朱世杰

朱世杰(1249年-1314年)元代数学家。燕山(今北京附近)人。他是中国古代少有的民间职业数学家与数学教育家,曾“以数学名家周游湖海二十余年”,在扬州讲学时,“踵门而学者云集”。他的《算学启蒙》(1299)是当时较为完备的数学教科书,从基本的记数方法、整数及分数运算、面积与体积计算,到当时

()

朱世杰(1249年-1314年)元代数学家。燕山(今北京附近)人。他是中国古代少有的民间职业数学家与数学教育家,曾“以数学名家周游湖海二十余年”,在扬州讲学时,“踵门而学者云集”。他的《算学启蒙》(1299)是当时较为完备的数学教科书,从基本的记数方法、整数及分数运算、面积与体积计算,到当时先进的天元术,均包含于其中。书中的 “九归除法”与珠算中的九归口诀已经一致。他的《四元玉鉴》(1303)系统地论述了四元术、垛积术与招差术, 代表了中国传统代数学的最高成就。


四元术是宋元时期天元术的重要发展, 是可以处理多至4个未知数的多元高次方程组的一般方法, 包括多元高次方程组的建立,表示和消元方法。消元法是四元术的精华与核心。在西方,多元高次方程组的消元理论直到1779年才由法国数学家贝祖(Bezout, E’.)正式发表。


垛积术即高阶等差级数术和, 创始于沈括的隙积术。朱世杰深入研究了三角垛与四角垛两个基本的垛积系统, 其结果可概括为两个基本公式。


书中还研究了由三角垛与四角垛衍生出来的其他垛积系统。这些研究揭示了贾宪三角形(二项式系数表)的许多内在性质,朱世杰的工作,使垛积术成为中国古代数学中最精彩的内容之一。


招差术即内插法。隋刘焯、唐一行、元王恂先后研究过二、三次内插法,朱世杰全面总结了以往的工作,把垛积与招差视为 一对互逆的运算, 利用三角垛的结果建立了四次内插公式。从他的全部工作可以看出,他已经掌握了任意高次的内插公式, 即牛顿前向插值公式。


《四元玉鉴》是中国传统代数学的登峰造极之作。美国著名科学史家萨顿(Sarton,G.)对朱世杰的四元术评价说:“他解决此类问题的方法或许是中国数学最伟大的成就”,同时认为,《四元玉鉴》“是中国数学著作中最重要的一部, 同时也是中世纪最杰出的数学著作之一。”

四元玉鉴 朱世杰

现存的最早介绍四元术的著作。元朱世杰仅传的两部杰作之一。1303年成书。3卷,24门,288问。该书系统阐述朱世杰的数学成就:四元术、垛积术、招差术。卷首古法七乘方图列出由(a+b)到(a+b)展式的全部系数,是北宋贾宪开方作法本源图的推广。四象细草假令之图举例说明一元到四元高次联立方程组的布算方法。在假令四草等6门中,共收多元高次方程组56题,详论其消元方法。朱世杰的消元法是当时的世界性成就,早于西方同类成果近500年。有的方程,其项数之多、系数之大、次数之高(15次)为前所未有。足见其布算和消元技巧已达炉火纯青之境地。对高阶等差级数求和,书中给出了三角垛公式、岚峰形垛公式等一系列重要公式,并用于解决具体问题。中卷如象招数门主要讲招差术,并将其运用于高阶等差级数求和,给出了包括四次差在内的招差公式。可以认为朱世杰实际上已掌握了任意高次招差法。比欧洲同类成果早近400年。美国已故著名科学史家萨顿(G.Sao)赞誉《四元玉鉴》为中国数学中最重要的一部,同时也是中世纪最杰出的数学著作之一。

()