Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

По сути, алгебру можно рассматривать как выполнение вычислений, аналогичных вычислениям в арифметике, но с нечисловыми математическими объектами. Однако до XIX века алгебра в основном состояла из теории уравнений . Например, основная теорема алгебры принадлежит теории уравнений и в настоящее время не считается принадлежащей алгебре (фактически, каждое доказательство должно использовать полноту действительных чисел , что не является алгебраическим свойством).

В данной статье описывается история теории уравнений, называемой здесь «алгеброй», от истоков до возникновения алгебры как отдельной области математики .

Этимология [ править ]

Слово «алгебра» происходит от арабского слова الجبر al-jabr , и оно происходит из трактата, написанного в 830 году средневековым персидским математиком Мухаммадом ибн Муса аль-Хваризми , арабское название которого - Китаб аль-Мухтагар фи Шисаб. аль-Табр ва-ль-мукабала можно перевести как «Сборник расчетов путем завершения и уравновешивания» . Трактат предусматривал систематическое решение линейных и квадратных уравнений . Согласно одной истории, "[я] не уверен, что именно термины аль-джабр и мукабалаозначают, но обычное толкование аналогично тому, что подразумевается в предыдущем переводе. Слово «аль-джабр» предположительно означало что-то вроде «восстановление» или «завершение» и, кажется, относится к переносу вычтенных членов на другую сторону уравнения; слово «мукабала» относится к «сокращению» или «уравновешиванию», то есть отмене одинаковых терминов в противоположных частях уравнения. Arabic влияние в Испании долгое время после того, как во время аль-Хорезми находится в Дон Кихота , где слово «algebrista» используется для костоправ, то есть, «Реставратор«. [1] Термин используется аль -Хорезми для описания операций, которые он ввел, « редукция»"и" уравновешивание ", относящееся к переносу вычтенных членов на другую сторону уравнения, то есть отмену одинаковых членов на противоположных сторонах уравнения. [2]

Этапы алгебры [ править ]

Алгебраическое выражение [ править ]

Алгебра не всегда использовала символизм, который теперь повсеместно используется в математике; вместо этого он прошел три отдельных этапа. Этапы развития символической алгебры примерно следующие: [3]

  • Риторическая алгебра , в которой уравнения записываются полными предложениями. Например, риторическая форма выражения x + 1 = 2 - «Вещь плюс один равняется двум» или, возможно, «Вещь плюс 1 равняется 2». Риторическая алгебра была впервые разработана древними вавилонянами и оставалась доминирующей до 16 века.

  • Синкопированная алгебра , в которой используется некоторый символизм, но которая не содержит всех характеристик символической алгебры. Например, может быть ограничение, что вычитание может использоваться только один раз в пределах одной части уравнения, что не относится к символьной алгебре. Синкопированное алгебраическое выражение впервые появилось в Диофант « Arithmetica (третий век нашей эры), а затем Брахмагупт » s Брахма Sphuta сиддхант (7 - го века).

  • Символьная алгебра , в которой используется полная символика. Первые шаги к этому можно увидеть в работах нескольких исламских математиков, таких как Ибн аль-Банна (13-14 века) и аль-Каласади (15 век), хотя полностью символическая алгебра была разработана Франсуа Виетом (16 век). Позже Рене Декарт (17 век) ввел современные обозначения (например, использование x - см. Ниже ) и показал, что проблемы, возникающие в геометрии, могут быть выражены и решены в терминах алгебры ( декартовой геометрии ).

Не менее важным, чем использование или отсутствие символики в алгебре, была степень решаемых уравнений. Квадратные уравнения играли важную роль в ранней алгебре; и на протяжении большей части истории, вплоть до раннего Нового времени, все квадратные уравнения относились к одной из трех категорий.

где p и q положительны. Эта трихотомия возникает из-за того , что квадратные уравнения вида с положительными p и q не имеют положительных корней . [4]

Между риторическими и синкопированными этапами символической алгебры классическими греческими и ведическими индийскими математиками была разработана геометрическая конструктивная алгебра, в которой алгебраические уравнения решались через геометрию. Например, уравнение вида было решено путем нахождения стороны квадрата площади A .

Концептуальные этапы [ править ]

В дополнение к трем стадиям выражения алгебраических идей некоторые авторы выделяли четыре концептуальных стадии в развитии алгебры, которые происходили вместе с изменениями в выражении. Эти четыре этапа были следующими: [5] [ требуется неосновной источник ]

  • Геометрический этап , где понятия алгебры в основном геометрические. Это восходит к вавилонянам и продолжалось у греков , а позже было возрождено Омаром Хайямом .
  • Этап решения статических уравнений , цель которого - найти числа, удовлетворяющие определенным соотношениям. Отход от геометрической алгебры восходит к Диофанту и Брахмагупте , но алгебра не перешла окончательно к стадии решения статических уравнений до тех пор, пока Аль-Хорезми не представил обобщенные алгоритмические процессы для решения алгебраических задач.
  • Этап динамической функции , где движение является основной идеей. Идея функции начала возникать с Шараф ад-Дин ат-Туси , но алгебра окончательно не перешла на стадию динамических функций до Готфрида Лейбница .
  • Абстрактный этап , где математическая структура играет центральную роль. Абстрактная алгебра в значительной степени является продуктом XIX и XX веков.

Вавилон [ править ]

Плимптон 322 таблетки.

Истоки алгебры можно проследить до древних вавилонян , [ цитата необходима ], которые разработали позиционную систему счисления, которая очень помогла им в решении их риторических алгебраических уравнений. Вавилоняне интересовали не точные решения, а скорее приближения, и поэтому они обычно использовали линейную интерполяцию для приближения промежуточных значений. [6] Одной из самых известных табличек является табличка Плимптон 322 , созданная около 1900–1600 гг. До н.э., которая представляет собой таблицу пифагорейских троек и представляет некоторые из самых передовых математических методов, предшествовавших греческой математике. [7]

Вавилонская алгебра была намного более развитой, чем египетская алгебра того времени; в то время как египтяне в основном интересовались линейными уравнениями, вавилоняне больше интересовались квадратными и кубическими уравнениями . [6] Вавилоняне разработали гибкие алгебраические операции, с помощью которых они могли добавлять равные к равным и умножать обе части уравнения на одинаковые величины, чтобы исключить дроби и множители. [6] Они были знакомы со многими простыми формами факторизации , [6] трехчленными квадратными уравнениями с положительными корнями, [8] и многими кубическими уравнениями, [9]хотя неизвестно, смогли ли они уменьшить общее кубическое уравнение. [9]

Древний Египет [ править ]

Фрагмент папируса Райнда .

Древнеегипетская алгебра имела дело в основном с линейными уравнениями, в то время как вавилоняне сочли эти уравнения слишком элементарными и развили математику на более высоком уровне, чем египтяне. [6]

Папирус Ринда, также известный как Папирус Ахмеса, - это древний египетский папирус, написанный ок. 1650 г. до н.э. Ахмесом, который переписал его из более ранней работы, датированной между 2000 и 1800 годами до нашей эры. [10] Это самый обширный древнеегипетский математический документ, известный историкам. [11] Папирус Райнда содержит задачи, в которых решаются линейные уравнения формы и , где a , b и c известны, а x , который обозначается как «ага» или куча, является неизвестным. [12] Решения, возможно, но маловероятно, были достигнуты с помощью «метода ложной позиции», или regula falsi, где сначала конкретное значение подставляется в левую часть уравнения, затем выполняются необходимые арифметические вычисления, в-третьих, результат сравнивается с правой частью уравнения, и, наконец, правильный ответ находится с использованием пропорции. В некоторых задачах автор «проверяет» свое решение, тем самым написав одно из первых известных простых доказательств. [12]

Греческая математика [ править ]

Один из старейших сохранившихся фрагментов Евклида «s элементов , найти на Oxyrhynchus и датирована ок 100 г. н.э. ( P. Oxy. 29 ). Диаграмма прилагается к книге II, предложение 5. [13]

Иногда утверждают, что у греков не было алгебры, но это неточно. [14] Ко времени Платона греческая математика претерпела радикальные изменения. Греки создали геометрическую алгебру, в которой термины были представлены сторонами геометрических объектов, [15] обычно линиями, с которыми были связаны буквы [16], и с помощью этой новой формы алгебры они смогли найти решения уравнений, используя Процесс, который они изобрели, известен как «приложение площадей». [15] «Применение площадей» - это только часть геометрической алгебры, и она подробно освещена в « Элементах » Евклида .

Примером геометрической алгебры может быть решение линейного уравнения ax = bc . Древние греки решали это уравнение, рассматривая его как равенство площадей, а не как равенство между отношениями a : b и c : x . Греки строили прямоугольник со сторонами длиной b и c , затем удлиняли сторону прямоугольника до длины a и, наконец, завершали расширенный прямоугольник, чтобы найти сторону прямоугольника, которая является решением. [15]

Цветение Тимаридаса [ править ]

Ямвлих в Introductio arithmatica говорит, что Тимарид (ок. 400 г. до н. Э. - ок. 350 г. до н. Э.) Работал с одновременными линейными уравнениями. [17] В частности, он создал знаменитое тогда правило, которое было известно как «цветение Тимиарида» или «цветок Тимарида», которое гласит:

Если дана сумма n величин, а также сумма каждой пары, содержащей конкретное количество, то эта конкретная величина равна 1 / ( n - 2) разницы между суммами этих пар и первой данной суммой. [18]

Доказательство из « Элементов Евклида», что для отрезка прямой существует равносторонний треугольник, который включает отрезок как одну из его сторон.

или, используя современные обозначения, решение следующей системы из n линейных уравнений от n неизвестных, [17]

Икс + Икс 1 + Икс 2 + ... + Икс N −1 = S
Икс + Икс 1 = М 1
Икс + Икс 2 = М 2
.
.
.
х + х n −1 = m n −1

является,

Ямблихус продолжает описывать, как некоторые системы линейных уравнений, которые не находятся в этой форме, могут быть помещены в эту форму. [17]

Евклид Александрийский [ править ]

Эллинистический математик Евклид детализирует геометрическую алгебру.

Евклид ( греч . Εὐκλείδης ) был греческим математиком, который процветал в Александрии , Египет , почти наверняка во время правления Птолемея I (323–283 гг. До н. Э.). [19] [20] Ни год, ни место его рождения [19] , ни обстоятельства его смерти не установлены.

Евклид считается «отцом геометрии ». Его « Начала» - самый успешный учебник в истории математики . [19] Хотя он является одним из самых известных математиков в истории, ему не приписывают никаких новых открытий; скорее его помнят за его прекрасные объяснительные способности. [21] « Элементы» - это не собрание всех греческих математических знаний на сегодняшний день, как иногда думают; скорее, это элементарное введение в нее. [22]

Элементы [ править ]

Геометрические работы греков, представленные в « Элементах » Евклида , обеспечивали основу для обобщения формул, выходящих за рамки решения частных проблем, в более общие системы формулирования и решения уравнений.

Книга II Элементов содержит четырнадцать предложений, которые во времена Евклида были чрезвычайно важны для изучения геометрической алгебры. Эти предложения и их результаты являются геометрическими эквивалентами нашей современной символической алгебры и тригонометрии. [14] Сегодня, используя современную символьную алгебру, мы позволяем символам представлять известные и неизвестные величины (т.е. числа), а затем применяем к ним алгебраические операции, тогда как во времена Евклида величины рассматривались как отрезки прямых, а затем результаты выводились с использованием аксиом или теорем геометрии. [14]

Многие основные законы сложения и умножения включены или геометрически доказаны в Элементах . Например, предложение 1 Книги II гласит:

Если есть две прямые линии, и одна из них разрезана на любое количество сегментов, прямоугольник, содержащийся между двумя прямыми линиями, равен прямоугольникам, содержащимся в неразрезанной прямой линии и в каждом из сегментов.

Но это не более , чем геометрической версии (слева) дистрибутивности , ; и в книгах V и VII из элементов в коммутативных и ассоциативные законы умножения демонстрируются. [14]

Многие основные уравнения также были доказаны геометрически. Так , например, положение 5 в книге II доказывает , что , [23] и положение 4 в книге II доказывает , что . [14]

Кроме того, многие уравнения имеют геометрические решения. Например, предложение 6 Книги II дает решение квадратного уравнения ax + x 2 = b 2 , а предложение 11 Книги II дает решение ax + x 2 = a 2 . [24]

Данные [ редактировать ]

Данные - это работа, написанная Евклидом для использования в школах Александрии, и она должна была использоваться в качестве дополнительного тома к первым шести книгам Элементов . В книге содержится около пятнадцати определений и девяноста пяти утверждений, из которых около двух десятков утверждений служат алгебраическими правилами или формулами. [25] Некоторые из этих утверждений являются геометрическими эквивалентами решений квадратных уравнений. [25] Например, Data содержит решения уравнений dx 2 - adx + b 2 c = 0 и знакомого вавилонского уравнения xy = a 2, x ± y = b . [25]

Конические сечения [ править ]

Коническое сечение представляет собой кривую , которая является результатом пересечения в виде конуса с плоскостью . Существует три основных типа конических сечений: эллипсы (включая круги ), параболы и гиперболы . Считается, что конические сечения были открыты Менахмом [26] (ок. 380 г. до н. Э. - ок. 320 г. до н. Э.), И, поскольку работа с коническими сечениями эквивалентна работе с соответствующими уравнениями, они играли геометрические роли, эквивалентные кубическим уравнениям и прочим. уравнения высшего порядка.

Менехм знал, что в параболе выполняется уравнение y 2 = l x, где l - постоянная, называемая прямой кишкой , хотя он не знал, что любое уравнение с двумя неизвестными определяет кривую. [27] Он, по-видимому, получил эти свойства конических сечений и другие. Используя эту информацию, теперь стало возможным найти решение проблемы дублирования куба , решив точки, в которых пересекаются две параболы, решение, эквивалентное решению кубического уравнения. [27]

Евтокий сообщает нам, что метод, который он использовал для решения кубического уравнения, был разработан Дионисодором (250 г. до н.э. - 190 г. до н.э.). Дионисодор решил кубику путем пересечения прямоугольной гиперболы и параболы. Это было связано с проблемой из « О сфере и цилиндре» Архимеда . Конические сечения будут изучаться и использоваться в течение тысяч лет греческими, а затем исламскими и европейскими математиками. В частности, знаменитые « Коники» Аполлония из Перги , среди прочего, посвящены коническим сечениям.

Китай [ править ]

Китайская математика датируется по крайней мере 300 г. до н.э. с Чжуби Суаньцзин , который считается одним из старейших китайских математических документов. [28]

Девять глав математического искусства [ править ]

Девять глав математического искусства

Chiu-chang suan-shu или Девять глав математического искусства , написанные около 250 г. до н.э., являются одной из самых влиятельных из всех китайских книг по математике и состоят из примерно 246 задач. В восьмой главе рассматривается решение определенных и неопределенных одновременных линейных уравнений с использованием положительных и отрицательных чисел, а одна задача связана с решением четырех уравнений с пятью неизвестными. [28]

Морское зеркало круговых измерений [ править ]

Цэ-юань хай-цзин , или « Морское зеркало круговых измерений» , представляет собой собрание около 170 задач, написанных Ли Чжи (или Ли Е) (1192–1279 гг. Н. Э.). Он использовал веер фа , или метод Хорнера , для решения уравнений степени до шести, хотя он не описал свой метод решения уравнений. [29]

Математический трактат в девяти разделах [ править ]

Shu-shu chiu-chang , или " Математический трактат в девяти разделах" , был написан богатым губернатором и министром Цинь Цзю-шао (ок. 1202 - ок. 1261) и с изобретением метода решения одновременных сравнений , ныне называемая китайской теоремой об остатках , она знаменует собой высшую точку китайского неопределенного анализа. [29]

Магические квадраты [ править ]

Треугольник Ян Хуэй (Паскаля), изображенный древними китайцами с помощью стержневых цифр .

Самые ранние известные магические квадраты появились в Китае. [30] В Девяти главах автор решает систему одновременных линейных уравнений, помещая коэффициенты и постоянные члены линейных уравнений в магический квадрат (то есть матрицу) и выполняя операции уменьшения столбцов на магическом квадрате. [30] Самые ранние известные магические квадраты порядка выше трех приписываются Ян Хуэю (около 1261–1275 гг.), Который работал с магическими квадратами порядка десяти. [31]

Драгоценное зеркало четырех стихий [ править ]

Ssy-yüan yü-chien《四 元 玉 鑒》, или Драгоценное зеркало четырех элементов , было написано Чу Ши-цзе в 1303 году и знаменует собой вершину развития китайской алгебры. Эти четыре элемента , называется небо, земля, человек и материя, представлены четыре неизвестных величин в его алгебраических уравнений. Ссы-yüan YU-цзянь занимается одновременных уравнений и уравнений степени выше , чем четырнадцать. Для решения этих уравнений автор использует метод веерной фа , ныне называемый методом Хорнера . [32]

« Драгоценное зеркало» открывается диаграммой арифметического треугольника (треугольника Паскаля ) с круглым нулем, но Чу Ши-цзе отрицает это. Похожий треугольник появляется в работе Ян Хуэя, но без символа нуля. [33]

В Драгоценном зеркале приводится множество суммирующих уравнений без доказательства . Вот несколько суммирований: [33]

Диофант [ править ]

Обложка издания 1621 года « Арифметики Диофанта» , переведенного на латинский язык Клодом Гаспаром Баше де Мезириак .

Диофант был эллинистическим математиком, жившим ок. 250 г. н.э., но неопределенность этой даты настолько велика, что она может отличаться более чем на столетие. Он известен тем, что написал арифметику , трактат, который первоначально состоял из тринадцати книг, но из которых сохранились только первые шесть. [34] Арифметика имеет очень мало общего с традиционной греческой математикой, поскольку она отделена от геометрических методов, и отличается от вавилонской математики тем, что Диофант занимается в первую очередь точными решениями, как определенными, так и неопределенными, а не простыми приближениями. [35]

Обычно довольно трудно сказать, разрешимо ли данное диофантово уравнение. Нет никаких свидетельств того, что Диофант вообще понимал, что может быть два решения квадратного уравнения. Он также рассматривал одновременные квадратные уравнения. [36] Кроме того, из всех решений Диофанта нельзя абстрагироваться ни один общий метод. [37]

В Арифметике Диофант первым использовал символы для неизвестных чисел, а также сокращения для степеней чисел, отношений и операций; [35] таким образом он использовал то, что теперь известно как синкопированная алгебра. Основное различие между диофантовой синкопированной алгеброй и современной алгебраической нотацией состоит в том, что в первой отсутствовали специальные символы для операций, отношений и экспонент. [38] Так, например, что мы могли бы написать как

Диофант написал бы как

Κ Υ  α̅ς ι̅ ⫛ Δ Υ  β̅ Μ  α̅ ἴσ Μ  ε̅

где символы означают следующее: [39] [40]

Коэффициенты идут после переменных, а сложение представлено сопоставлением терминов. Буквальный символьный перевод синкопированного уравнения Диофанта в современное символическое уравнение будет следующим: [39]

и, чтобы уточнить, если используются современные круглые скобки и плюс, то приведенное выше уравнение можно переписать как: [39]

Арифметика представляет собой набор из примерно 150 решенных задач с конкретными числами, и нет никаких постулатов и явного объяснения общего метода, хотя, возможно, предназначалась универсальность метода и нет попытки найти все решения уравнений. [35] Арифметика действительно содержит решенные задачи, включающие несколько неизвестных величин, которые решаются, если возможно, выражением неизвестных величин через только одну из них. [35] Арифметика также использует тождества: [41]

Индия [ править ]

Индийские математики активно изучали системы счисления. Самые ранние известные индийские математические документы датируются примерно серединой первого тысячелетия до нашей эры (примерно 6 веком до нашей эры). [42]

Постоянными темами в индийской математике являются, среди прочего, определенные и неопределенные линейные и квадратные уравнения, простые измерения и тройки Пифагора. [43]

Арьябхата [ править ]

Арьябхата (476–550) был индийским математиком, автором Арьябхатии . В нем он дал правила [44]

и

Брахма Сфута Сиддханта [ править ]

Брахмагупта (около 628 г.) был индийским математиком, автором книги Брахма Сфута Сиддханта . В своей работе Брахмагупта решает общее квадратное уравнение как для положительных, так и для отрицательных корней. [45] В неопределенном анализе Brahmagupta дает пифагорейские триады , , , но это модифицированная форма старого вавилонского правила, Brahmagupta , возможно, был знаком. [46] Он был первым, кто дал общее решение линейного диофантова уравнения ax + by = c , где a , b и c - целые числа.. В отличие от Диофанта, который дал только одно решение неопределенного уравнения, Брахмагупта дал все целочисленные решения; но то, что Брахмагупта использовал некоторые из тех же примеров, что и Диофант, побудило некоторых историков рассмотреть возможность греческого влияния на работы Брахмагупты или, по крайней мере, на общий вавилонский источник. [47]

Подобно алгебре Диофанта, алгебра Брахмагупты была синкопированной. Сложение было обозначено размещением чисел рядом, вычитание - помещением точки над вычитаемым, а деление - помещением делителя под делимым, аналогично нашим современным обозначениям, но без черты. Умножение, эволюция и неизвестные величины были представлены сокращениями соответствующих терминов. [47] Степень греческого влияния на это синкопирование, если таковое имеется, неизвестна, и вполне возможно, что и греческое, и индийское синкопирование могут происходить из общего вавилонского источника. [47]

Бхаскара II [ править ]

Бхаскара II (1114 - ок. 1185) был ведущим математиком XII века. В алгебре он дал общее решение уравнения Пелля . [47] Он является автором Lilavati и Vija-Ganita , которые содержат задачи, касающиеся детерминированных и неопределенных линейных и квадратных уравнений, а также троек Пифагора [43], и он не умеет различать точные и приблизительные утверждения. [48] Многие проблемы в Lilavati и Vija-Ganita происходят из других индуистских источников, поэтому Бхаскара лучше всех справляется с неопределенным анализом. [48]

Бхаскара использует начальные символы названий цветов как символы неизвестных переменных. Так, например, то, что мы сегодня написали бы как

Бхаскара написал бы как

. _ .
я 1 ru 1
.
я 2 ру 8
.
Sum я 1 RU 9

где ya указывает на первый слог слова, обозначающий черный , а ru взят из слова разновидности . Точки над числами означают вычитание.

Исламский мир [ править ]

Страница из Сборника расчетов по завершению и балансировке .

В первом столетии Исламской арабской империи почти не было научных или математических достижений, поскольку арабы с их недавно завоеванной империей еще не приобрели интеллектуального потенциала, а исследования в других частях мира прекратились. Во второй половине 8-го века ислам пережил культурное пробуждение, и исследования в области математики и естественных наук расширились. [49] Мусульманин Аббасидский халиф аль-Мамун (809–833), как говорят, видел сон, в котором ему явился Аристотель, и, как следствие, аль-Мамун приказал сделать арабский перевод как можно большего числа греческих сочинений, включая Птолемея Альмагест и Евклида элементы. Греческие произведения будут переданы мусульманам Византийской империей в обмен на договоры, поскольку между двумя империями был непростой мир. [49] Многие из этих греческих сочинений были переведены Сабитом ибн Куррой (826–901), который перевел книги, написанные Евклидом, Архимедом, Аполлонием, Птолемеем и Евтокием. [50]

Арабские математики установили алгебру как самостоятельную дисциплину и дали ей название «алгебра» ( аль-джабр ). Они первыми начали преподавать алгебру в элементарной форме и ради нее самой. [51] Есть три теории о происхождении арабской алгебры. Первый подчеркивает индуистское влияние, второй подчеркивает месопотамское или персидско-сирийское влияние, а третий подчеркивает греческое влияние. Многие ученые считают, что это результат сочетания всех трех источников. [52]

На протяжении всего своего пребывания у власти арабы использовали чисто риторическую алгебру, где часто даже числа выражались словами. В конечном итоге арабы заменили записанные числа (например, двадцать два) арабскими цифрами (например, 22), но арабы не принимали и не разрабатывали синкопированную или символическую алгебру [50] до работы Ибн аль-Банны , который разработал символическая алгебра в 13 веке, а затем Абу аль-Хасан ибн Али аль-Каласади в 15 веке.

Аль-Джабр Валь Мукабала [ править ]

Слева: оригинал арабской печатной рукописи Книги алгебры Аль-Хорезми . Справа: страница из «Алгебры Аль-Хорезми » Фредрика Розена на английском языке .

Мусульманин [53] персидский математик Мухаммад ибн Муса аль-Харизми был преподавателем « Дома мудрости » ( Байт аль-Хикма ) в Багдаде, который был основан аль-Мамуном. Аль-Хорезми, умерший около 850 г. н.э., написал более полдюжины математических и астрономических работ, некоторые из которых были основаны на индийском синдхинде . [49] Одна из самых известных книг аль-Хорезми называется « Аль-джабр ва'л мукабала» или «Сборник вычислений путем завершения и балансировки» , и в ней дается исчерпывающий отчет о решении многочленов до второй степени.. [54] В книге также представлены фундаментальные концепции « редукции » и «уравновешивания», относящиеся к переносу вычитаемых членов на другую сторону уравнения, то есть отмену одинаковых членов на противоположных сторонах уравнения. Это операция, которую Аль-Хорезми первоначально назвал аль-Джабр . [55] Название «алгебра» происходит от слова « аль-джабр » в названии его книги.

Р. Рашед и Анджела Армстронг пишут:

«Текст Аль-Хорезй можно увидеть, что он отличается не только от вавилонских таблеток , но и от Диофант " Арифметика . Он больше никаких проблем ряда проблем , которые будут решен, но экспозиция , которая начинается с примитивными условиями , в которых комбинации должны дать все возможные прототипы для уравнений, которые отныне явным образом составляют истинный объект исследования. С другой стороны, идея уравнения сама по себе появляется с самого начала и, можно сказать, в общем смысле, поскольку она не просто возникают в процессе решения проблемы, но специально призваны определять бесконечный класс проблем ». [56]

Аль-Джабр разделен на шесть глав, каждая из которых имеет дело с разными типами формул. Первая глава Аль-Джабра имеет дело с уравнениями, квадраты которых равны его корням ( ax 2 = bx ), вторая глава имеет дело с квадратами, равными числу ( ax 2 = c ), третья глава имеет дело с корнями, равными числу ( bx = c ), в четвертой главе речь идет о квадратах и ​​корнях, равных числу ( ax 2 + bx = c ), в пятой главе рассматриваются квадраты и равные числа корней ( ax 2 + c =bx ), а шестая и последняя глава посвящена корням и числам, равным квадратам ( bx + c = ax 2 ). [57]

Страницы из арабской копии книги 14-го века, демонстрирующие геометрические решения двух квадратных уравнений

В « Аль-Джабре» аль-Хорезми использует геометрические доказательства [16], он не распознает корень x = 0, [57] и имеет дело только с положительными корнями. [58] Он также признает, что дискриминант должен быть положительным, и описывает метод завершения квадрата , хотя и не оправдывает эту процедуру. [59] Греческое влияние показано геометрическими основами Аль-Джабра [52] [60] и одной проблемой, взятой из Герона. [61]Он использует буквенные диаграммы, но все коэффициенты во всех его уравнениях являются конкретными числами, поскольку у него не было способа выразить с помощью параметров то, что он мог бы выразить геометрически; хотя предполагается универсальность метода. [16]

Аль-Хорезми , скорее всего , не знал Диофанта в Arithmetica , [62] , которая стала известна арабам когда - то до 10 - го века. [63] И хотя аль-Хорезми, скорее всего, знал о работе Брахмагупты, Аль-Джабр полностью риторический, с числами, даже выраженными словами. [62] Так, например, что мы могли бы написать как

Диофант написал бы как [64]

Δ Υ α̅ ςι̅ ' ίσ Μ λ̅θ̅

И аль-Хорезми написал бы как [64]

Один квадрат и десять корней равны тридцатью девятью дирхемам ; Другими словами, каким должен быть квадрат, который, если умножить его на десять собственных корней, даст тридцать девять?

Логическая необходимость в смешанных уравнениях [ править ]

Абд аль-Хамид ибн Тюрк является автором рукописи под названием « Логические необходимости в смешанных уравнениях» , которая очень похожа на « Аль-Джабр» аль-Хварзими и была опубликована примерно в то же время или даже раньше, чем « Аль-Джабр» . [63] Рукопись дает точно такую ​​же геометрическую демонстрацию, что и в Аль-Джабре , и в одном случае тот же пример, что и в Аль-Джабре , и даже выходит за рамки Аль-Джабра , давая геометрическое доказательство того, что если дискриминант отрицательно, то квадратное уравнение не имеет решения. [63]Сходство между этими двумя работами привело некоторых историков к выводу, что арабская алгебра могла быть хорошо развита ко времени аль-Хорезми и 'Абд аль-Хамида. [63]

Абу Камиль и аль-Кархи [ править ]

Арабские математики рассматривали иррациональные числа как алгебраические объекты. [65] Египетский математик Абу Камиль Shuja ибн Аслам (с. 850-930) был первым , чтобы принять иррациональные числа (часто в виде квадратного корня , кубический корень или корень четвертой степени ) в качестве решения квадратных уравнений или в виде коэффициентов в уравнение. [66] Он также был первым, кто решил три нелинейных одновременных уравнения с тремя неизвестными переменными . [67]

Аль-Кархи (953–1029), также известный как Аль-Караджи, был преемником Абу аль-Вафа аль-Бузджани (940–998), и он обнаружил первое численное решение уравнений вида ax 2 n + bx п = с . [68] Аль-Кархи рассматривал только положительные корни. [68] Аль-Кархи также считается первым человеком, освободившим алгебру от геометрических операций и заменившим их арифметическими операциями, лежащими в основе современной алгебры. Его работа по алгебре и многочленам дала правила арифметических операций для управления многочленами. Историк математикиФ. Вопке в « Extrait du Fakhri, traité d'Algèbre par Abou Bekr Mohammed Ben Alhacan Alkarkhi» ( Париж , 1853 г.) похвалил Аль-Караджи за то, что он «был первым, кто ввел теорию алгебраического исчисления». Исходя из этого, аль-Караджи исследовал биномиальные коэффициенты и треугольник Паскаля . [69]

Омар Хайям, Шараф ад-Дин и аль-Каши [ править ]

Омар Хайям
Чтобы решить уравнение третьей степени x 3  +  a 2 x  =  b, Хайям построил параболу x 2  =  ay , круг диаметром b / a 2 и вертикальную линию, проходящую через точку пересечения. Решение определяется длиной горизонтального отрезка от начала координат до пересечения вертикальной линии и оси x .

Омар Хайям (ок. 1050 - 1123) написал книгу по алгебре, которая вышла за рамки Аль-Джабра и включила уравнения третьей степени. [70] Омар Хайям предоставил как арифметические, так и геометрические решения для квадратных уравнений, но он дал только геометрические решения для общих кубических уравнений, поскольку он ошибочно полагал, что арифметические решения невозможны. [70] Его метод решения кубических уравнений с использованием пересекающихся коник использовался Менахмом , Архимедом и Ибн аль-Хайтамом (Альхазен) , но Омар Хайям обобщил этот метод, чтобы покрыть все кубические уравнения с положительными корнями. [70]Он рассматривал только положительные корни и не перешел третьей степени. [70] Он также увидел сильную связь между геометрией и алгеброй. [70]

В XII веке Шараф ад-Дин ат-Туси ( 1135–1213 ) написал Аль-Муадалат ( Трактат об уравнениях ), в котором рассматривались восемь типов кубических уравнений с положительными решениями и пять типов кубических уравнений, которые не могут есть положительные решения. Он использовал то , что позже будет известно как « Руффини - Хорнера метод» , чтобы численно аппроксимировать корень кубического уравнения. Он также разработал концепции максимумов и минимумов кривых для решения кубических уравнений, которые могут не иметь положительных решений. [71] Он понимал важность дискриминанта кубического уравнения и использовал раннюю версиюФормула Кардано [72] для нахождения алгебраических решений некоторых типов кубических уравнений. Некоторые ученые, такие как Рошди Рашед, утверждают, что Шараф ад-Дин открыл производную кубических многочленов и осознал ее значение, в то время как другие ученые связывают его решение с идеями Евклида и Архимеда. [73]

Шараф ад-Дин также разработал концепцию функции . [ необходимая цитата ] В своем анализе уравнения, например, он начинает с изменения формы уравнения на . Затем он заявляет, что вопрос о том, имеет ли уравнение решение, зависит от того, достигает ли «функция» в левой части значения . Чтобы определить это, он находит максимальное значение функции. Он доказывает, что максимальное значение имеет место при , что дает функциональную ценность . Затем Шараф ад-Дин заявляет, что если это значение меньше , нет положительных решений; если он равен , то есть одно решение при ; и если он больше чем, то есть два решения: одно между и, а другое между и . [74]

В начале 15 века Джамшид аль-Каши разработал раннюю форму метода Ньютона для численного решения уравнения, чтобы найти корни . [75] Аль-Каши также разработал десятичные дроби и утверждал, что открыл их сам. Однако Дж. Леннарт Берггренн отмечает, что он ошибался, поскольку десятичные дроби были впервые использованы за пять веков до него багдадским математиком Абу'л-Хасаном аль-Уклидиси еще в 10 веке. [67]

Аль-Хассар, Ибн аль-Банна и аль-Каласади [ править ]

Аль-Хассар , математик из Марокко, специализирующийся на исламской юриспруденции наследования в XII веке, разработал современную символическую математическую нотацию для дробей , в которой числитель и знаменатель разделены горизонтальной чертой. Такое же дробное представление появилось вскоре после этого в работе Фибоначчи в 13 веке. [ необходима цитата ]

Абу аль-Хасан ибн Али аль-Каласади (1412–1486) был последним крупным арабским алгебраистом средневековья , сделавшим первую попытку создания алгебраической системы обозначений после Ибн аль-Банны двумя веками ранее, который сам был первым, кто сделал такую попытки со времен Диофанта и Брахмагупты в древние времена. [76] Синкопированные записи его предшественников, однако, не содержали символов для математических операций . [38] Аль-Каласади «сделал первые шаги к введению алгебраической символики, используя буквы вместо цифр» [76]и «используя короткие арабские слова или только их начальные буквы в качестве математических символов». [76]

Европа и Средиземноморский регион [ править ]

Подобно тому, как смерть Гипатии знаменует закрытие Александрийской библиотеки как математического центра, смерть Боэция знаменует конец математики в Западной Римской империи . Хотя в Афинах велась некоторая работа , она подошла к концу, когда в 529 году византийский император Юстиниан закрыл языческие философские школы. 529 год считается началом средневековья. Ученые бежали с Запада на более гостеприимный Восток, особенно в Персию , где они нашли убежище при царе Хосроэ.и основал то, что можно было бы назвать «Афинской академией в изгнании». [77] Согласно договору с Юстинианом, Хосроуз в конечном итоге вернет ученых в Восточную Империю . В Средние века европейская математика находилась в надире с математическими исследованиями, состоящими в основном из комментариев к древним трактатам; и большая часть этих исследований была сосредоточена в Византийской империи . В конце средневекового периода устанавливается как падение Константинополя на турок в 1453 году.

Позднее средневековье [ править ]

XII век стал свидетелем потока переводов с арабского на латынь, а к XIII веку европейская математика начала конкурировать с математикой других стран. В 13 веке решение кубического уравнения Фибоначчи представляет собой начало возрождения европейской алгебры.

По мере того, как после 15 века исламский мир приходил в упадок, в европейском мире происходил подъем. И именно здесь алгебра получила дальнейшее развитие.

Символическая алгебра [ править ]

Современные обозначения для арифметических операций были введены между концом 15 века и началом 16 века Иоганном Видманном и Майклом Стифелем . В конце 16 века Франсуа Виет ввел символы, которые теперь называются переменными , для представления неопределенных или неизвестных чисел. Это создало новую алгебру, состоящую из вычислений с символическими выражениями, как если бы они были числами.

Другим ключевым событием в дальнейшем развитии алгебры стало общее алгебраическое решение кубических и квартичных уравнений , разработанное в середине 16 века. Идея определителя была развита японским математиком Кова Секи в 17 веке, а затем Готфридом Лейбницем десять лет спустя с целью решения систем одновременных линейных уравнений с использованием матриц . Габриэль Крамер также работал над матрицами и детерминантами в 18 веке.

Символ x [ править ]

По традиции, первая неизвестная переменная в алгебраической задаче в настоящее время представлена символом ; если есть второй или третий неизвестный, они помечаются и соответственно. Алгебраический x обычно печатается курсивом, чтобы отличить его от знака умножения.

Историки математики [78] в целом согласны с тем, что использование x в алгебре было введено Рене Декартом и впервые было опубликовано в его трактате La Géométrie (1637). [79] [80] В этой работе он использовал письмо от начала алфавита ( , Ь , с , ...) для известных величин, и письма от конца алфавита ( г , у , х ,. ..) для неизвестных. [81] Было высказано предположение, что позже он остановился на x (вместо z) для первого неизвестного из-за его относительно большего количества во французских и латинских типографских шрифтах того времени. [82]

В XIX веке были предложены три альтернативные теории происхождения алгебраического x : (1) символ, используемый немецкими алгебраистами и считающийся производным от курсивной буквы r , ошибочно принятой за x ; [83] (2) цифра 1 с косым зачеркиванием ; [84] и (3) арабский / испанский источник (см. Ниже). Но швейцарско-американский историк математики Флориан Каджори исследовал их и обнаружил, что всем трем не хватает конкретных доказательств; Каджори назвал Декарта создателем и описал его x , y и zкак «свободные от традиций [,] и их выбор чисто произвольный». [85]

Тем не менее, испанско-арабская гипотеза продолжает присутствовать в массовой культуре и сегодня. [86] Это утверждение, что алгебраический x - это аббревиатура предполагаемого заимствованного слова из арабского древнеиспанского языка. Теория возникла в 1884 году у немецкого востоковеда Поля де Лагарда , вскоре после того, как он опубликовал свое издание двуязычного глоссария испанско-арабского языка 1505 года [87], в котором испанский cosa («вещь») был соединен с его арабским эквивалентом شىء ( shay ʔ). ), транскрибируемый как xei . (Звук "ш" на старом испанском языке обычно записывался как x.) Очевидно, Лагард знала, что арабские математики на «риторической» стадии развития алгебры часто использовали это слово для обозначения неизвестной величины. Он предположил, что «нет ничего более естественного» («Nichts war также natürlicher ...»), чем начало арабского слова, латинизированное как старое испанское x, которое можно было бы использовать в алгебре. [88] Более поздний читатель переосмыслил гипотезу Лагард как «доказавшую» точку зрения. [89] Лагард не знала, что ранние испанские математики использовали не транскрипцию арабского слова, а его перевод на их родном языке, «коза».[90] Нет экземпляра xeiили аналогичные формы в нескольких составленных исторических словарях испанского языка. [91] [92]

Готфрид Лейбниц [ править ]

Хотя математическое понятие функции неявно присутствовало в тригонометрических и логарифмических таблицах , существовавших в то время, Готфрид Лейбниц был первым, в 1692 и 1694 годах, который использовал его явно для обозначения любого из нескольких геометрических понятий, производных от кривой, таких как абсцисса , ордината , касательная , хорда и перпендикуляр . [93] В 18 веке «функция» утратила эти геометрические ассоциации.

Лейбниц понял, что коэффициенты системы линейных уравнений могут быть организованы в массив, который теперь называется матрицей , которой можно манипулировать, чтобы найти решение системы, если таковое имеется. Позднее этот метод был назван методом исключения Гаусса . Лейбниц также открыл булеву алгебру и символическую логику , также относящиеся к алгебре.

Абстрактная алгебра [ править ]

Умение заниматься алгеброй - это навык, который культивируется в математическом образовании . Как объяснил Эндрю Уорвик, студенты Кембриджского университета в начале 19 века практиковали «смешанную математику» [94], выполняя упражнения, основанные на физических переменных, таких как пространство, время и вес. Со временем связь переменных с физическими величинами исчезла по мере развития математической техники. В конце концов математика полностью занялась абстрактными многочленами , комплексными числами , гиперкомплексными числами и другими понятиями. Приложение к физическим ситуациям тогда называлось прикладной математикой илиматематическая физика , а область математики расширилась за счет абстрактной алгебры . Например, проблема конструктивных чисел показала некоторые математические ограничения, и была развита область теории Галуа .

Отец алгебры [ править ]

Титул «отца алгебры» часто приписывают персидскому математику Аль-Хорезми , [95] [96] [97] при поддержке историков математики , таких как Карл Бенджамин Бойер , [95] Соломон Гандц и Бартель Леендерт ван дер Варден . [98] Однако этот вопрос является спорным, и название иногда приписывают эллинистическому математику Диофанту . [95] [99] Сторонники Диофанта указывают на то, что алгебра, найденная в Аль-Джабре , более элементарна, чем алгебра, найденная вАрифметика и Арифметика синкопируются, в то время как Аль-Джабр полностью риторический. [95] Однако историк математики Курт Фогель возражает против того, чтобы Диофантносилэтот титул [100], поскольку его математика была не намного более алгебраической, чем математика древних вавилонян . [101]

Сторонники Аль-Хорезми указывают на тот факт, что он дал исчерпывающее объяснение алгебраического решения квадратных уравнений с положительными корнями [102] и был первым, кто преподавал алгебру в элементарной форме и ради нее самой, в то время как Диофант был в первую очередь занимается теорией чисел . [51] Аль-Хорезми также ввел фундаментальные концепции «редукции» и «уравновешивания» (которые он первоначально использовал для обозначения термина « аль-джабр» ), имея в виду перенос вычитаемых членов в другую часть уравнения, т.е. есть сокращение одинаковых членов в противоположных частях уравнения. [55]Другие сторонники Аль-Хорезми указывают на то, что его алгебра больше не занимается «серией проблем, которые необходимо решить, а представляет собой изложение, которое начинается с примитивных терминов, в которых комбинации должны давать все возможные прототипы для уравнений, которые отныне явным образом представляют собой истинные. объект исследования ". Они также указывают на то, что он рассматривал уравнение как таковое, «в общем, поскольку оно не просто возникает в процессе решения проблемы, но специально призвано определять бесконечный класс проблем». [56] Виктор Дж. Кац считает Аль-Джабр первым истинным текстом по алгебре, который до сих пор сохранился. [103]

См. Также [ править ]

  • Хронология алгебры

Сноски и цитаты [ править ]

  1. Бойер (1991 : 229)
  2. ^ Джеффри А. Оукс, Хэйтам М. Алхатиб, Упрощение уравнений в арабской алгебре , Historia Mathematica, 34 (2007), 45-61, ISSN  0315-0860 , [1]
  3. ^ ( Boyer 1991 , «Возрождение и упадок греческой математики» стр.180) «Было сказано, что можно выделить три стадии исторического развития алгебры: (1) риторическая или ранняя стадия, на которой все написано. полностью в словах; (2) синкопированное или промежуточное состояние, в котором приняты некоторые сокращения; и (3) символическая или заключительная стадия. Такое произвольное разделение развития алгебры на три стадии, конечно, легко чрезмерное упрощение; но оно может эффективно служить в качестве первого приближения к тому, что произошло ""
  4. ^ ( Boyer 1991 , «Месопотамия» стр. 32) «До настоящего времени не было мысли о решении квадратного уравнения вида, где p и q положительны, поскольку уравнение не имеет положительного корня. Следовательно, квадратные уравнения в древности и Средневековье - и даже в период раннего Нового времени - подразделялись на три типа: (1)(2)(3)"
  5. ^ Кац, Виктор Дж .; Barton, Билл (октябрь 2007), "Этапы истории алгебры с последствиями для преподавания", образовательные исследования в области математики , 66 (2): 185-201, DOI : 10.1007 / s10649-006-9023-7 , S2CID 120363574 
  6. ^ a b c d e ( Бойер 1991, «Месопотамия» с. 30) «Вавилонские математики без колебаний интерполировали пропорциональными частями, чтобы приблизиться к промежуточным значениям. Линейная интерполяция, кажется, была обычной процедурой в древней Месопотамии, а позиционная система обозначений подходила для удобства трех. [...] a таблица, необходимая в вавилонской алгебре; этот предмет достиг в Месопотамии значительно более высокого уровня, чем в Египте. Многие проблемные тексты древневавилонского периода показывают, что решение полного трехчленного квадратного уравнения не доставляло вавилонянам серьезных трудностей для гибких алгебраических операций. были разработаны. Они могли заменять члены в уравнениях, добавляя равные к равным, и они могли умножать обе части на одинаковые величины, чтобы удалить дробиили устранить факторы. Добавляя 4 ab к ( a - b ) 2, они могли получить ( a + b ) 2, поскольку они были знакомы со многими простыми формами факторизации. [...] Египетская алгебра была очень озабочена линейными уравнениями, но вавилоняне, очевидно, сочли их слишком элементарными, чтобы уделять им пристальное внимание. [...] В другой задаче в древневавилонском тексте мы находим два одновременных линейных уравнения с двумя неизвестными величинами, которые называются соответственно «первое серебряное кольцо» и «второе серебряное кольцо».
  7. ^ Джойс, Дэвид Э. (1995). «Плимптон 322» . Глиняная табличка с каталожным номером 322 в коллекции Г.А. Плимптона в Колумбийском университете может быть самой известной математической табличкой, безусловно, наиболее фотографируемой, но она заслуживает еще большей известности. Он был написан в древневавилонский период между -1900 и -1600 годами и показывает наиболее продвинутую математику до развития греческой математики. Cite journal requires |journal= (help)
  8. ^ ( Boyer 1991 , «Месопотамия» стр. 31) «Решение трехчленного квадратного уравнения, кажется, намного превзошло алгебраические возможности египтян, но Нойгебауэр в 1930 году обнаружил, что такие уравнения эффективно обрабатывались вавилонянами. в некоторых из самых старых проблемных текстов ".
  9. ^ a b ( Boyer 1991 , «Месопотамия» стр. 33) «В Египте нет записей о решении кубических уравнений, но среди вавилонян есть много примеров этого. [...] Независимо от того, были ли вавилоняне смогли привести общую четырехчленную кубику, ax 3 + bx 2 + cx = d , к их нормальной форме, неизвестно ".
  10. ^ ( Boyer 1991 , «Egypt» стр. 11) «Он был куплен в 1959 году в курортном городке Нила шотландским антикваром Генри Райндом; поэтому его часто называют папирусом Райнда или, реже, папирусом Ахмеса. Папирус в честь писца, рукой которого он был скопирован примерно в 1650 году до нашей эры. Писец сообщает нам, что материал взят из прототипа из Среднего царства примерно 2000–1800 годов до нашей эры ».
  11. ^ ( Бойер 1991 , «Египет» стр. 19) «Большая часть нашей информации о египетской математике была получена из папируса Райнда или Ахмеса, самого обширного математического документа из древнего Египта; но есть и другие источники».
  12. ^ a b ( Boyer 1991 , «Egypt» стр. 15–16) «Египетские проблемы, описанные до сих пор, лучше всего классифицировать как арифметические, но есть и другие, которые попадают в класс, к которому уместно применять термин алгебраические. касаются конкретных конкретных объектов, таких как хлеб и пиво, и при этом они не требуют операций с известными числами. Вместо этого они требуют эквивалентных решений линейных уравнений вида или, где a, b и c известны, а x неизвестен. Неизвестное называется «ага», или куча. [...] Решение, данное Ахмесом, - это не решение современных учебников, а одна из предложенных характеристик процедуры, ныне известной как «метод ложного положения» или «правило ложного». Ученые 1920-х годов предложили конкретное ложное значение, и операции, указанные в левой части знака равенства, выполняются с этим предполагаемым числом. Недавние исследования показывают, что писцы не догадывались в таких ситуациях. Точные рациональные числовые ответы, записанные в египетских дробных рядах, сбили с толку ученых 1920-х годов. Заверенный результат показывает, что Ахмес "проверил" результат, показав, что 16 + 1/2 + 1/8, точно добавленные к седьмой части этого (что составляет 2 + 1/4 + 1/8), действительно дает 19.Здесь мы видим еще один важный шаг в развитии математики, поскольку проверка - это простой пример доказательства ».
  13. ^ Билл Кассельман . «Одна из старейших сохранившихся диаграмм Евклида» . Университет Британской Колумбии . Проверено 26 сентября 2008 .
  14. ^ a b c d e ( Boyer 1991 , "Евклид Александрийский" стр.109) "Книга II Элементов- короткий, содержащий всего четырнадцать предложений, ни одно из которых не играет роли в современных учебниках; тем не менее, во времена Евклида эта книга имела большое значение. Это резкое расхождение между древними и современными взглядами легко объяснимо - сегодня у нас есть символическая алгебра и тригонометрия, которые заменили геометрические эквиваленты из Греции. Например, Предложение 1 Книги II гласит: «Если есть две прямые, и одна из них разрезана на любое количество отрезков, прямоугольник, содержащийся в этих двух прямых, равен прямоугольникам, содержащимся в неразрезанной прямой. и каждый из сегментов ". Эта теорема, утверждающая (рис. 7.5), что AD (AP + PR + RB) = AD · AP + AD · PR + AD · RB, является не чем иным, как геометрической формулировкой одного из фундаментальных законов арифметики, известных сегодня как распределительный закон:а ( б + с + г ) = аб + ас + ад . В более поздних книгах Элементов (V и VII) мы находим демонстрации коммутативных и ассоциативных законов умножения. В то время как в наше время величины представлены буквами, которые понимаются как числа (известные или неизвестные), с которыми мы работаем в соответствии с алгоритмическими правилами алгебры, в дни Евклида величины изображались как отрезки линий, удовлетворяющие аксионам и геометрическим теоремам. Иногда утверждают, что у греков не было алгебры, но это явно неверно. У них была Книга II Элементов, которая является геометрической алгеброй и служит во многом той же цели, что и наша символическая алгебра. Вряд ли можно сомневаться в том, что современная алгебра значительно облегчает манипулирование отношениями между величинами. Но несомненно также и то, что греческий геометр, разбирающийся в четырнадцати теоремах «алгебры» Евклида, был гораздо более искусен в применении этих теорем к практическим измерениям, чем опытный геометр сегодня. Древняя геометрическая «алгебра» не была идеальным инструментом, но и была далеко не бесполезной. Утверждение Евклида (предложение 4): «Если прямую линию разрезать наугад, квадрат в целом равен квадратам на сегментах и ​​в два раза больше прямоугольника, содержащегося в сегментах, - это многословный способ сказать, что »
  15. ^ a b c ( Boyer 1991 , «The Heroic Age» стр. 77–78) «Независимо от того, вошла ли дедукция в математику в шестом веке до нашей эры или в четвертом и была ли несоизмеримость открыта до или после 400 года до нашей эры, не может быть никаких сомнений в том, Ко времени Платона греческая математика претерпела радикальные изменения. [...] «Геометрическая алгебра» должна была заменить старую «арифметическую алгебру», и в этой новой алгебре не могло быть добавлений линий к площадям или площади в объемы. Отныне должна была соблюдаться строгая однородность членов в уравнениях, а месопотамская нормальная форма, xy = A , x ± y= b, следовало интерпретировать геометрически. [...] Таким образом, греки построили решение квадратных уравнений с помощью своего процесса, известного как «приложение площадей», части геометрической алгебры, которая полностью покрыта Элементами Евклида . [...] Линейное уравнение ax = bc , например, рассматривалось как равенство площадей ax и bc , а не как пропорция - равенство между двумя отношениями a : b и c : x . Следовательно, при построении четвертой пропорции x в этом случае обычно строили прямоугольник OCDB со сторонами b= OB и c = OC (рис. 5.9), а затем по OC для остановки OA = a . Завершают прямоугольник OCDB и рисуют диагональный OE, разрезая CD в P. Теперь ясно, что CP является искомой линией x , поскольку прямоугольник OARS равен по площади прямоугольнику OCDB ».
  16. ^ a b c ( Boyer 1991 , «Европа в средние века» стр. 258) «В арифметических теоремах в« Элементах VII – IX » Евклида числа были представлены отрезками линии, к которым были прикреплены буквы, а геометрические доказательства в Алгебра аль-Хорезми использует буквенные диаграммы; но все коэффициенты в уравнениях, используемых в алгебре, представляют собой конкретные числа, представленные цифрами или записанные словами. Идея общности подразумевается в изложении аль-Хорезми, но у него не было схема для алгебраического выражения общих положений, которые так легко доступны в геометрии ».
  17. ^ a b c ( Heath 1981a , «Цветение Тимиарида», стр. 94–96) Тимарид из Пароса, уже упомянутый древний пифагорейец (стр. 69), был автором правила для решения определенного множества из п одновременных простых уравнений , связывающих п неизвестных величин. Правило, очевидно, было хорошо известно, так как оно называлось особым именем [...] «цветок» или «цветение» Тимарида. [...] Правило сформулировано очень нечетко, но в действительности оно гласит, что если у нас есть следующие n уравнений, связывающих n неизвестных величин x , x 1 , x 2 ... x n−1 , а именно [...] Ямблих, наш информатор по этому вопросу, продолжает показывать, что другие типы уравнений могут быть сведены к этому, так что их правило не «оставляет нас в беде» и в этих случаях. "
  18. ^ ( Флегг 1983 , «Неизвестные числа» стр. 205) «Говорят, что у Тимаридаса (четвертый век) было это правило для решения конкретной системы из n линейных уравнений с n неизвестными:
    еслибыла данасумма n величин, а также сумма каждой пары, содержащей определенное количество, то это конкретное количество равно 1 / ( n - 2) разницы между суммами этих пар и первой данной суммой ".
  19. ^ a b c ( Boyer 1991 , «Евклид Александрийский» стр. 100) «но к 306 г. до н. э. контроль над египетской частью империи был твердо в руках Птолемея I, и этот просвещенный правитель смог обратить свое внимание на конструктивными усилиями. Среди его первых действий было создание в Александрии школы или института, известного как Музей, не имеющего аналогов в свое время. В качестве учителей в школе он призвал группу ведущих ученых, среди которых был автор книги самый невероятно успешный учебник математики из когда-либо написанных - Элементы ( Stoichia) Евклида. Учитывая известность автора и его бестселлеров, о жизни Евклида известно на удивление мало. Его жизнь была настолько непонятной, что ни одно место рождения не связано с его именем ».
  20. ( Boyer 1991 , «Евклид Александрийский», стр. 101) «Рассказ, описанный выше в связи с просьбой Александра Великого о простом введении в геометрию, повторяется в случае Птолемея, которого Евклид, как сообщается, заверил, что «нет королевской дороги к геометрии».
  21. ^ ( Boyer 1991 , «Евклид Александрийский», стр. 104) «Некоторые преподаватели, вероятно, преуспели в исследованиях, другие были лучше приспособлены для работы в качестве администраторов, а третьи были отмечены способностями к преподаванию. Судя по отчетам, мы Имейте в виду, что Евклид определенно подходил к последней категории. Ему не приписывают никаких новых открытий, но он был известен своими пояснительными способностями ».
  22. ^ ( Boyer 1991 , «Евклид Александрийский» стр. 104) « Элементы не были, как иногда думают, сборником всех геометрических знаний; это был вводный учебник, охватывающий всю элементарную математику».
  23. ^ ( Бойер 1991 , «Евклид Александрийский» стр. 110) «То же самое верно и для Элементов II.5, которые содержат то, что мы должны рассматривать как непрактичные изложения».
  24. ^ ( Boyer 1991 , «Евклид Александрийский» стр. 111) «Точно аналогичным образом квадратное уравнение ax + x 2 = b 2 решается с помощью II.6: если прямая линия делится пополам, а прямая линия быть добавленным к нему по прямой линии, прямоугольник, содержащийся в целом (с добавленной прямой линией) и добавленная прямая линия вместе с квадратом на половине, равен квадрату на прямой линии, составленной из половины и добавлена ​​прямая линия. [...] причем II.11 является важным частным случаем II.6. Здесь Евклид решает уравнение ax + x 2 = a 2 "
  25. ^ a b c ( Boyer 1991 , «Евклид Александрийский» стр. 103) « Данные Евклида , работа, дошедшая до нас через греческий и арабский языки. Похоже, она была составлена ​​для использования в школах Александрии, служит дополнением к первым шести книгам Элементовво многом так же, как руководство по таблицам дополняет учебник. [...] Он открывается пятнадцатью определениями величин и локусов. Основной текст состоит из девяноста пяти утверждений, касающихся последствий условий и масштабов, которые могут быть даны в проблеме. [...] Существует около двух десятков подобных утверждений, служащих алгебраическими правилами или формулами. [...] Некоторые из утверждений являются геометрическими эквивалентами решения квадратных уравнений. Например [...] Исключая y, мы имеем ( a - x ) dx = b 2 c или dx 2 - adx + b 2 c = 0 , откудах =а/2± (а/2) 2 - b 2 (c/d) . Геометрическое решение, данное Евклидом, эквивалентно этому, за исключением того, что перед радикалом стоит знак минус. Утверждения 84 и 85 в Данных являются геометрическими заменами известных вавилонских алгебраических решений систем xy = a 2 , x ± y = b , которые снова являются эквивалентами решений одновременных уравнений ».
  26. ^ ( Boyer 1991 , «Евклидов синтез» стр. 103) «Евтокий и Прокл оба приписывают открытие конических сечений Менехму, который жил в Афинах в конце четвертого века до нашей эры. Прокл, цитируя Эратосфена, ссылается на« коническое сечение ». триады разделов Менехма ». Поскольку эта цитата идет сразу после обсуждения« сечения прямоугольного конуса »и« сечения остроугольного конуса », делается вывод, что конические сечения были получены путем разрезания конуса плоскостью, перпендикулярной одному из его элементов. Тогда, если угол при вершине конуса острый, результирующее сечение (называемое окситомом ) будет эллипсом. Если угол прямой, то сечение ( ортотом ) будет параболой, а если угол тупой,раздел ( амблитом) является гиперболой (см. рис. 5.7) ".
  27. ^ a b ( Boyer 1991 , «Возраст Платона и Аристотеля», стр. 94–95) «Если OP = y и OD = x - координаты точки P, мы имеем y 2 = R) .OV, или, при замене равно,
    у 2 = R'D.OV = AR'.BC / AB.DO.BC / АВ = AR'.BC 2 / АВ 2 . х
    поскольку сегменты AR», БК, и АВ являются одинаковыми для всех точек P на кривой EQDPG, мы можем записать уравнение кривой, «участок прямоугольного конуса», как y 2 = lx , где l- константа, позже известная как прямая прямая кишка кривой. [...] Менахм, по-видимому, получил эти свойства конических сечений и другие. Поскольку этот материал имеет прямое сходство с использованием координат, как показано выше, иногда утверждается, что Менехм обладал аналитической геометрией. Такое суждение оправдано только отчасти, поскольку Менахм, конечно, не знал, что любое уравнение с двумя неизвестными величинами определяет кривую. Фактически, общая концепция уравнения в неизвестных величинах была чуждой греческой мысли. [...] Он натолкнулся на коники в успешном поиске кривых со свойствами, соответствующими дублированию куба. С точки зрения современных обозначений решение легко достижимо. Смещая плоскость изгиба (рис. 6.2), мы можем найти параболу с любой прямой кишкой. Если тогдамы хотим дублировать куб с ребромa , мы располагаем на прямоугольном конусе две параболы, одну с прямой кишкой a, а другую с прямой кишкой 2 a . [...] Вероятно, Менахм знал, что дублирование может быть достигнуто также с помощью прямоугольной гиперболы и параболы ».
  28. ^ a b ( Boyer 1991 , «Китай и Индия», стр. 195–197) «оценки, касающиеся Чжоу Пей Суан Цзин , обычно считающегося старейшим из математических классиков, различаются почти на тысячу лет. [...] Дата около 300 г. до н.э. могла бы показаться разумной, что ставит ее в тесное соперничество с другим трактатом, Чиу-чанг суань-шу , составленным около 250 г. до н.э., то есть незадолго до династии Хань (202 г. до н.э.). [... ] Чуй-чан суань-шу , или Девять глав по математическому искусству , было почти таким же старым, как « Чжоу Пей» , и, возможно, самой влиятельной из всех китайских математических книг. В эту книгу включены 246 задач по геодезии, сельскому хозяйству, партнерствам, инженерии, налогообложению, расчетам, решению уравнений и свойствам прямоугольных треугольников. [...] Восьмая глава из Девяти глав важна тем, что решает проблемы одновременных линейных уравнений с использованием как положительных, так и отрицательных чисел. Последняя задача в главе связана с четырьмя уравнениями с пятью неизвестными, а тема неопределенных уравнений должна была оставаться фаворитом среди народов Востока ».
  29. ^ a b ( Boyer 1991 , «Китай и Индия» стр. 204) «Ли Чжи (или Ли Йе, 1192–1279), математик из Пекина, которому Хубилай Хан предложил в 1206 году правительственный пост, но вежливо нашел оправдание Его Це-юань хай-цзин ( Море-Зеркало Круговых Измерений)) включает 170 задач, относящихся [...] к некоторым из задач, приводящих к уравнениям четвертой степени. Хотя он не описал свой метод решения уравнений, включая некоторые уравнения шестой степени, похоже, что это не сильно отличалась от формы, используемой Чу Ши-цзе и Хорнером. Другими, кто использовал метод Хорнера, были Цинь Цзю-шао (ок. 1202 - ок. 1261) и Ян Хуэй (ок. 1261 - 1275). Первый был беспринципным губернатором и министром, который приобрел огромное состояние за сто дней после вступления в должность. Его « Шу-шу цю-чан»Математический трактат в девяти разделах» ) отмечает высшую точку китайского неопределенного анализа с изобретением процедур для решения одновременных сравнений ».
  30. ^ a b ( Boyer 1991 , «Китай и Индия» стр. 197) «Китайцы особенно любили паттерны, поэтому неудивительно, что там появилась первая запись (древнего, но неизвестного происхождения) о магическом квадрате. [ ...] Забота о таких шаблонах оставила автора « Девяти глав» решить систему одновременных линейных уравнений [...] путем выполнения операций с столбцами над матрицей [...], чтобы уменьшить ее до [...] Вторая форма представляла уравнения 36 z = 99, 5 y + z = 24 и 3 x + 2 y + z = 39, из которых значения z , y и x последовательно обнаруживаются с легкостью ".
  31. ^ ( Бойер 1991 , «Китай и Индия», стр. 204–205) «То же самое устройство« Хорнера »использовал Ян Хуэй, о жизни которого почти ничего не известно, а работа сохранилась лишь частично. сохранились самые ранние китайские магические квадраты порядка выше трех, в том числе по два каждого порядка с четвертого по восьмой и по одному от девятого и десятого порядков ».
  32. ^ ( Boyer 1991 , «Китай и Индия» стр. 203) «Последним и величайшим из математиков Сун был Чу Чжи-цзе ( fl. 1280–1303), но мы мало о нем знаем - [...] Большой исторический и математический интерес представляет Ssy-yüan yü-chien ( Драгоценное зеркало четырех стихий).) 1303 года. В восемнадцатом веке это тоже исчезло в Китае, чтобы быть вновь обнаруженным в следующем столетии. Четыре элемента, называемые небом, землей, человеком и материей, являются представлениями четырех неизвестных величин в одном уравнении. Книга знаменует собой вершину развития китайской алгебры, поскольку она имеет дело с одновременными уравнениями и уравнениями с четырнадцатью степенями. В ней автор описывает метод трансформации, который он называет фан фа , элементы которого возникли задолго до этого в Китае, но который обычно носит имя Хорнера, жившего полтысячелетия позже ».
  33. ^ a b ( Boyer 1991 , «Китай и Индия» стр. 205) «Некоторые из множества суммирований рядов, найденных в« Драгоценном зеркале » , следующие: [...] Однако никаких доказательств не приводится, и тема не приводится. похоже, продолжалось снова в Китае примерно до девятнадцатого века. [...] « Драгоценное зеркало» открывается диаграммой арифметического треугольника, некорректно известного на Западе как «треугольник Паскаля». (См. иллюстрацию.) [... .] Чу отказывается от признания треугольника, ссылаясь на него как на «схему старого метода нахождения восьмой и более низкой степени». Подобное расположение коэффициентов в шестой степени появилось в работе Ян Хуэя, но без раунда. нулевой символ ".
  34. ^ ( Бойер, 1991 , «Возрождение и упадок греческой математики», стр. 178). Неопределенность в отношении жизни Диофанта настолько велика, что мы не знаем определенно, в каком веке он жил. Обычно предполагается, что он процветал около 250 г. н.э., но иногда предполагаются даты на столетие или более раньше или позже [...] Если эта загадка исторически точна, Диофант дожил до восьмидесяти четырех лет. [...] Основным известным нам диофантовым трудом является « Арифметика» , трактат, первоначально состоящий из тринадцати книг, из которых сохранились только первые шесть ».
  35. ^ a b c d ( Boyer 1991 , «Возрождение и упадок греческой математики», стр. 180–182) «В этом отношении его можно сравнить с великими классиками раннего александрийского периода ; однако он практически не имеет с ними ничего общего. или, фактически, с любой традиционной греческой математикой. Она представляет собой, по сути, новую ветвь и использует другой подход. Будучи оторванной от геометрических методов, она во многом напоминает вавилонскую алгебру. Но в то время как вавилонские математики в основном интересовались приближенными решения детерминированных уравнений до третьей степени, Арифметикакниги Диофанта (такой, какой она есть у нас) почти полностью посвящена точному решению уравнений, как определенных, так и неопределенных . [...] В шести сохранившихся книгах Арифметикисистематически используются сокращения для степеней чисел, отношений и операций. Неизвестное число представлено символом, напоминающим греческую букву ζ (возможно, последнюю букву арифмоса). [...] Вместо этого это сборник из примерно 150 задач, каждая из которых разработана на основе конкретных числовых примеров, хотя, возможно, предполагалась общность метода. Постулат не развивается, и не делается попыток найти все возможные решения. В случае квадратных уравнений с двумя положительными корнями дается только больший, а отрицательные корни не распознаются. Нет четкого различия между детерминированными и неопределенными проблемами, и даже для последних, для которых количество решений, как правило, неограниченно, дается только один ответ.Диофант решил задачи, связанные с несколькими неизвестными числами, умело выражая все неизвестные величины, где это возможно, в терминах только одного из них ".
  36. ^ "Биография Диофанта" . www-history.mcs.st-and.ac.uk . Проверено 18 декабря 2017 .
  37. ^ Герман Ганкель писал: «У нашего автора [Диофанта] не просматривается ни малейшего следа общего, всеобъемлющего метода; каждая проблема требует какого-то особого метода, который отказывается работать даже для самых тесно связанных проблем. По этой причине это трудно для современный ученый решит 101-ю задачу даже после изучения 100 решений Диофанта ». (Ханкель Х., Geschichte der mathematic im altertum und mittelalter , Лейпциг, 1874 г., переведено и процитировано на английском языке в Ulrich Lirecht. Китайская математика в тринадцатом веке , Dover публикации, Нью-Йорк, 1973)
  38. ^ a b ( Boyer 1991 , «Возрождение и упадок греческой математики» стр. 178) «Основное различие между диофантовым синкопированием и современной алгебраической нотацией - отсутствие специальных символов для операций и отношений, а также экспоненциальной нотации. "
  39. ^ a b c ( Дербишир, 2006 г. , «Отец алгебры», стр. 35–36)
  40. ^ ( Кук 1997 , «Математика в Римской империи» стр. 167–168)
  41. ^ ( Boyer 1991 , «Европа в средние века», стр. 257) «В книге часто используются отождествления [...], которые появились у Диофанта и широко использовались арабами».
  42. ^ ( Boyer 1991 , «Математика индусов» стр. 197) «Самые старые сохранившиеся документы по индуистской математике - это копии работ, написанных в середине первого тысячелетия до нашей эры, примерно в то время, когда жили Фалес и Пифагор. ..] с шестого века до нашей эры »
  43. ^ a b ( Boyer 1991 , «Китай и Индия» стр. 222) « Ливаванти , как и Виджа-Ганита , содержит множество задач, связанных с излюбленными индуистскими темами; линейные и квадратные уравнения, как определенные, так и неопределенные, простые измерения, арифметические и геометрические прогрессии, сурды, пифагорейские триады и другие ».
  44. ^ ( Boyer 1991 , «The Mathematics of the Hindus» p. 207) «Он дал более изящные правила для суммы квадратов и кубов начального отрезка положительных целых чисел. Шестая часть произведения трех величин, состоящая из количество членов, количество членов плюс один и удвоенное количество членов плюс один - это сумма квадратов. Квадрат суммы ряда - это сумма кубиков ».
  45. ^ ( Бойер 1991 , «Китай и Индия» стр. 219) «Брахмагупта (fl. 628), который жил в Центральной Индии несколько более чем через столетие после Арьябхаты [...] в тригонометрии его самой известной работы, Брахмаспхута Сиддханта , [...] здесь мы находим общие решения квадратных уравнений, включая два корня, даже в тех случаях, когда один из них отрицателен ».
  46. ^ ( Boyer 1991 , «Китай и Индия» стр. 220) «Индуистская алгебра особенно примечательна своим развитием неопределенного анализа, в который Брахмагупта внес несколько вкладов. С одной стороны, в его работе мы находим правило формирования пифагорейской теории. триады, выраженные в форме m , 1/2 ( m 2 / n - n ), 1/2 ( m 2 / n + n ); но это только видоизмененная форма старого вавилонского правила, с которым он, возможно, стал привычный."
  47. ^ a b c d ( Boyer 1991 , «Китай и Индия» стр. 221) «он был первым, кто дал общее решение линейного диофантова уравнения ax + by = c , где a , b и c - целые числа. [...] Большая заслуга Брахмагупты в том, что он отдал всеинтегральные решения линейного диофантова уравнения, тогда как сам Диофант удовлетворился тем, что дал одно частное решение неопределенного уравнения. Поскольку Брахмагупта использовал некоторые из тех же примеров, что и Диофант, мы снова видим вероятность греческого влияния в Индии - или возможность того, что они оба использовали общий источник, возможно, из Вавилонии. Интересно также отметить, что алгебра Брахмагупты, как и алгебра Диофанта, была синкопирована. Сложение обозначалось сопоставлением, вычитание - помещением точки над вычитаемым, а деление - помещением делителя под делимым, как в нашей дробной системе счисления, но без черты. Операции умножения и эволюции (извлечения корней), а также неизвестные величины были представлены сокращениями соответствующих слов. [...] Бхаскара (1114 - ок. 1185), ведущий математик двенадцатого века. Именно он заполнил некоторые пробелы в работе Брахмагупты, например, дав общее решение уравнения Пелла и рассмотрев проблему деления на ноль ".
  48. ^ a b ( Boyer 1991 , «Китай и Индия», стр. 222–223) «При рассмотрении круга и сферы Лилавати также не может различать точные и приблизительные утверждения. [...] Многие из проблем Бхаскары в Ливавати и Виджа-Ганита, очевидно, были заимствованы из более ранних индуистских источников, поэтому неудивительно, что автор лучше всех справляется с неопределенным анализом ».
  49. ^ a b c ( Бойер 1991, "Арабская гегемония" с. 227) «Первый век мусульманской империи был лишен научных достижений. Этот период (примерно с 650 по 750 год) был, по сути, надиром в развитии математики, поскольку арабы еще не достигли интеллектуальных способностей. , и беспокойство об обучении в других частях мира исчезло. Если бы не внезапное культурное пробуждение в исламе во второй половине восьмого века, значительно большая часть древней науки и математики была бы потеряна. [... ] Однако именно во время халифата аль-Мамуна (809–833) арабы полностью потакали своей страсти к переводу. Говорят, что халифу приснился сон, в котором явился Аристотель, и, как следствие, аль-Мамун определил иметь арабские версии всех греческих произведений, которые он мог достать,включая ПтолемеяАльмагест и полная версия Элементов Евклида . Из Византийской империи, с которой арабы поддерживали непростой мир, греческие рукописи были получены по мирным договорам. Аль-Мамун основал в Багдаде «Дом мудрости» (Байт аль-хикма), сопоставимый с древним музеем в Александрии. Среди преподавателей был математик и астроном Мохаммед ибн-Муса аль-Хорезми, имя которого, как и имя Евклида, позже стало нарицательным в Западной Европе. Ученый, умерший примерно в 850 г., написал более полдюжины астрономических и математических работ, самые ранние из которых, вероятно, были основаны на синдхаде, пришедшем из Индии ».
  50. ^ a b ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония», стр. 234), «но работа аль-Хорезми имела серьезный недостаток, который необходимо было устранить, прежде чем она сможет эффективно служить своей цели в современном мире: необходимо было разработать символические обозначения. заменить риторическую форму. Этого шага арабы никогда не предпринимали, за исключением замены числовых слов числовыми знаками. [...] Сабит был основателем школы переводчиков, особенно с греческого и сирийского, и ему мы обязаны огромный долг за переводы на арабский язык произведений Евклида, Архимеда, Аполлония, Птолемея и Евтокия ".
  51. ^ a b Гандз и Саломан (1936), Источники алгебры аль-Хорезми , Osiris I, p. 263–277: «В каком-то смысле Хорезми больше имеет право называться« отцом алгебры », чем Диофант, потому что Хорезми первым преподает алгебру в элементарной форме, а Диофант в первую очередь занимается теорией алгебры. числа ".
  52. ^ a b ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 230) »Аль-Хорезми продолжал:« Мы уже сказали достаточно, что касается чисел, о шести типах уравнений. Теперь, однако, необходимо, чтобы мы продемонстрировали геометрически истинность тех же проблем, которые мы объяснили в числах ». Кольцо в этом отрывке явно греческое, а не вавилонское или индийское. Таким образом, существует три основных направления мысли. о происхождении арабской алгебры: один подчеркивает влияние индуизма, другой подчеркивает месопотамскую или сирийско-персидскую традицию, а третий указывает на греческое вдохновение. Истина, вероятно, станет ясной, если мы объединим три теории ».
  53. ^ ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония», стр. 228–229) «в предисловии автора на арабском языке была дана полная похвала пророку Мухаммеду и аль-Мамуну,« полководцу правоверных ».
  54. ^ ( Бойер 1991 , «Арабская гегемония» стр. 228) «Арабы в целом любили хорошие ясные аргументы от посылки до заключения, а также систематическую организацию - такие аспекты, в которых ни Диофант, ни индусы не преуспели».
  55. ^ a b ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 229) « Неясно, что именно означают термины аль-джабр и мукабала , но обычное толкование аналогично тому, что подразумевается в переводе выше. Слово аль- jabr предположительно означал что-то вроде «восстановление» или «завершение» и, кажется, относится к переносу вычтенных членов на другую сторону уравнения, что очевидно в трактате; слово muqabalah, как говорят, относится к «сокращению» или « уравновешивание "- то есть сокращение одинаковых членов на противоположных сторонах уравнения".
  56. ^ a b Rashed, R .; Армстронг, Анджела (1994), Развитие арабской математики , Springer , стр. 11–2, ISBN 978-0-7923-2565-9, OCLC  29181926
  57. ^ a b ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 229) «в шести коротких главах шести типов уравнений, составленных из трех видов величин: корней, квадратов и чисел (то есть x , x 2 и цифра). Глава I, в трех коротких пунктах, охватывает случай квадратов , равные корни, выраженная в современных обозначениях , как х 2 = 5 х , х 2 /3 = 4 х и 5 х 2 = 10 х , давая ответы x = 5 , x = 12 и x = 2соответственно. (Корень x = 0 не распознавался.) В главе II рассматривается случай квадратов, равных числам, а в главе III решаются случаи, когда корни равны числам, опять же с тремя иллюстрациями в каждой главе, чтобы охватить случаи, когда коэффициент при переменный член равен, больше или меньше единицы. Главы IV, V и VI более интересны, поскольку они, в свою очередь, охватывают три классических случая трехчленных квадратных уравнений: (1) квадраты и корни, равные числам, (2) квадраты и числа, равные корням, и (3) ) корни и числа равны квадратам ".
  58. ^ ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония», стр. 229–230) «Решения - это правила« поваренной книги »для« завершения квадрата », применяемые к конкретным случаям. [...] В каждом случае дается только положительный ответ. [...] Опять же, дается только один корень, поскольку другой является отрицательным. [...] Шесть случаев приведенных выше уравнений исчерпывают все возможности для линейных и квадратных уравнений, имеющих положительные корни ».
  59. ^ ( Бойер 1991 , «Арабская гегемония» стр. 230) «Аль-Хорезми здесь обращает внимание на тот факт, что то, что мы обозначаем как дискриминант, должно быть положительным:« Вы должны также понимать, что когда вы берете половину корней в этой форме уравнения, а затем умножьте половину на себя; если то, что происходит или является результатом умножения, меньше, чем единицы, упомянутые выше в качестве сопровождающих квадрат, у вас есть уравнение. «[...] Еще раз шаги в завершении квадрата тщательно указаны, без обоснования»,
  60. ^ ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 231) « Алгебра аль-Хорезми выдает безошибочные эллинские элементы»,
  61. ^ ( Бойер 1991 , «Арабская гегемония» стр. 233) «Некоторые проблемы аль-Хорезми дают довольно четкое свидетельство зависимости арабского языка от вавилонско-геронского направления математики. рисунок и размеры такие же ».
  62. ^ a b ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 228) «Алгебра аль-Хорезми полностью риторическая, без синкопа, найденного в греческой арифметике или в работах Брахмагупты. Четные числа были написаны скорее словами. Маловероятно, что аль-Хорезми знал о работе Диофанта, но он, должно быть, был знаком по крайней мере с астрономической и вычислительной частью Брахмагупты; однако ни аль-Хорезми, ни другие арабские ученые не использовали синкопацию или синкопию. отрицательные числа ".
  63. ^ a b c d ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 234) « Алгебра аль-Хорезми обычно рассматривается как первая работа по этому вопросу, но недавняя публикация в Турции вызывает некоторые вопросы по этому поводу. Рукопись работы Абд-аль-Хамида ибн-Тюрка, озаглавленной «Логические необходимости в смешанных уравнениях», была частью книги по Аль-Джабр ва'ль мукабала, которая, очевидно, была очень похожа на книгу аль-Хорезми и был опубликован примерно в то же время - возможно, даже раньше. Сохранившиеся главы о «Логической необходимости» дают точно такой же тип геометрической демонстрации, что и аль-Хорезми.s Алгебра и в одном случае тот же наглядный пример x 2+ 21 = 10 х . В одном отношении изложение Абд-аль-Хамада более основательно, чем изложение аль-Хорезми, поскольку он приводит геометрические фигуры, чтобы доказать, что если дискриминант отрицательный, квадратное уравнение не имеет решения. Сходство в работах этих двух людей и систематическая организация, обнаруженная в них, кажется, указывают на то, что алгебра в их время не была столь недавним развитием, как обычно предполагалось. Когда одновременно появляются учебники с обычным и упорядоченным изложением, предмет, скорее всего, значительно выходит за рамки стадии формирования. [...] Обратите внимание на упущение Диофанта и Паппа, авторов, которые, очевидно, сначала не были известны в Аравии, хотя Диофантова арифметика стала известна до конца десятого века ».
  64. ^ a b ( Дербишир, 2006 г. , «Отец алгебры», стр. 49)
  65. ^ О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Арабская математика: забытый талант?" , MacTutor Архив истории математики , Университет Сент-Эндрюс. «Алгебра была объединяющей теорией, которая позволяла рассматривать рациональные числа, иррациональные числа, геометрические величины и т. Д. Как« алгебраические объекты »».
  66. ^ Жак Сезиано, "Исламская математика", стр. 148, в Селине, Хелайне ; Д'Амброзио, Убиратан , ред. (2000), Математика в разных культурах: история незападной математики , Springer , ISBN 978-1-4020-0260-1
  67. ^ a b Берггрен, Дж. Леннарт (2007). «Математика в средневековом исламе». Математика Египта, Месопотамии, Китая, Индии и ислама: Справочник . Издательство Принстонского университета. п. 518. ISBN 978-0-691-11485-9.
  68. ^ a b ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 239) «Абу'л Вефа был способным алгебраистом, а также трионометром. [...] Его преемник аль-Кархи, очевидно, использовал этот перевод, чтобы стать арабским учеником. Диофанта - но без диофантова анализа! [...] В частности, аль-Кархи приписывают первое численное решение уравнений вида ax 2 n + bx n = c (рассматривались только уравнения с положительными корнями) »,
  69. ^ О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Абу Бекр ибн Мухаммад ибн аль-Хусейн аль-Караджи» , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
  70. ^ a b c d e ( Бойер, 1991 , «Арабская гегемония», стр. 241–242) «Омар Хайям (ок. 1050 - 1123),« создатель палаток », написал книгу по алгебреэто вышло за рамки того, что было у аль-Хорезми, и включило уравнения третьей степени. Как и его арабские предшественники, Омар Хайям предложил квадратные уравнения как арифметические, так и геометрические решения; для общих кубических уравнений, как он считал (ошибочно, как позже показал XVI век), арифметические решения невозможны; поэтому он дал только геометрические решения. Схема использования пересекающихся коник для решения кубиков ранее использовалась Менахмом, Архимедом и Альхазаном, но Омар Хайям предпринял похвальный шаг, обобщив метод на все уравнения третьей степени (имеющие положительные корни). .. Для уравнений более высокой степени, чем три, Омар Хайям, очевидно, не предполагал подобных геометрических методов, поскольку пространство не содержит более трех измерений, [...] Одним из наиболее плодотворных вкладов арабского эклектизма была тенденция к сокращению разрыва между числовой и геометрической алгеброй. Решающий шаг в этом направлении был сделан намного позже Декартом, но Омар Хайям двигался в этом направлении, когда писал: «Тот, кто считает алгебру уловкой для получения неизвестных, думал об этом напрасно. Не следует обращать внимания на то, что алгебра и геометрия различны по внешнему виду. Алгебры - это геометрические факты, которые доказаны ».Не следует обращать внимания на то, что алгебра и геометрия различны по внешнему виду. Алгебры - это геометрические факты, которые доказываются ».Не следует обращать внимания на то, что алгебра и геометрия различны по внешнему виду. Алгебры - это геометрические факты, которые доказываются ».
  71. ^ О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Шараф ад-Дин аль-Музаффар аль-Туси" , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
  72. ^ Рашед, Рошди; Армстронг, Анджела (1994), Развитие арабской математики , Springer , стр. 342–3, ISBN. 978-0-7923-2565-9
  73. ^ Berggren, JL (1990), "Инновации и традиции в Шарафуддин ат-Туси Muadalat в" Журнал Американского восточного общества , 110 (2): 304-9, DOI : 10,2307 / 604533 , JSTOR 604533 , Rashed имеет утверждал, что Шараф ад-Дин открыл производную кубических многочленов и осознал ее значение для исследования условий, при которых кубические уравнения разрешимы; однако другие ученые предложили совершенно разные объяснения мышления Шараф ад-Дина, которые связывают его с математикой, обнаруженной у Евклида или Архимеда. 
  74. ^ Victor J. Katz, Билл Бартон (октябрь 2007), "Этапы истории алгебры с последствиями для преподавания", образовательные исследования в области математики , 66 (2): 185-201 [192], DOI : 10.1007 / s10649-006 -9023-7 , S2CID 120363574 
  75. ^ Тьяллинг Дж Ипма (1995), "Историческое развитие метода Ньютона-Рафсона", SIAM Обзор 37 (4): 531-51, DOI : 10,1137 / 1037125
  76. ^ a b c О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Абу'л Хасан ибн Али аль Каласади» , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
  77. ^ ( Бойер 1991, "Евклид Александрийский, стр. 192–193)" Смерть Боэция может быть воспринята как знамение конца древней математики в Западной Римской империи, поскольку смерть Гипатии ознаменовала закрытие Александрии как математического центра; но работа продолжалась еще несколько лет в Афинах. [...] Когда в 527 году Юстиниан стал императором на Востоке, он, очевидно, почувствовал, что языческое обучение Академии и других философских школ в Афинах представляет угрозу для ортодоксального христианства; поэтому в 529 г. философские школы были закрыты, а ученые разошлись. Рим в то время вряд ли был очень гостеприимным домом для ученых, и Симплиций и некоторые другие философы искали убежища на Востоке. Они нашли это в Персии, где при царе Хосроусе они основали то, что можно было бы назвать «Афинской академией в изгнании» (Sarton 1952; p.400) ".
  78. Например, Башмакова и Смирнова (2000 : 78), Бойер (1991 : 180), Бертон (1995 : 319), Дербишир (2006 : 93), Кац и Паршалл (2014 : 238), Сезиано (1999 : 125) и Свец. (2013 : 110)
  79. ^ Декарт (1637 : 301-303)
  80. Декарт (1925 : 9–14)
  81. ^ Cajori (1919 : 698); Каджори (1928 : 381–382)
  82. ^ Eneström (1905 : 317)
  83. ^ Например Tropfke (1902 : 150). Но Густав Энестрем (1905: 316-317) показал, что Декарт в письме, написанном в 1619 году, использовал немецкий символ в явном контрасте со своим собственным x .
  84. ^ Перекрещенная цифра 1 использовалась Пьетро Катальди для обозначения первой степени неизвестного. Связь между этим условием и x приписывается Каджори Густаву Вертхайму , но Каджори (1919: 699; 1928: 382) не находит доказательств, подтверждающих это.
  85. ^ Cajori (1919 : 699)
  86. ^ См., Например, выступление Терри Мурана TED под названием «Почему 'x' - Неизвестное?» , выпущенный в 2012 году.
  87. ^ Алькала (1505)
  88. ^ Лагард (1884) .
  89. Иаков (1903 : 519).
  90. Райдер (1982) перечисляет пять трактатов по алгебре, опубликованных на испанском языке в шестнадцатом веке, в каждом из которых используется «cosa»: Аурел (1552) , Ортега (1552) , Диес (1556) , Перес де Мойя (1562) и Нуньес. (1567) . Последние две работы также сокращают cosa как « co. », Как и Puig (1672) .
  91. ^ Формы отсутствуют Алонсо (1986) , Kasten и Коди (2001) , Oelschläger (1940) , тем Испанской Королевской Академии «s онлайн диахронической корпус испанского ( Корде ), и Дэвис «ы Корпус дель Español .
  92. ^ "Почему х?" . Проверено 30 мая 2019 .
  93. ^ Струик (1969), 367
  94. ^ Эндрю Уорвик (2003) Мастера теории: Кембридж и рост математической физики , Чикаго: ISBN Чикагского университета 0-226-87374-9 
  95. ^ a b c d ( Boyer 1991 , «Арабская гегемония» стр. 228) «Диофанта иногда называют« отцом алгебры », но этот титул более уместно принадлежит Абу Абдулле бин мирсми аль-Хорезми. Это правда, что в В двух отношениях работа аль-Хорезми представляет собой отход от работы Диофанта. Во-первых, она находится на гораздо более элементарном уровне, чем тот, который находится в диофантовых проблемах, и, во-вторых, алгебра аль-Хорезми полностью риторическая, без каких-либо из них. синкопа, найденная в греческой арифметикеили в работе Брахмагупты. Четные числа записывались не символами, а словами! Вряд ли аль-Хорезми знал о работе Диофанта, но он должен был быть знаком по крайней мере с астрономической и вычислительной частью Брахмагупты; однако ни аль-Хорезми, ни другие арабские ученые не использовали синкопию или отрицательные числа ».
  96. ^ Herscovics, Николас; Линчевски, Лиора (1 июля 1994 г.). «Познавательный разрыв между арифметикой и алгеброй». Образовательные исследования по математике . 27 (1): 59–78. DOI : 10.1007 / BF01284528 . ISSN 1573-0816 . S2CID 119624121 . Это стало бы неожиданностью для аль-Хорезми, считающегося отцом алгебры (Boyer / Merzbach, 1991), который представил ее средиземноморскому миру примерно в девятом веке.  
  97. ^ Dodge, Yadolah (2008). Краткая энциклопедия статистики . Springer Science & Business Media . п. 1 . ISBN 9780387317427. Термин «алгоритм» происходит от латинского произношения имени математика IX века аль-Хорезми, который жил в Багдаде и был отцом алгебры.
  98. ^ ( Дербишир 2006 , «Отец алгебры» стр. 31) «Ван дер Варден отодвигает происхождение алгебры к более позднему моменту времени, начиная с математика аль-Хорезми»
  99. ^ ( Дербишир 2006 , «Отец алгебры» стр. 31) «Диофант, отец алгебры, в честь которого я назвал эту главу, жил в Александрии, в Римском Египте, в 1-м, 2-м или 3 век н.э. "
  100. ^ Дж. Сезиано, К. Фогель, «Диофант», Словарь научной биографии (Нью-Йорк, 1970–1990), «Диофант не был, как его часто называют, отцом алгебры».
  101. ^ ( Дербишир 2006 , «Отец алгебры» стр. 31) «Курт Фогель, например, пишет в« Словаре научной биографии » , считает работу Диофанта не намного более алгебраической, чем у старых вавилонян»
  102. ^ ( Бойер 1991 , «Арабская гегемония» стр. 230) «Шесть случаев приведенных выше уравнений исчерпывают все возможности линейных и квадратных уравнений, имеющих положительный корень. Изложение аль-Хорезми было настолько систематическим и исчерпывающим, что его читатели, должно быть, мало что знали. трудности в освоении решений ".
  103. ^ Кац, Виктор Дж. (2006). «ЭТАПЫ ИСТОРИИ АЛГЕБРЫ С ПРИМЕНЕНИЯМИ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ» (PDF) . ВИКТОР КАЦ, Университет округа Колумбия, Вашингтон, округ Колумбия, США : 190. Архивировано из оригинального (PDF) 27 марта 2019 года . Проверено 6 августа 2019 г. - через Университет округа Колумбия, Вашингтон, округ Колумбия, США. Первый настоящий текст по алгебре, который до сих пор сохранился, - это работа Мохаммада ибн Мусы аль-Хорезми по аль-Джабру и аль-Мукабала, написанная в Багдаде около 825 года.

Ссылки [ править ]

  • Алькала, Педро де (1505 г.), De lingua arabica , Гранада (издание Поля де Лагарда, Геттинген: Арнольд Хойер, 1883 г.)CS1 maint: location (link)
  • Алонсо, Мартин (1986), Испанский язык средневековья , Саламанка: Понтификационный университет Саламанки
  • Аурел, Марко (1552 г.), Libro primero de arithmetica algebratica , Валенсия: Жоан де Мей
  • Башмакова И. , Смирнова Г. (2000) Начало и эволюция алгебры , Математические изложения Дольчиани 23. Перевод Эйба Шеницера. Математическая ассоциация Америки.
  • Бойер, Карл Б. (1991), История математики (второе изд.), John Wiley & Sons, Inc., ISBN 978-0-471-54397-8
  • Бертон, Дэвид М. (1995), История математики Бертона: Введение (3-е изд.), Dubuque: Wm. К. Браун
  • Бертон, Дэвид М. (1997), История математики: Введение (третье изд.), McGraw-Hill Companies, Inc., ISBN 978-0-07-009465-9
  • Каджори, Флориан (1919), «Как x стал обозначать неизвестное количество» , School Science and Mathematics , 19 (8): 698–699, doi : 10.1111 / j.1949-8594.1919.tb07713.x
  • Кахори, Флориан (1928), История математических обозначений , Чикаго: Публикация открытого суда, ISBN 9780486161167
  • Кук, Роджер (1997), История математики: краткий курс , Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-18082-1
  • Дербишир, Джон (2006), Неизвестное количество: Реальная и воображаемая история алгебры , Вашингтон, округ Колумбия: Джозеф Генри Пресс, ISBN 978-0-309-09657-7
  • Декарт, Рене (1637), La Géométrie , Leyde: Ян Мэр. Онлайн 2008 изд. Л. Херманна, Проект Гутенберг.
  • Декарт, Рене (1925), Геометрия Рене Декарта , Чикаго: Открытый суд, ISBN 9781602066922
  • Диес, Хуан (1556 г.), Sumario compendioso de las quentas de plata y oro que en los reynos del Piru son needsarias a los mercaderes: y todo genero de tratantes, con algunas reglas tocantes al arithmetica , Мехико
  • Энестрем, Густав (1905), "Kleine Mitteilungen" , Bibliotheca Mathematica , Ser. 3, 6 (онлайн-доступ только в США)
  • Флегг, Грэм (1983), Числа: их история и значение , публикации Dover, ISBN 978-0-486-42165-0
  • Хит, Томас Литтл (1981a), История греческой математики, Том I , Дуврские публикации, ISBN 978-0-486-24073-2
  • Хит, Томас Литтл (1981b), История греческой математики, Том II , Дуврские публикации, ISBN 978-0-486-24074-9
  • Джейкоб, Георг (1903), «Восточные элементы культуры на Западе» , Годовой отчет попечительского совета Смитсоновского института [...] за год, закончившийся 30 июня 1902 года : 509–529
  • Kasten, Lloyd A .; Коди, Флориан Дж. (2001), Предварительный словарь средневекового испанского языка (2-е изд.), Нью-Йорк: латиноамериканская семинария средневековых исследований
  • Кац, Виктор Дж .; Паршалл, Карен Хунгер (2014), Укрощение неизвестного: история алгебры с древности до начала двадцатого века , Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press, ISBN 978-1-400-85052-5
  • Лагард, Поль де (1884), "Woher stammt das x der Mathematiker?" , Mittheilungen , 1 , Goettingen: Dieterichsche Sortimentsbuchhandlung, стр. 134–137.
  • Нуньес, Педро (1567), Libro de algebra en arithmetica y geometria , Антверпен: Арнольдо Биркман
  • Oelschläger, Виктор Р. Б. (1940), Средневековый испанский список слов , Мэдисон: Университет Висконсина Press
  • Ортега, Хуан де (1552), Tractado subtilissimo de arismetica y geometria , Гранада: Рене Рабут
  • Перес де Мойя, Хуан (1562 г.), Aritmética práctica y especulativa , Саламанка: Матиас Гаст
  • Пуч, Андрес (1672 г.), Arithmetica especulativa y Practica; y arte de algebra , Барселона: Антонио Лакаваллерия
  • Райдер, Робин Э. (1982), Библиография ранней современной алгебры, 1500-1800 , Беркли: статьи Беркли по истории науки
  • Сесиано, Жак (1999), Введение в историю алгебры: решение уравнений от месопотамских времен до эпохи Возрождения , Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество, ISBN 9780821844731
  • Стиллвелл, Джон (2004), Математика и ее история (второе издание), Springer Science + Business Media Inc., ISBN 978-0-387-95336-6
  • Свец, Фрэнк Дж. (2013), Европейское математическое пробуждение: путешествие по истории математики, 1000-1800 (2-е изд.), Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications, ISBN 9780486498058
  • Tropfke, Johannes (1902), Geschichte der Elementar-Mathematik in systematischer Darstellung , 1 , Лейпциг: Von Veit & Comp.

Внешние ссылки [ править ]

  • «Комментарий шейха Ислама Закария аль-Ансари на стихотворение Ибн аль-Хаима о науке алгебры и балансировки, названный Богоявлением Творца в объяснении убедительности», в котором представлены основные концепции алгебры, относящиеся к 15 веку, из World Digital Библиотека .