为什么说中国古代不可能发现无理数

发布时间: 2023-05-23 10:01:18 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 97

负数无理数的由来负数的由来,人们在生活中经常会遇到各种相反意义的量.比如,在记账时有余有亏;在计算粮仓存米时,有时要记进粮...

为什么说中国古代不可能发现无理数

负数无理数的由来

负数的由来
人们在生活中经常会遇到各种相反意义的量.比如,在记账时有余有亏;在计算粮仓存米时,有时要记进粮食,有时要记出粮食.为了方便,人们就考虑了相反意义的数来表示.于是人们引入了正负数这个概念,把余钱进粮食记为正,把亏钱、出粮食记为负.可见正负数是生产实践中产生的.
据史料记载,早在两千多年前,我国就有了正负数的概念,掌握了正负数的运算法则.人们计算的时候用一些小竹棍摆出各种数字来进行计算.比如,356摆成||| ,3056摆成等等.这些小竹棍叫做“算筹”算筹也可以用骨头和象牙来制作.
我国三国时期的学者刘徽在建立负数的概念上有重大贡献.刘徽首先给出了正负数的定义,他说:“今两算得失相反,要令正负以名之.”意思是说,在计算过程中遇到具有相反意义的量,要用正数和负数来区分它们.
刘徽第一次给出了正负区分正负数的方法.他说:“正算赤,负算黑;否则以邪正为异”意思是说,用红色的小棍摆出的数表示正数,用黑色的小棍摆出的数表示负数;也可以用斜摆的小棍表示负数,用正摆的小棍表示正数.
我国古代著名的数学专著《九章算术》(成书于公元一世纪)中,最早提出了正负数加减法的法则:“正负数曰:同名相除,异名相益,正无入负之,负无入正之;其异名相除,同名相益,正无入正之,负无入负之.”这里的“名”就是“号”,“除”就是“减”,“相益”、“相除”就是两数的绝对值“相加”、“相减”,“无”就是“零”.
用现在的话说就是:“正负数的加减法则是:同符号两数相减,等于其绝对值相减,异号两数相减,等于其绝对值相加.零减正数得负数,零减负数得正数.异号两数相加,等于其绝对值相减,同号两数相加,等于其绝对值相加.零加正数等于正数,零加负数等于负数.”
这段关于正负数的运算法则的叙述是完全正确的,与现在的法则完全一致!负数的引入是我国数学家杰出的贡献之一.
用不同颜色的数表示正负数的习惯,一直保留到现在.现在一般用红色表示负数,报纸上登载某国经济上出现赤字,表明支出大于收入,财政上亏了钱.
负数是正数的相反数.在实际生活中,我们经常用正数和负数来表示意义相反的两个量.夏天武汉气温高达42°C,你会想到武汉的确象火炉,冬天哈尔滨气温-32°C一个负号让你感到北方冬天的寒冷.
在现今的中小学教材中,负数的引入,是通过算术运算的方法引入的:只需以一个较小的数减去一个较大的数,便可以得到一个负数.这种引入方法可以在某种特殊的问题情景中给出负数的直观理解.而在古代数学中,负数常常是在代数方程的求解过程中产生的.对古代巴比伦的代数研究发现,巴比伦人在解方程中没有提出负数根的概念,即不用或未能发现负数根的概念.3世纪的希腊学者丢番图的著作中,也只给出了方程的正根.然而,在中国的传统数学中,已较早形成负数和相关的运算法则.
除《九章算术》定义有关正负运算方法外,东汉末年刘烘(公元206年)、宋代扬辉(1261年)也论及了正负数加减法则,都与九章算术所说的完全一致.特别值得一提的是,元代朱世杰除了明确给出了正负数同号异号的加减法则外,还给出了关于正负数的乘除法则.他在算法启蒙中,负数在国外得到认识和被承认,较之中国要晚得多.在印度,数学家婆罗摩笈多于公元628年才认识负数可以是二次方程的根.而在欧洲14世纪最有成就的法国数学家丘凯把负数说成是荒谬的数.直到十七世纪荷兰人日拉尔(1629年)才首先认识和使用负数解决几何问题.
与中国古代数学家不同,西方数学家更多的是研究负数存在的合理性.16、17世纪欧洲大多数数学家不承认负数是数.帕斯卡认为从0减去4是纯粹的胡说.帕斯卡的朋友阿润德提出一个有趣的说法来反对负数,他说(-1):1=1:(-1),那么较小的数与较大的数的比怎么能等于较大的数与较小的数比呢?直到1712年,连莱布尼兹也承认这种说法合理.英国数学家瓦里承认负数,同时认为负数小于零而大于无穷大(1655年).他对此解释到:因为a>0时,英国著名代数学家德·摩根 在1831年仍认为负数是虚构的.他用以下的例子说明这一点:“父亲56岁,其子29岁.问何时父亲年龄将是儿子的二倍?”他列方程56+x=2(29+x),并解得x=-2.他称此解是荒唐的.当然,欧洲18世纪排斥负数的人已经不多了.随着19世纪整数理论基础的建立,负数在逻辑上的合理性才真正建立.
无理数的由来
毕达哥拉斯 (Pythagqras,约公元前885年至公元前400年间),从小就很聪明,一次他背着柴禾从街上走过,一位长者见他捆柴的方法与别人不同,便说:“这孩子有数学才能,将来会成为一个大学者.”他闻听此言,便摔掉柴禾南渡地中海到泰勒斯门下去求学.毕达哥拉斯本来就极聪明,经泰勒一指点,许多数学难题在他的手下便迎刃而解.其中,他证明了三角形的内角和等于180度;能算出你若要用瓷砖铺地,则只有用正三角、正四角、正六角三种正多角砖才能刚好将地铺满,还证明了世界上只有五种正多面体,即:正4、6、8、12、20面体.他还发现了奇数、偶数、三角数、四角数、完全数、友数,直到毕达哥拉斯数.然而他最伟大的成就是发现了后来以他的名字命名的毕达哥拉斯定理(勾股弦定理),即:直角三角形两直角边为边长的正方形的面积之和等于以斜边为边长的正方形的面积.据说,这是当时毕达哥拉斯在寺庙里见工匠们用方砖铺地,经常要计算面积,于是便发明了此法.
毕达哥拉斯将数学知识运用得纯熟之后,觉得不能只满足于用来算题解题,于是他试着从数学领域扩大到哲学,用数的观点去解释一下世界.经过一番刻苦实践,他提出“凡物皆数”的观点,数的元素就是万物的元素,世界是由数组成的,世界上的一切没有不可以用数来表示的,数本身就是世界的秩序.毕达哥拉斯还在自己的周围建立了一个青年兄弟会.在他死后大约200年,他的门徒们把这种理论加以研究发展,形成了一个强大的毕达哥拉斯学派.
一天,学派的成员们刚开完一个学术讨论会,正坐着游船出来领略山水风光,以驱散一天的疲劳.这天,风和日丽,海风轻轻的吹,荡起层层波浪,大家心里很高兴.一个满脸胡子的学者看着辽阔的海面兴奋地说:“毕达哥拉斯先生的理论一点都不错.你们看这海浪一层一层,波峰浪谷,就好像奇数、偶数相间一样.世界就是数字的秩序.”“是的,是的.”这时一个正在摇桨的大个子插进来说:“就说这小船和大海吧.用小船去量海水,肯定能得出一个精确的数字.一切事物之间都是可以用数字互相表示的.”
“我看不一定.”这时船尾的一个学者突然提问了,他沉静地说:“要是量到最后,不是整数呢?”
“那就是小数.”“要是小数既除不尽,又不能循环呢?”
“不可能,世界上的一切东西,都可以相互用数字直接准确地表达出来.”
这时,那个学者以一种不想再争辩的口气冷静地说:“并不是世界上一切事物都可以用我们现在知道的数来互相表示,就以毕达哥拉斯先生研究最多的直角三角形来说吧,假如是等腰直角三角形,你就无法用一个直角边准确地量出斜边来.”
这个提问的学者叫希帕索斯(Hippasus),他在毕达哥拉斯学派中是一个聪明、好学、有独立思考能力的青年数学家.今天要不是因为争论,还不想发表自己这个新见解呢.那个摇桨的大个子一听这话就停下手来大叫着:“不可能,先生的理论置之四海皆准.”希帕索斯眨了眨聪明的大眼,伸出两手,用两个虎口比成一个等腰直角三角形说:
“如果直边是3,斜边是几?”
“4.”
“再准确些?”
“4.2.”
“再准确些?”
“4.24.”
“再准确些呢?”
大个子的脸涨得绯红,一时答不上来.希帕索斯说:“你就再往后数上10位、20位也不能算是最精确的.我演算了很多次,任何等腰直角三角形的一边与余边,都不能用一个精确的数字表示出来.”这话像一声晴天霹雳,全船立即响起一阵怒吼:“你敢违背毕达哥拉斯先生的理论,敢破坏我们学派的信条!敢不相信数字就是世界!”希帕索斯这时十分冷静,他说:“我这是个新的发现,就是毕达哥拉斯先生在世也会奖赏我的.你们可以随时去验证.”可是人们不听他的解释,愤怒地喊着:“叛逆!先生的不肖门徒.”“打死他!批死他!”大胡子冲上来,当胸给了他一拳.希帕索斯抗议着:“你们无视科学,你们竟这样无理!”“捍卫学派的信条永远有理.”这时大个子也冲了过来,猛地将他抱起:“我们给你一个最高的奖赏吧!”说着就把希帕索斯扔进了海里.蓝色的海水很快淹没了他的躯体,再也没有出来.这时,天空飘过几朵白云,海面掠过几只水鸟,一场风波过后,这地中海海滨又显得那样宁静了.
一位很有才华的数学家就这样被奴隶专制制度的学阀们毁灭了.但是这倒真使人们看清了希帕索斯的思想价值.这次事件后,毕达哥拉斯学派的成员们确实发现不但等腰直角三角形的直角边无法去量准斜边,而且圆的直径也无法去量尽圆周,那个数字是3.1415926535897932384626……更是永远也无法精确.慢慢地,他们感觉后悔了,后悔杀死希帕索斯的无理行动.他们渐渐明白了,明白了直觉并不是绝对可靠的,有的东西必须靠科学的证明;他们明白了,过去他们所认识的数字“0”,自然数等有理数之外,还有一些无限的不能循环的小数,这确实是一种新发现的数——应该叫它“无理数”.这个名字反映了数学的本来面貌,但也真实的记录了毕达哥拉斯学派中学阀的蛮横无理.
由无理数引发的数学危机一直延续到19世纪.1872年,德国数学家戴德金从连续性的要求出发,用有理数的“分割”来定义无理数,并把实数理论建立在严格的科学基础上,从而结束了无理数被认为“无理”的时代,也结束了持续2000多年的数学史上的第一次大危机.

为什么中国古代没有数学危机?

因为古代并没有关注科技的发展,封建制度想要禁锢人的思想,而不是想要人的思想发展。没有科学进步,没有思想碰撞自然而然没有数学危机。

勾股定理的定义


勾股定理我们在初中时就曾学过,勾股定理是初等几何中最精彩、最著名和最有用的定理。所谓勾股定理就是指在直角三角形中,两条直角边的平方和等于斜边的平方和。

即若一直角边的两条直角边的边长分别为a和b,斜边为c,则有a2+b2=c2,用几何的形式来解释,就是直角三角形直角边上的两个正方形的面积等于斜边上正方形的面积。

勾股定理


毕达哥拉斯的发现


勾股定理有着十分悠久的历史,几乎所有文明古国(希腊、埃及、巴比伦、中国、印度等)都对它有所研究。在西方,它被称为毕达哥拉斯定理。毕达哥拉斯是古希腊数学家、天文学家兼哲学家。生于希腊东部小岛萨摩斯。他创立了一个宗教、政治、学术合一的团体——毕达哥拉斯学派。该学派的信念是“万物皆数”,认为“一切数均可表示成整数或整数之比”,毕达哥拉斯学派有一个教规,就是将一切发现都归于学派的领袖,且对外保密,所以我们讨论其学术成就时,很难将毕达哥拉斯本人和他的学派分开。

毕达哥拉斯与勾股定理

相传,毕达哥拉斯在公元前550年首先发现了勾股定理,据说他在完成这一定理证明后欣喜若狂狂,杀牛百只以示庆贺,因此这一定理有获得了一个带有神秘色彩的名称“百牛定理”。1955年,为了纪念2500年前毕达哥拉斯学派的成立及其在文化上的贡献,希腊发行了一张邮票,图案由三个棋盘排列而成,显示的就是勾股定理。

为纪念毕达哥拉斯发行的邮票


勾股定理引发的数学危机


令人觉得非常具有戏剧性的是,由毕达哥拉斯建立的勾股定理却与毕达哥拉斯学派的数学信仰相矛盾。毕达哥拉斯学派认为,一个数要么本身是整数,要么就是两个整数之比。我们今天知道,这指的是有理数。在当时的希腊人看来,任何量在任意精确度范围内都可以表示成有理数,这似乎是天经地义的。然而,在毕达哥拉斯提出勾股定理后,其学派中的一个成员系帕修斯却提出了一个问题:边长为1的正方形,其对角线长度是多少呢?

他发现这一长度既不能用整数,也不能用分数,而只能用一个新数来表示,这就是数学史上的第一个无理数——√2,小小的发现,却在当时的数学界掀起了一场巨大风暴,它直接动摇了毕达哥拉斯的数学信仰,使毕达哥拉斯学派大为恐慌。

毕达哥拉斯学派

实际上,希帕修斯的发现在当时直接导致了古希腊人在认识上的危机,从而引发了西方数学史上的一场大风波,史称“第一次数学危机”

√2不能表示成整数比的证明过程:

证明过程

希帕修斯就是用这种方法证明了√2不是有理数,动摇了毕达哥拉斯学派的“万物皆数”(任何数都可表示成整数之比)的数学信仰,使毕达哥拉斯为之大为恐慌,他立即下令封锁消息,并严令不能将此消息传到外人的耳朵里,否则处以极刑。希帕修斯听到次消息觉得自己的发现有可能被湮灭,所以和伙伴们一起暗地研究,不幸的是这个消息被传出去了,毕达哥拉斯知道后严查泄露机密的人,自然查到了希帕修斯头上。从此,希帕修斯开始了逃亡生涯。但不幸的是,最后被毕达哥拉斯派出去的人在一艘船上发现,残忍的直接将其投进大海。

直到这一危机彻底解决是在19世纪,依赖于数系的扩充和实数理论的建立。


无理数与数系的扩张——危机的解决


数轴


1. 古代观点:数轴有理数

2. 现代观点:数轴实数

数轴上表示√2

实数系的建立

实数系具有连续性。有理数系具有稠密性,却不具有连续性。

数系的连续性和稠密性是两个不同的概念。数系的稠密性,通俗说成“到处都有”、“密密麻麻”;数系的连续性,通俗说成“一个挨一个”、“针插不进,水泼不进”

数系扩张为实数系以后,第一次数学危机就彻底解决了。因为数的范围扩充以后,“万物皆数”的命题就是正确的了,不能表成整数比的数,即无理数,也就是实数系的数了。

欧几里得关于毕达哥拉斯定理证明手稿

从其中我们可以知道,直觉和经验不一定可靠,但是推理证明一定可以让人坚信的。从此希腊人从公理出发,依靠演绎推理,由此建立了几何学体系。这是数学史上一次革命,也是一个自然产物。危机的出现激发了富于追求精神的科学家的热情,促进了多种理论,例如:数学基础理论,逻辑理论的形成和发展。让希腊乃至整个数学界的数学得以发展。

中国封建社会历史长两千多年,主要文化类型是农耕文明,不像工业文明那样对数学有那么深的依赖,所以数学危机也就不存在。

那是因为我国古代不存在逻辑学,这一为辨证解决数学问题的工具,更遑论将数学上升为哲学思辨的土壤。

所以当然古代的1次数学危机都不会发生在我国。

在我国历史上,饱学之士不胜枚举,如果,提起儒学、国学,大师级别的人物,更是多得让人眼花缭乱,但是,如果提及物理学家或是数学家亦或是化学家,却真的是凤毛麟角,特别是数学家,在古代给人留下印象的,仿佛只有祖冲之一人。

如果,非要与化学扯上关系,只怕还有几位看起来“装神弄鬼”的炼丹学者,他们也只是用来充充数而已。除此之外,在中国历史上,理科领域的学者简直就是一个空白。所以,很多学者都会有这样的疑问,既然是一个博大精深的国度,能在思想领域人才辈出,为何培养不出优秀的理科人才呢?其实,理科领域远远比思想领域中的探索容易得多。

然而,在大家的探寻中慢慢发现,导致这样极端的后果,正是因为封建社会选拔人才的制度所导致。当时,选拔人才最主要的形式就是科考,而且,科举考试的范围只在“四书五经”之中,所以,从古代“应试教育”的角度来看,凡是希望靠科举考取功名的学子们,从小到大都是围着“四书五经”开展的教育生涯。

说一句不太恭敬的玩笑话,如果,当时的科举考试,考的是如何修脚,那么,中国历史上,估计会涌现出一大批修脚大师吧。这就是自古不变的应试教育,它的悲哀所在!

无理数的发现历史

“无理数”的由来
  公元前500年,古希腊毕达哥拉斯(Pythagoras)学派的弟(Hippasus)发现了一个惊人的事实,一个正方形的对角线与其一边的长度是不可子希勃索斯公度的(若正方形边长是1,则对角线的长不是一个有理数)这一不可公度性与毕氏学派“万物皆为数”(指有理数)的哲理大相径庭.这一发现使该学派领导人惶恐、恼怒,认为这将动摇他们在学术界的统治地位.希勃索斯因此被囚禁,受到百般折磨,最后竟遭到沉舟身亡的惩处.
  毕氏弟子的发现,第一次向人们揭示了有理数系的缺陷,证明它不能同连续的无限直线同等看待,有理数并没有布满数轴上的点,在数轴上存在着不能用有理数表示的“孔隙”.而这种“孔隙”经后人证明简直多得“不可胜数”.于是,古希腊人把有理数视为连续衔接的那种算术连续统的设想彻底地破灭了.不可公度量的发现连同著名的芝诺悖论一同被称为数学史上的第一次危机,对以后2000多年数学的发展产生了深远的影响,促使人们从依靠直觉、经验而转向依靠证明,推动了公理几何学与逻辑学的发展,并且孕育了微积分的思想萌芽.
  不可通约的本质是什么?长期以来众说纷坛,得不到正确的解释,两个不可通约的比值也一直被认为是不可理喻的数.15世纪意大利著名画家达.芬奇称之为“无理的数”,17世纪德国天文学家开普勒称之为“不可名状”的数.
  然而,真理毕竟是淹没不了的,毕氏学派抹杀真理才是“无理”.人们为了纪念希勃索斯这位为真理而献身的可敬学者,就把不可通约的量取名为“无理数”——这便是“无理数”的由来.

无理数的由来是什么?

公元前500年,毕达哥拉斯学派的弟子希伯索斯(Hippasus)发现了一个惊人的事实,一个正方形的对角线与其一边的长度是不可公度的(若正方形的边长为1,则对角线的长不是一个有理数),这一不可公度性与毕氏学派的“万物皆为数”(指有理数)的哲理大相径庭。

这一发现使该学派领导人惶恐,认为这将动摇他们在学术界的统治地位,于是极力封锁该真理的流传,希伯索斯被迫流亡他乡,不幸的是,在一条海船上还是遇到毕氏门徒。被毕氏门徒残忍地投入了水中杀害。科学史就这样拉开了序幕,却是一场悲剧。

希伯索斯的发现,第一次向人们揭示了有理数系的缺陷,证明了它不能同连续的无限直线等同看待,有理数并没有布满数轴上的点,在数轴上存在着不能用有理数表示的“孔隙”。而这种“孔隙”经后人证明简直多得“不可胜数”。

于是,古希腊人把有理数视为连续衔接的那种算术连续统的设想彻底地破灭了。不可公度量的发现连同芝诺悖论一同被称为数学史上的第一次数学危机,对以后2000多年数学的发展产生了深远的影响,促使人们从依靠直觉、经验而转向依靠证明,推动了公理几何学和逻辑学的发展,并且孕育了微积分思想萌芽。

扩展资料:

在数学中,无理数是所有不是有理数字的实数,后者是由整数的比率(或分数)构成的数字。当两个线段的长度比是无理数时,线段也被描述为不可比较的,这意味着它们不能“测量”,即没有长度(“度量”)。

常见的无理数有:圆周长与其直径的比值,欧拉数e,黄金比例φ等等。

可以看出,无理数在位置数字系统中表示(例如,以十进制数字或任何其他自然基础表示)不会终止,也不会重复,即不包含数字的子序列。例如,数字π的十进制表示从3.141592653589793开始,但没有有限数字的数字可以精确地表示π,也不重复。

参考资料来源:百度百科-无理数

公元前500年,毕达哥拉斯学派的弟子希伯索斯(Hippasus)发现了一个惊人的事实,一个正方形的对角线与其一边的长度是不可公度的(若正方形的边长为1,则对角线的长不是一个有理数),这一不可公度性与毕氏学派的“万物皆为数”(指有理数)的哲理大相径庭。

中国古人发现了根号2这个无理数吗?

根号3呢?
中国古人没有无理数这样的概念
得到的结果不认为是无理数
而是觉得精确值就是这个
没有想着根号2,根号3这样的理论
而是测量得到了1.414,1.732
觉得就是精确值了
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    对于现在的中国,你们有什么建议禁止进攻性战争但是不禁止防御性战争将会是促进绝对和平主义的方法吗
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