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1《数学史概论》教案第一讲数学的起源与早期发展主要内容：数与形概念的产生、河谷文明与早期数学、西汉以前的中国数学。1、数与形概念的产生从原始的“数”到抽象的“数”概念的形成，是一个缓慢、渐进的过程。人从生产活动中认识到了具体的数，导致了记数法。“屈指可数”表明人类记数最原始、最方便的工具是手指。早期几种记数系统，如古埃及、古巴比伦、中国甲骨文、古希腊、古印度、玛雅（玛雅文明诞生于热带丛林之中，玛雅是一个地区、一支民族和一种文明，分布在今墨西哥的尤卡坦半岛、危地马拉、伯利兹、洪都拉斯和萨尔瓦多西部）等。世界上不同年代出现了五花八门的进位制和眼花缭乱的记数符号体系，足以证明数学起源的多元性和数学符号的多样性。2、河谷文明与早期数学2.1古代埃及的数学（1）古王国时期：前2686－前2181年。埃及进入统一时代，开始建造金字塔，是第一个繁荣而伟大的时代。（2）新王国时期：前1567－前1086年。埃及进入极盛时期，建立了地跨亚非两洲的大帝国。数学贡献：记数制，基本的算术运算，分数运算，一次方程，正方形、矩形、等腰梯形等图形的面积公式，近似的圆面积，锥体体积等。公元前4世纪希腊人征服埃及以后，这一古老的数学完全被蒸蒸日上的希腊数学所取代。2.2古代巴比伦的数学背景：古代巴比伦简况两河流域（美索不达米亚）文明上溯到距今6000年之前，几乎和埃及人同时发明了文字“楔形文字”。（1）古巴比伦王国：公元前1894－前729年。汉穆拉比（在位前1792－前1750）统一了两河流域，建成了一个强盛的中央集权帝国，颁布了著名的《汉2穆拉比法典》。（2）亚述帝国：前8世纪－前612年，建都尼尼微（今伊拉克的摩苏尔市）。（3）新巴比伦王国：前612－前538年。尼布甲尼撒二世（在位前604－前562年）统治时期达到极盛，先后两次攻陷耶路撒冷，建成世界古代七大奇观之一的巴比伦“空中花园”。世界古代七大奇观指埃及金字塔、巴比伦空中花园、阿苔密斯神殿、摩索拉斯陵墓、宙斯神像、亚历山大灯塔、罗德岛太阳神铜像，他们是分布于西亚、北非和地中海沿岸的古迹，是古代西方人眼中的全部世界，而中国的长城距他们太远了。记录者古希腊哲学家费隆·拜占廷说过：“心眼所见，永难磨灭”。2.3西汉以前的中国数学黄河壶口瀑布（中国，2002）《史记·夏本纪》大禹治水（公元前21世纪）中提到“左规矩，右准绳”，表明使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具，而且知道“勾三股四弦五”。考古学的成就，充分说明了中国数学的起源与早期发展。1952年在陕西西安半坡村出土的，至今六七千年的陶器上刻画的符号中，有一些符号就是表示数字的符号。在殷墟出土的商代甲骨文中，有一些是记录数字的文字，表明中国已经使用了完整的十进制记数，包括从一至十，以及百、千、万，最大的数字为三万。殷墟甲骨上数学（商代，公元前1400－前1100年，1983－1984年间河南安阳出土）。算筹（1971年陕西千阳县西汉墓出土）是中国古代的计算工具，它的起源大约可上溯到公元前5世纪，后来写在纸上便成为算筹记数法。至迟到春秋战国时代，又开始出现严格的十进位制筹算记数（约公元前300年）。怎样用算筹记数呢？公元3－4世纪成书的《孙子算经》记载说：“凡算之法，先识其位，一纵十横，百立千僵，千十相望，万百相当。”为了避免涂改，在唐代以后，我国又创用了一种商业大写数字，又叫会计体：壹、贰、叁、肆、伍、陆、柒、捌、玖、拾、佰、仟、万。中国传统数学的最大特点是建立在筹算基础之上，是中国传统数学对人类文明的特殊贡献，这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。我国是世界上首先发现和认识负数的国家。战国时法家李悝（约公元前4553－前395年）曾任魏文侯相，主持变法，我国第一部比较完整的法典《法经》（现已失传）中已应用了负数，“衣五人终岁用千百不足四百五十”，意思是说，5个人一年开支1500钱，差450钱。甘肃居延海附近（今甘肃省张掖市管领）发现的汉简中有“负四筭（suàn，筹码，同算），得七筭，相除得三筭”的句子。在2002年中国考古发现报告会上，介绍了继秦始皇陵兵马俑坑之后秦代考古的又一重大发现：湖南龙山里耶战国－秦汉时期城址及秦代简牍。2002年7月，考古人员在湖南龙山里耶战国－秦汉古城出土了36000余枚秦简，记录的是秦始皇二十六年至三十七年（即公元前221－前210年）的秦朝历史，其中有一份完整的“九九乘法口诀表”。在《管子》、《荀子》、《战国策》等先秦典籍中，都提到过“九九”，但实物还是首次发现，这是我国有文字记录最早的乘法口诀表。最后给一首数字诗，取自宋朝理学家邵康节（公元1011－1077年，中国占卜界的主要代表人物）写的一首诗，描绘像花园一样美丽的地方，一幅朴实自然的乡村风俗画，宛如一副淡雅的水墨画：一去二三里，烟村四五家。亭台六七座，八九十枝花。思考题1、您对《数学史》课程的期望。2、谈谈您的理解：数学是什么?3、数学崇拜与数学忌讳。4、从数学的起源简述人类活动对文化发展的贡献。5、数的概念的发展给我们的启示。6、探讨古代埃及和古代巴比伦的数学知识在现实生活中的意义。4第二讲古代希腊数学1、古典时期的希腊数学公元前600－前300年。1.1爱奥尼亚学派（米利都学派）：泰勒斯（公元前625－前547年），出生于爱奥尼亚的米利都城，早年经商，被称为“希腊哲学、科学之父”。1.2毕达哥拉斯学派：毕达哥拉斯（约公元前560－前480年），出生于小亚细亚的萨摩斯岛，与中国的孔子（公元前551－前479年）同时，曾师从爱奥尼亚学派，年青时曾游历埃及和巴比伦，在萨摩斯岛建立了具有宗教、哲学、科学性质的学派，致力于哲学和数学的研究，繁荣兴旺达一个世纪以上。1.3伊利亚学派：芝诺（约公元前490－前430年），出生于意大利南部半岛的伊利亚城邦，毕达哥拉斯学派成员的学生。芝诺悖论：两分法，运动不存在。再由是：位移事物在达到目的地之前必须先抵达一半处，即不可能在有限的时间内通过无限多个点，所以，如果它起动了，它永远到不了终点，或者，它根本起动不了。阿基里斯（荷马史诗《依里亚特》中的希腊名将，善跑）、飞矢不动。芝诺的功绩在于把动和静的关系、无限和有限的关系、连续和离散的关系以非数学的形态提出，并进行了辩证的考察。1.4诡辩学派（智人学派）：活跃于公元前5世纪下半叶的雅典城，代表人物均以雄辩著称，诡辩的希腊原词含智慧之意，故亦称智人学派。古典几何三大作图问题：三等分任意角、化圆为方、倍立方。1.5柏拉图学派：柏拉图（约公元前427－前347年），出生于雅典的显贵世家，曾师从毕达哥拉斯学派，哲学家苏格拉底（公元前469－前399年）的学生。作为一名哲学家，柏拉图对于欧洲的哲学乃至整个文化的发展，有着深远的影响，特别是他的认识论、数学哲学和数学教育思想，后人将分析法和归谬法归的使用归功于柏拉图，在古代希腊社会条件下，对于科学的形成和数学的发展，起了不可磨灭的推进作用。代表作《理想国》。古希腊最著名的哲学家、科学家：亚里士多德（公元前384－前322年）（乌拉圭，1996），柏拉图的学生。1.6亚里士多德学派（吕园学派）：出生于马其顿的斯塔吉拉镇，公元前3355年建立了自己的学派，讲学于雅典的吕园，又称“吕园学派”，相传亚里士多德还做过亚历山大大帝的老师。“吾爱吾师，吾尤爱真理”。世界古代七大奇观指埃及金字塔、巴比伦空中花园、阿苔密斯神殿、摩索拉斯陵墓、宙斯神像、亚历山大灯塔、罗德岛太阳神铜像，他们是分布于西亚、北非和地中海沿岸的古迹，那是古代西方人眼中的全部世界，而中国的长城距他们太远了。记录者古希腊哲学家费隆·拜占廷说过：“心眼所见，永难磨灭”。2、亚历山大学派时期公元前300－前30年。托勒密（托勒密·索特尔，约前367－前283年）统治下的希腊埃及，定都于亚历山大城，于公元前300年左右，开始兴建亚历山大艺术博物馆和图书馆，提倡学术，罗致人才，进入了亚历山大时期：希腊数学黄金时代，先后出现了欧几里得、阿基米德和阿波罗尼奥斯三大数学家，他们的成就标志了古典希腊数学的巅峰。2.1欧几里得（公元前325－前265年）早年学习于雅典，公元前300年应托勒密一世之请来到亚历山大，成为亚历山大学派的奠基人。用逻辑方法把几何知识建成一座巍峨的大厦，他的公理化思想和方法历尽沧桑而流传千古，成为后人难以跨跃的高峰。“几何无王者之道”，后推广为：“求知无坦途”。《原本》（Στοιχετα，意指：学科中具有广泛应用的最重要的定理）。2.2数学之神：阿基米德（公元前287－前212年）与牛顿（英，1642－1727年）、高斯（德，1777－1855年）并列有史以来最伟大的三大数学家之一，出生于西西里岛的叙拉古，曾在亚历山大城师从欧几里得的门生。2.3阿波罗尼奥斯（约公元前262－前190年），出生于小亚细亚的珀尔加，年青时曾在亚历山大城跟随欧几里得的门生学习，贡献涉及几何学和天文学，最重要的数学成就是在前人工作的基础上创立了相当完美的圆锥曲线论，以欧几里得严谨风格写成的传世之作《圆锥曲线》，是希腊演绎几何的最高成就，用纯几何的手段达到了今日解析几何的一些主要结论，确实令人惊叹，对圆锥曲线研究所达到的高度，直到17世纪笛卡儿、帕斯卡出场之前，始终无人能够超越。《圆锥曲线》全书共8卷，含487个命题。63、希腊数学的衰落公元180年前后的罗马帝国版图。公元前6世纪，在意大利半岛的台伯河畔，有一座罗马城逐渐建立起来。公元前509年，罗马建立了共和国。古罗马经过多个世纪的战争，时分时合多次。公元前27年，罗马建立了元首政治，共和国宣告灭亡，从此进入罗马帝国时代。在公元前1世纪完全征服了希腊各国而夺得了地中海地区的霸权，建立了强大的罗马帝国。1世纪时，罗马帝国继续扩张，到2世纪，帝国版图确定下来，它地跨欧、亚、非三洲，地中海成了它的内湖。传统的史学家把公元前27年到公元284年称为早期罗马帝国。进入晚期罗马帝国时期，帝国在战乱中于395年由最后一个君主提奥多正式把帝国分为两部分，西部以罗马为首都分给了长子阿卡狄（称为西罗马帝国），东部以君士坦丁堡（今土耳其的伊斯坦布尔）为首都分给了次子贺诺里（称为东罗马帝国）。476年，西罗马帝国皇帝被日耳曼人废掉，西罗马帝国灭亡，西欧奴隶制社会的历史结束了，从此进入了封建社会时期。古罗马斗兽场（建于公元70－82年）。西班牙古罗马高架引水桥（建于公元1世纪末2世纪初）高架引水桥从遥远的雪山引水到阿尔卡萨城堡，全长15公里，有166个拱门，它由2万多块大石头堆砌而成，石块间没有任何水泥等灰浆类物质黏合，至今仍能坚固完好，实在令人叹为观止。据说，这座已经1900岁引水桥的引水功能，直到1950年还在使用呢！如今它是塞哥维亚的标志性建筑。罗马帝国的建立，唯理的希腊文明从而被务实的罗马文明所取代。同气势恢弘的罗马建筑相比，罗马人在数学领域远谈不上有什么显赫的功绩。由于希腊文化的惯性影响以及罗马统治者对自由研究的宽松态度，在相当长一段时间内亚历山大城仍然维持学术中心的地位，产生了一批杰出的数学家和数学著作。从公元前30年－公元600年常称为希腊数学的“亚历山大后期”。亚历山大后期希腊数学的一个重要特征是突破了前期以几何学为中心的传统，使算术和代数成为独立的学科。希腊算术与代数成就的最高标志是丢番图的《算术》，这是一部具有东方色彩、对古典希腊几何传统最离经叛道的算术与代数著作，其中最有名的一个不定方程：将一个已知的平方数分为两个平方数。177世纪法国数学家费马在阅读《算术》时对该问题给出一个边注，引出了后来举世瞩目的“费马大定理”。另一重要贡献是创用了一套缩写符号，一种“简写代数”，是真正的符号代数出现之前的一个重要阶段。古希腊数学的落幕。基督教在罗马被奉为国教后，将希腊学术视为异端邪说，对异教学者横加迫害。公元415年，亚历山大女数学家希帕蒂娅（公元370－415年）被一群听命于主教的基督暴徒残酷杀害。希帕蒂娅曾注释过阿基米德、阿波罗尼奥斯和丢番图的著作，是历史上第一位杰出的女数学家。希帕蒂娅的被害预示了在基督教的阴影笼罩下整个中世纪欧洲数学的厄运。柏拉图学园