2、關於體積計算的劉徽定理一般地說,柱體或多麵體的體積計算較比容易解決,而圓錐、圓台之類的體積就難以求得。劉徽經過苦心思索,終於找到了一條途徑,他分別做圓錐的外切正方錐和圓台的外切正方台,結果發現:“求圓亭(圓台)之積,亦猶方冪中求圓冪,圓麵積與其外切正方形的麵積之比為π∶4,由此他推得:圓台(錐)的體積與其外切正方台(錐)的體積之比,也是π∶4。很顯然,如果知道了正方台(錐)的體積,即可求得圓台(錐)的體積。劉徽這個成果,看似簡單,實際起著繼往開來的重要作用,故有的現代數學家稱之為“劉徽定理”。在古代沒有微積分的時候,這條定理起著微積分的作用,在現代數學中仍有其價值。劉宋時祖沖之、祖暅父子繼承劉徽定理而得出更為進步的祖氏原理。在西方,直到1635年義大利數學家卡瓦列利才有了與祖氏父子類似的思想,比祖氏父子已晚了一千一百多年,比劉徽更遲了一千三百多年。
3、十進小數的應用在數學計算或實際應用中總不免出現奇零小數,在劉徽以前,一般是用分數或命名製來表示,如“一升又五分升之三”,即升。或七分八厘九毫五忽”等,在位數較少時,尚可湊合,當小數位數太多時,便很不方便,因之劉徽建立了十進分數製。他以忽為最小單位,不足忽的數,統稱之為微數,開平方不盡時,根是無限小數,這又是無限現象。他說:“微數無名者以為分子,其一退以十為分母,再退以百為母,退之彌下,其分彌細,則朱冪(已經開出去的正方形麵積)雖有所棄之數(未能開出的部分),不定言之也”。用現代方法寫其方根近似值是忽。
劉徽在對奇零小數的處理上所創立的十進小數記法,在世界數學史上也是一項重要的成就,外國的同樣方法,到十四世紀才出現,比劉徽晚了千餘年。
4、改進了線性方程組的解法《九章算術》中有一章專講線性方程組問題。用一種“直除法”求解,即解方程組時把多個未知數逐步減少到一個未知數,然後反過來求出所有未知數的值。“直除法”的消元(未知數)要通過對應項係數累減的辦法來完成,比較麻煩。劉徽對“直除法”加以改進,在解二元一次方程組時,用了“互乘對減”的方法,一次消去一項,如同後來的加減消元法。劉徽雖然隻用過一次“互乘對減法”,但他知此法帶有普遍性,可以推廣到任何元數的線性方程組。劉徽還使用配分比例法解線性方程組,也是有創造性的成果。在歐洲,直到十六世紀法國數學家布丟解線性方程的方法才與《九章算術》的“直除法”相似,然而已比《九章算術》晚了一千七百多年,而且沒有劉徽改進的解法好。
5、總結和發展了重差術我國古代,將用“表”(標杆)或“矩”(刻劃以留標記)進行兩次測望的測量方法稱做“重差術”。《九章算術注》中第九章《句股》,主要講測量高、深、廣、遠問題,說明當時測量數學和測繪地圖已有相當水平。劉徽《重差》一卷所以被改稱《海島算經》就是因為其第一題是講測量海島的。“重差”之名,古已有之,劉徽對之進行了深入而具體的研究,他解釋重差的含義說:“凡望極高,測絕深,而兼知其遠者,必用重差,勾股則必以重差為率,故曰:重差也”。劉徽的《海島算經》共有九個應用題,都有解法和答案。其解法都可以變成平麵三角公式,起著與三角同等的作用,可說是我國古代特有的三角法。
關於劉徽的身世,因史書失載,難以確知。《宋史》卷105《禮八》記述宋徽宗大觀三年(1109年)追封古天算家七十餘人,其中有“魏劉徽淄鄉男”。男是宋徽宗給劉徽追加的封爵,古時大臣死後常以其舊鄉追封之。曹魏時,帶“淄”的地名隻有臨淄縣(屬青州齊國),北宋時,除臨淄外,還有淄川縣(今山東壽光縣),故知劉徽是今山東淄博市至壽光縣一帶人。因魏晉史書不載劉徽生平事跡,故有的數學史家謂劉徽係布衣數學家。然劉徽在《九章算術注》中自言他曾見“晉武庫中有漢時王莽所作銅斛”,劉徽若是一介平民,何以能熟知京師武庫重地的古代珍物?又何以有測望海島並常為修築巨大工程而深究數學的必要?從劉注中,可以看出劉徽的學識文筆均屬上乘,如此人才,在當時仕宦,實極容易。陳壽《三國誌》對政經大事及重要人物,每多遺漏,劉徽不見於史,自不足為奇。查《隋書》卷34《經籍誌三》有《魯史欹器圖》一卷,並註明為儀同劉徽撰,隋誌於後再載劉徽撰的《九章算術十卷》和《九章重差圖一卷》時,僅註明“劉徽撰”,而不再冠以官名,這也是劉徽曾做過官的又一證據。清人姚振宗謂曹魏無“儀同”之官,因而他以為此儀同非劉徽。然據《三國誌》卷43《黃權傳》雲“景初三年(蜀延熙二年,239年)(黃)權遷車騎將軍、儀同三司”,怎能說魏無儀同之官呢?由於以上理由,我以為劉徽並非布衣學者,而曾仕於魏、晉之際。
四、張仲景和他的《傷寒論》、《金匱要略》
漢末三國,祖國醫學又有了重要發展,張仲景的醫學成就特別引人注目。
3、十進小數的應用在數學計算或實際應用中總不免出現奇零小數,在劉徽以前,一般是用分數或命名製來表示,如“一升又五分升之三”,即升。或七分八厘九毫五忽”等,在位數較少時,尚可湊合,當小數位數太多時,便很不方便,因之劉徽建立了十進分數製。他以忽為最小單位,不足忽的數,統稱之為微數,開平方不盡時,根是無限小數,這又是無限現象。他說:“微數無名者以為分子,其一退以十為分母,再退以百為母,退之彌下,其分彌細,則朱冪(已經開出去的正方形麵積)雖有所棄之數(未能開出的部分),不定言之也”。用現代方法寫其方根近似值是忽。
劉徽在對奇零小數的處理上所創立的十進小數記法,在世界數學史上也是一項重要的成就,外國的同樣方法,到十四世紀才出現,比劉徽晚了千餘年。
4、改進了線性方程組的解法《九章算術》中有一章專講線性方程組問題。用一種“直除法”求解,即解方程組時把多個未知數逐步減少到一個未知數,然後反過來求出所有未知數的值。“直除法”的消元(未知數)要通過對應項係數累減的辦法來完成,比較麻煩。劉徽對“直除法”加以改進,在解二元一次方程組時,用了“互乘對減”的方法,一次消去一項,如同後來的加減消元法。劉徽雖然隻用過一次“互乘對減法”,但他知此法帶有普遍性,可以推廣到任何元數的線性方程組。劉徽還使用配分比例法解線性方程組,也是有創造性的成果。在歐洲,直到十六世紀法國數學家布丟解線性方程的方法才與《九章算術》的“直除法”相似,然而已比《九章算術》晚了一千七百多年,而且沒有劉徽改進的解法好。
5、總結和發展了重差術我國古代,將用“表”(標杆)或“矩”(刻劃以留標記)進行兩次測望的測量方法稱做“重差術”。《九章算術注》中第九章《句股》,主要講測量高、深、廣、遠問題,說明當時測量數學和測繪地圖已有相當水平。劉徽《重差》一卷所以被改稱《海島算經》就是因為其第一題是講測量海島的。“重差”之名,古已有之,劉徽對之進行了深入而具體的研究,他解釋重差的含義說:“凡望極高,測絕深,而兼知其遠者,必用重差,勾股則必以重差為率,故曰:重差也”。劉徽的《海島算經》共有九個應用題,都有解法和答案。其解法都可以變成平麵三角公式,起著與三角同等的作用,可說是我國古代特有的三角法。
關於劉徽的身世,因史書失載,難以確知。《宋史》卷105《禮八》記述宋徽宗大觀三年(1109年)追封古天算家七十餘人,其中有“魏劉徽淄鄉男”。男是宋徽宗給劉徽追加的封爵,古時大臣死後常以其舊鄉追封之。曹魏時,帶“淄”的地名隻有臨淄縣(屬青州齊國),北宋時,除臨淄外,還有淄川縣(今山東壽光縣),故知劉徽是今山東淄博市至壽光縣一帶人。因魏晉史書不載劉徽生平事跡,故有的數學史家謂劉徽係布衣數學家。然劉徽在《九章算術注》中自言他曾見“晉武庫中有漢時王莽所作銅斛”,劉徽若是一介平民,何以能熟知京師武庫重地的古代珍物?又何以有測望海島並常為修築巨大工程而深究數學的必要?從劉注中,可以看出劉徽的學識文筆均屬上乘,如此人才,在當時仕宦,實極容易。陳壽《三國誌》對政經大事及重要人物,每多遺漏,劉徽不見於史,自不足為奇。查《隋書》卷34《經籍誌三》有《魯史欹器圖》一卷,並註明為儀同劉徽撰,隋誌於後再載劉徽撰的《九章算術十卷》和《九章重差圖一卷》時,僅註明“劉徽撰”,而不再冠以官名,這也是劉徽曾做過官的又一證據。清人姚振宗謂曹魏無“儀同”之官,因而他以為此儀同非劉徽。然據《三國誌》卷43《黃權傳》雲“景初三年(蜀延熙二年,239年)(黃)權遷車騎將軍、儀同三司”,怎能說魏無儀同之官呢?由於以上理由,我以為劉徽並非布衣學者,而曾仕於魏、晉之際。
四、張仲景和他的《傷寒論》、《金匱要略》
漢末三國,祖國醫學又有了重要發展,張仲景的醫學成就特別引人注目。