贾宪三角(2) x3+px+q=0 你能得出这个简单的一元三次方程的通解吗?如果你事先不知晓三次方程的解法,你肯定会抓破头皮。至于更高次的方程,其解法就更难了。而且5次或之上的高次方程没有通解,它于1824年,由年仅22岁的挪威数学家阿贝尔首次发现并获得证明。 人们很早就在研究高次方程的解法的问题。早在公元前2000年前的古巴比伦泥板中,就载有平方表和立方表,如不严格定义方程,它们也可看作是最简易的二次方程和三次方程。 在探求高次方程的数值解法上,中国古代数学家们取得了许多光辉的成就。据说在19世纪20年代时,英国数学家霍纳和一位意大利数学家一直为“霍纳方法”——一种解任意高次方程的巧妙方法的优先发明权而争论不休。可当他们得知中国南宋数学家秦九韶早在570年前就发现了这种方法时,争论戛然而止。在中国数学家面前,他们的争论毫无意义。 早在公元一世纪时,中国古代数学名著《九章算术》就记载了用算筹的方法,给出求二次方程和正系数三次方程根的具体计算程序。在随后的《周髀算经》和赵爽注,以及《九章算术》和刘徽注中,已经有完整的开平方法和开立方法,并得出了一元二次方程的一般解法及求根公式,相当于今天的韦达定理。不过,中国古代把开各次方和解二次以上的方程,统称为“开方”。 求三次方程的正根的方法到了公元7世纪时,也被初唐数学家王孝通解决。他在《缉古算经》中详细介绍了求三次方程正根数值的解法。 宋元两代,古代中国数学达到了一个新的水平。11世纪初,北宋数学家贾宪《黄帝九章算法细草》中提出了“开方作法本源图”(即贾宪三角)和增乘开方法,用来求三次或三次以上的高次方程式的近似根。 到了13世纪,南宋数学家秦九韶在《数书九章》一书中提出出了“正负开方术”,介绍了一个用算筹布列解任何的数字方程的数值解法。用此方法可以求出任意次代数方程的正根。这在高次方程数值解法问题上做出了具有世界意义的重大贡献。西方直到19世纪初才发明这一解法。 金、元之际数学家李冶在研究列一元方程式的方法时,创立了“天元术”。到了元代,数学家朱世杰又把这种方法推广到多元高次方程组,创立了“四元术”。 “四元术”是中国数学中关于方程解法的最高峰。朱世杰在《四元玉鉴》一书除了总结宋、元数学中的四元术(即我们现在所说四元高次方程组)及消元解法之外,还对高阶等差级数的求和问题和高阶内插法进行了深入的分析研究。而西方对这些问题的研究都是在文艺复兴之后。这些具有超越时代性的数学成就,使朱世杰成为那个时代当之无愧的最伟大的数学家。 令人遗憾的是,和其他许多学科一样,尽管中国在方程的解法上取得一次又一次举世瞩目的成就,但由于缺乏相应的逻辑体系,只局限于解决实际问题,始终未能建立起方程理论。尤其令人不解的是,尽管我国负数的发现和应用是最早的,可是解方程却一直局限于求正根、对负数从未考虑。 自元代朱世杰之后,到了明代,中国传统数学由于在符号化和形式化的方面进展缓慢,整体研究水平开始落后于欧洲。欧洲人后来居上,陆续得出高次方程的普通解法,将中国拉在了身后。
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