而别。父亲失踪,仇人上门。因为我是木家的女儿,只要我还在,木家就不会倒。至于你,不要再让我看见你。^^^^^再次相见她是京城第一富婆他是天子第一宠臣听过天家赐婚的,没有听过天家钦定不许结婚!^^^^^主要是女主事业向,感情线前期略淡,中期略虐,后期一定撒糖。
  • 黑心莲的二三事

    黑心莲的二三事

    她本是蛮荒之地最冰冷之气孕育而出的小狸猫,生而冷漠,自私狡猾,山精怪鬽皆惧之。偶然救他不过不想惹麻烦,怎料会得他处处维护,让她坚如磐石的冷漠之心上偏生出悲怜之花,不想他日兵刃相见她已是六界得而诛之的第一女幽皇,六界之尊早已胜券在握,而他已是废物天庭安抚四海的言辞上仙,时光流转,既然有缘再次相遇,这次撩完你还跑得了?
  • 浩渺长生途

    浩渺长生途

    ——苍茫宇宙,道途万千,我只走长生途,证长生道。【温馨提示:无脑小白文,不喜勿入】
  • 江夫人她甜炸了

    江夫人她甜炸了

    外表软萌内心腹黑的苏卿卿表示,真的好想揍某人怎么办啊,算了算了,不能破坏她在老师面前的形象。内心占有欲很强的江怀砚表示,有个这么软萌的小女朋友怎么办?那么多人想和他抢女朋友。看着自家亲妹子被拐欲哭无泪的某哥哥(苏卿白)恨不得把某人给剁了,他还没宠够呢,他凭什么和他抢妹妹!被两人不停的撒狗粮的众人:“……”后来,江怀砚成功将某人拐回了家,却发现,自家软萌软萌的小姑娘什么时侯变成了社会小弟的老大?怎么办?当然是继续宠着了!
  • 强制独占之豪门逃妻

    强制独占之豪门逃妻

    “洛漓,你想要离开我?做梦!我告诉你,就算我先死了,我也会拉着你进入地狱。”他眼中闪过一抹阴鸷,红着眼睛看着她,眼中全是疯狂的独占欲。他是君家的大少爷,骨子里流淌的是冷血自私,她是君家女佣的女儿,胆小懦弱,两人的相处,她是狠狠地被他欺压着,疯狂地独占她的一切。十九岁那年,她的人生全是绝望的黑,囚禁的生活差点令她疯癫,最后因为君家老爷子的私心,她得以逃离那恶魔的身边,把他的嘶吼,他的疯狂,远远地抛在身后。再回归时,坚强的她带着儿子,再次被他囚禁起来,他带着爱的名义日日夜夜地纠缠在她的身边。两人的纠缠,究竟是缘?还是孽?无从得知!"