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五评华罗庚的《从祖冲之的圆周率谈起》 ——无知非议密率 倪则均,2015年5月21日。

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发表于 2015-5-21 06:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
1,对于密率355/113的种种非议。
1931年,钱宝琮(1892—1974)首先在他的《中国算学史》上,提出了以下加权加成的推测:“以徽率157/50与约率22/7为母近似值,并计算出加成权数为9,于是有:(157+22×9)/(50+7×9)=355/113。”,华罗庚对于355/113的来历,提出了完全不同于钱宝琮的新看法。华罗庚根据圆周长π≈3.14159265,与直径d=1二数之间的以下辗转相除:
3.14159265=3×1+0.14159265,1=7×0.14159265+0.00885145,
0.14159265=15×0.00885145+0.00882090,
0.00885145=0.00882090×1+0.00003055,……
从而就可以将圆周率π≈3.14159265,运用连分数的形式表示出来。而这个连分数的渐近分数是:3,22/7,333/106,355/113。然而,王渝生在他的《中国算学史》上,对于上述连分数来由的说法,却作出了让人觉得有些奇怪的反应。尽管王渝生没有直接点华罗庚的名,但是明眼人一看就知道,他下面的话完全是针对华罗庚所说的:
“连分数在中国传统数学中没有出现过,前无来路,后无去迹,似乎不太可能,即便是由π的连分数值…得渐近分数序列3,22/7,333/106,355/113,……取第四个数便是密率,但仍觉不如取157/50为弱率,22/7为强率,调得(157+22×9)/(50+7×9)=355/113。或者由x/y<3927/1250,3927y>1250x,令3927y=1250x+1,化为同余式177y≡1(mod 1250),用求一术得y=113,x=355更符合中国传统数学的实际。而且,以下的推测
(3927-22)/(1250-7)=3905/1243=355/113。
也不是不可能的,因为在欧洲,最早得到这个值的奥托(V.Otto,1573年)就可能是通过阿基米德圆周率22/7和托勒玫的377/120折中而得的:(377-22)/(120-7)=355/113。”
由此可见,王渝生认为钱宝琮的加权加成,他的同余式求一方法,甚至一千多年后的外国人的折中方法,都能符合中国传统数学的实际。惟独只有华罗庚的连分数,在中国传统数学中没有出现过,前无来路,后无去迹,似乎不太可能。看来王渝生实在太健忘了,他似乎完全忘记了,紧接着他在说上述这一番话的前面,他还说了“算理上的分析并不能代替对历史事实的确定,任何结论都必须有史料上的依据。“例不十,法不立”,仅有孤证那是不够的。”
显而易见,上面王渝生认为符合中国传统数学实际的三种方法,恰恰全部都是孤证。惟独只有他认为在中国传统数学中没有出现过的连分数,反而不是孤证。其实,华罗庚只要反击说:“《周髀算经》里的十九年七闰,应该也是通过连分数所得到。”,立即就可以让那些非议者全都瞠目结舌。然而,华罗庚首先必须对于此话有所理解,其次还要敢于大胆说出来,因为这句话会得罪他的西方数学的祖师爷的。
2,辗转相除法的来历。
胡作玄写了一本《近代数学史》,其第8章“实分析”的1.2节“无穷连分数”上说:“连分数的概念来源于欧几里得辗转相除法,而第一个一般的定义来自菲波那奇。实际上,这种连除法可追溯到公元前1600年的古埃及莱茵德纸草书。”首先要纠正的是,在欧几里得的《几何原本》里,只有辗转相减法,没有辗转相除法。现在大家所经常使用的辗转相除法,完全是对于欧几里得辗转相减法的发展。
西方以几何为主体的数学,起源于埃及,鼎盛于希腊。大约从五世纪开始,整个欧洲进入了基督教的黑暗统治,古希腊人的几何成果,几乎全部散失。欧几里得的《几何原本》幸好流入了阿拉伯,成了当时伊斯兰大学的教课书,得以保存下来。直到十二世纪,欧洲掀起了一场大翻译运动,《几何原本》才被找了回去,但是其中已经夹杂了大量的中国数学。例如《几何原本》里的第七卷命题1,简直就是对于我国的“更相减损术”的直接照搬:“命题1:设有不相等的二数,从大数中连续减去小数直到余数小于小数,再从小数中连续减去余数直到小于余数,这样一直做下去,若余数总是量不尽其前一个数,直到最后的余数为一个单位,则该二数互素。”
那么,为什么在《几何原本》里,会夹杂了大量的中国数学?其实原因十分简单,这是由于玄奘天竺取经,同时也带去了唐朝的先进数学。那时的印度和阿拉伯各国,对于数学全都极其重视,这就是作为一个普通留学生的玄奘,却一直受到了沿途各国元首级的礼遇的原因所在。由于印度是一缺乏历史记载的国家,以后的印度有何反响,我们已经无法知道,但是我们知道,从八世纪到十世纪是阿拉伯数学的翻译时期,《九章算术》里的“盈不足术”被他们称为“契丹算法”。
1582年,意大利传教士利玛窦首先来到我国,带来了欧几里得的《几何原本》,一直希望能找到肯与他合作翻译此书的人。直到1606年,他才与徐光启一起,合译了此书的前面六卷之后,就再也不肯继续合译下去了。他在《译几何原本序》中写道:“太史意方锐,欲竟之。余曰:止,请先传此,使同志者习之,果以为用也,而后徐计其余。”徐光启不精拉丁文,无可奈何,曾感慨万端地说:“续成大业,未知何日,未知何人”。《几何原本》后面九卷,直到246年后,才由李善兰和伟烈亚力继续合译完成。
那么,为什么利玛窦在合译《几何原本》的事情上,会表现得如此的虎头蛇尾,搞得这样的出尔反尔。其实,《几何原本》从第七卷开始讨论算术问题,首先介绍的是求取最大公约数的辗转相减法,也就是《九章算术》里的“更相减损术”。利玛窦是个聪明人,来到中国后不会不看《九章算术》,因此他知道若是再继续合译下去,必定就会露马脚。
3,莱茵德纸草书。
尼罗河的年年泛滥,既给下游的埃及带去了肥沃的土地,也模糊了田地之间的界线,由于古埃及人的田地年年都得重新划分,因此促进了他们几何学的特别的发展。我们从他们四千多年前所建造的那些金字塔,可以推测知道,那时他们的几何学水平已经是很高很高了,大概要比那时我们的中国几何高出一些吧。然而,由于一直未能找到相关的史料,使得我们无法确切知道,那时他们的几何到底发展到了何等水平。
现在大家只找到了两份纸草书,应该都是3700多年前的作品。莫斯科纸草书是由格列尼切夫于1893年发现,其中只有25道题目。莱因德纸草书又称为英国纸草书,是由由英国的埃及学者莱因德﹝A. H. Rhind﹞,于1858年购得,现藏于伦敦大英博物馆。该纸草书全长544厘米,宽33厘米。作者是书记官阿默斯。内容似乎是依据了更早年代﹝1849 B.C. ─1801 B.C.﹞的教科书,是为当时的包括贵族、祭司等知识阶层所作,最早发现于埃及底比斯的废墟中。
纸草书的卷首载录了一组分数分解表,把﹝n为3到101之间的奇数﹞分解为单位分数﹝分子为1的分数﹞之和。接着列出了85个问题,每个问题都给出了解答。问题1─6是如上第二个表的应用,如问题3是10个人分6只面包,问各得多少。7─20题是分数的乘法运算。21─23题分别是将一已知分数变为单位1和。问题24─38内容在今天可归为一元一次方程,其解法使用了假位法。其中后半部份﹝35─38﹞是关于量器海克特﹝hekat﹞的使用问题,39-40是关于面包分配的问题,涉及等差数列。如第40题为:「把100只面包分给5个人,使每人所得成等差数列,且使最大的三份之和的是最小的两份之和,问各得多少?」
问题41─46是体积问题。48─55题为面积问题,其中有圆、正方形、等腰三角形、等腰梯形等。圆的面积是直径的九分之八的平方,即相当于取圆周率π= 3.16049。56─60题是金字塔问题,从中可看到三角学的初步知识。问题61以后是杂题,涉及许多实际问题,其中69─78题是关于食物中所含原料的比例问题。79题是一个等比数列问题。84题是牲畜饲料的分配问题。其它问题不甚完整。
莱因德纸草书是了解埃及数学的最主要依据。它准确反映了当时埃及的数学知识状况,其中鲜明地体现了埃及数学的实用性。它对我们应该如何看待数学的起源问题有很大的启发。显而易见,莱因德纸草书与辗转相除法根本毫无关系,因此胡作玄上面的那种说法,实在有些莫名其妙。我国的“更相减损术”,确实在3700多年前就已经有明确的记载,和极其广泛的应用。对于西方数学的迷魂汤,胡作玄或许也喝得太得了,他大概已经不知道他到底是不是中国人了吧?
发表于 2015-5-22 01:28 | 显示全部楼层
中国的割圆术公式其实是很优美的,但没有一个数学家好好的整理一下,都是人云亦云,长篇大段,说不到重点上。
基础公式:
π=180°sinθ∕θ 、
π=180°tgθ∕θ 、
(θ→0°.θ>0°)

专业公式:
π=   2^n√(2-√(2+…√2)…)
π=3×2^n√(2-√(2+…√3)…)
π=2×2^n√(2-√(2+…√2)…)/√(2+√(2+…√2)…)
π=6×2^n√(2-√(2+…√3)…)/√(2+√(2+…√3)…)
(n→∞,根式中有n个2)
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