数学史之“负数”-数学史记-魔数师说

数学史之“负数”

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负数(negative number)一般定义为小于零的数。历史告诉我们,人类在数学中理解负数,用了2000年左右!中国是世界上最早使用负数的国家。...

负数(negative number)一般定义为小于零的数。历史告诉我们,人类在数学中理解负数,用了2000年左右!

中国是世界上最早使用负数的国家。战国时期,李悝(约公元前455—前395)在《法经》中说:“衣五人终岁用千五百不足四百五十”,其意思是说,5个人一年开支1500钱,入不敷出,尚“不足四百五十”,即还差450钱。这里的“不足”就是负数的意思。

西汉中期的《九章算术》中,比较系统地给出了正、负数的意义及加减法则。负数的引入,是我国古代数学家对人类文明的杰出贡献之一。此外,很多很早对负数有了感性认识,但都比我们稍晚一些。但客观地说,算法中使用负数和在逻辑上真正理解负数是两个层面的事情。负数的数学意义,首先是西方数学家们建构起来的。

东方数学的发展满足于解决问题,所以对负数的认识只限于它的四则运算,直至近代也没有更多的的突破。西方对负数的探讨虽然起步较晚,但理性思辨的传统,使得他们从一开始就聚焦于方程负数解的讨论上,并最终完成了对负数的数学抽象。

13世纪初,意大利数学家斐波那契解释负数为“欠款”。15世纪,法国数学家许凯在1484年对解方程中多次出现的负数解用赊欠等词语解释了它们的意义。16世纪,德国数学家施蒂费尔在《整数算术》中正式用“+”、“-”表示加、减,并注意到负数不单是一种减数,还是小于零的数,比零小也就是“小于一无所有”,因而负数是“荒谬的数”。意大利数学家卡尔诺的《大术》在欧洲历史上第一个详细方程的负数解,并指出三次方程有三个根,四次方程有四个根。在《大术》的第一章中,求出了方程$x^4+12=7x^2$的四个根2、-2、$\sqrt{3}$、-$\sqrt{3}$,显然已承认方程可以有负根。

在16-17世纪,绝大多数数学家都不承认负数也是数,即使承认了,也并不认为它们是方程的根。但因为所解的方程中一再出现负根,因此在1650年后负数的运用便十分自由,但负数的使用比较混乱,这种状况即便在18-19世纪也是如此。

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