史話方程
同學們,我們已經(jīng)了解了許多有關方程的歷史、故事.顯然,如果我們把遇到的實際問題轉化為方程的問題,那么只要求出方程的解,就能夠解釋、驗證實際問題.
怎樣求出一元一次方程的解呢?同學們一定會說:不就是將一元一次方程最終變成“x=a”(a為常數(shù))的形式嘛!非常正確,這樣就好像“把x變成了‘孤家寡人’”.下面,讓我們一起來了解與之相關的歷史故事吧.
方程,是代數(shù)學重要的研究對象之一.直到19世紀前半葉,代數(shù)學的全部意義還被理解為關于方程的理論.中文的“代數(shù)學”一詞,來自拉丁文“algebra”,它是從阿拉伯文變來的,最初出自阿拉伯數(shù)學家花拉子米大約在813—833年間的著作,那是一本專門討論解方程的規(guī)則的書.時至今日,代數(shù)學的內(nèi)容已經(jīng)遠遠不止方程的理論,其研究對象發(fā)生了根本的變化,研究方法更加抽象,應用范圍也不斷拓廣.然而,這些變化還是以解方程為契機而產(chǎn)生的.比如,抽象代數(shù)學的基本概念“群”,就是研究5次和5次以上多項式方程是否有求根公式的直接產(chǎn)物.而對于簡單方程的求解方法,早在遠古時代,人們就已經(jīng)掌握了.
方程,可以理解為“含有未知數(shù)的等式”;解方程,就是按照一定的規(guī)則求出其中未知數(shù)的值的過程.事實上,古代的數(shù)學是不分科的,
它統(tǒng)一于各種源于實踐的廣泛的應用問題之中,連算術、幾何、代數(shù)這樣的分類,都是很晚的事.因此,我們在談論解方程的發(fā)展歷史時,對于數(shù)學符號被廣泛采用之前的數(shù)學問題,只能從中歸納出具有解方程特征的問題,把它們作為解方程的歷史發(fā)展痕跡,也視為解方程的歷史發(fā)展的源泉.
古埃及人用算術方法解決一些簡單的類似方程的問題.他們常常把未知數(shù)說成“堆”,萊因特紙草書中有一個關于“堆算”的特殊的篇章,涉及類似用一元一次方程來解答的問題.
阿拉伯數(shù)學家花拉子米在公元825年左右完成了一本著名的著作——《代數(shù)學》,該書在第一部分討論了多種類型的一元一次方程的解法,其最基本的方法就是“對消”與“還原”兩種變換.其實,《代數(shù)學》這本書的阿拉伯文書名就是由“對消”與“還原”兩詞組合而成的,可見“對消”與“還原”兩種基本變換在解方程過程中的重要性.“對消”,即將方程中各項成對消除,在現(xiàn)代解方程中稱為“合并同類項”;“還原”,即將方程轉化為左邊各項都含有未知數(shù),右邊各項都不含有未知數(shù)的形式,相當于現(xiàn)代解方程中的“移項”.
我國是最早研究方程的國家,前面提到的《九章算術》第八章“方程”里就多次涉及方程在生活中的應用問題,有一個經(jīng)典問題:“五只雀、六只燕,共重一斤(古時一斤等于十六兩),雀重燕輕.互換其中一只,恰好一樣重.問:每只雀、燕的重量各為多少?”這個問題至今仍然被我們拿來討論、研究,感興趣的同學可以嘗試一下,看自己能不能獨立解答出來.這一部分“方程的應用”并不是一人寫成的,它是古人在生活中長期研究、歸納的結果,是通過多人之手逐次整理、修改、補充而成的集體創(chuàng)作結晶.可見,方程來源于生活,應用于生活,它是中華民族共同的智慧結晶.
(摘自《初中數(shù)學讀本》)