什么是方程?方程表示最早是谁发明的?要想解决这些问题,不得不提之前学过的用字母表示数,我们已经可以用 x 、y 、z来表示一些未知的数,这是数学极为重要的代数思想。在英文字母产生之前,最早用特殊记号来表示未知数的是古希腊的数学家丢番图,像今天x³-5x²+8x-1这样的式子,他利用爱奥尼亚数字,记作Κγαζη↑ΔγεοΜα ,可能你会觉得这样的写法有点奇怪,要知道在丢番图以前所有的代数问题都是用问题来叙述的。这里面还有一个笑话:有个古埃及人在草卷上写了这么一道题,“啊哈,它的全部,它的两倍,其和等于18。”这里的“啊哈”在今天我们就可以用字母x来表示,数量关系式就是:x+2x=18。所以丢番图创立的这些符号虽然目的仅仅是为了缩写,却称得上代数符号的滥觞,为后来的数学家韦达创立真正的代数学奠定了基础。
公元825年,一位阿拉伯数学家撰写的《希萨伯一阿一亚一亚伯尔哇一姆夸巴拉》,意思为“方程的科学”,后来英文中的“algebra”就是从这里来的,不过正式把“方程”一次写在书中是我国数学家刘徽写在《九章算术》中第八卷,名为“方程”,不过《九章算术》中的方程却并没有表示未知数的符号,当时的代数思想在我国产生的影响并不大,所以古代中国对方程的理解和今天我们学习的有所不同:“方”意为并列,“程”意为用算筹表示竖式。以“方程”章第1题为例:今有上禾三秉,中禾二秉,下禾一秉,实三十九斗;上禾二秉,中禾三秉,下禾一秉,实三十四斗;上禾一秉,中禾二秉,下禾三秉,实二十六斗。问上、中、下禾实一秉各几何?(“禾”为黍米,“秉”为捆,“实”是打下的粮食)
译文:现今有上等黍3捆、中等黍2捆、下等黍1捆,打出的黍共有39斗;有上等黍2捆、中等黍3捆、下等黍1捆,打出的黍共有34斗;有上等黍1捆、中等黍2捆、下等黍3捆,打出的黍共有26斗。问1捆上等黍、1捆中等黍、1捆下等黍各能打出多少斗黍?设上、中、下黍米各1捆打出的粮食为x、y、z那么我们可以根据题意写出三个式子:3x+2y+z=39;2x+3y+z=34;x+2y+3z=26,没有未知数我们的古代的数学家是怎么表示的呢?把x、y、z前面的系数和常数项排列成一个方阵,如图(1),这就是我国“方程”这一名称的来源。
很明显,在多个未知量共存的题目中,不依赖未知数也能解决问题,在西方文献中称为“高斯消元法”。可以说,《九章算术》方程术,是世界数学史上的一颗明珠。
不过,本学期我们要学习的方程主要是“含有未知数的等式”,主要依赖于数学家韦达创立的代数学系统。由于代数学的飞速发展,今后大家还将认识一元一次方程,二元一次方程,二元二次方程等,所以现阶段打好基础才尤为重要。
2019/2/17