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【朱世杰】朱世杰简介_朱世杰的贡献

朱世杰

人物简介   朱世杰是元朝著名数学家、教育家,被誉为“中世纪世界最伟大的数学家”,且终身从事数学教育。朱世杰著有《算学启蒙》和《四元玉鉴》等作品,创造“四元术”、“垛积法”与“招差术”等,在世界数学史上贡献巨大,将中国古代数学推向更高的境界。

生平经历
  元统一中国后,朱世杰曾以数学家的身份周游各地20余年,向他求学的人很多,他到广陵(今扬州)时“踵门而学者云集”。他全面继承了前人数学成果,既吸收了北方的天元术,又吸收了南方的正负开方术、各种日用算法及通俗歌诀,在此基础上进行了创造性的研究,写成以总结和普及当时各种数学知识为宗旨的《算学启蒙》(3卷),又写成四元术的代表作--《四元玉鉴》(3卷),先后于:1299年和1303年刊印.《算学启蒙》由浅入深,从一位数乘法开始,一直讲到当时的最新数学成果――天元术,俨然形成一个完整体系。
  书中明确提出正负数乘法法则,给出倒数的概念和基本性质,概括出若干新的乘法公式和根式运算法则,总结了若干乘除捷算口诀,并把设辅助未知数的方法用于解线性方程组。《四元玉鉴》的主要内容是四元术,即多元高次方程组的建立和求解方法.秦九韶的高次方程数值解法和李冶的天元术都被包含在内。
  在宋元时期的数学群英中,朱世杰的工作具有特殊重要的意义.如果把诸多数学家比作群山,则朱世杰是最高大、最雄伟的山峰.站在朱世杰数学思想的高度俯嫩传统数学,会有"一览众山小"之感.朱世杰工作的意义就在于总结了宋元数学,使之在理论上达到新的高度.这主要表现在以下三个领域.首先是方程理论.在列方程方面,蒋周的演段法为天元术作了准备工作,他已具有寻找等值多项式的思想,洞渊马与信道是天元术的先驱,但他们推导方程仍受几何思维的束缚,李冶基本上摆脱了这种束缚,总结出一套固定的天元术程序,使天元术进入成熟阶段.在解方程方面,贾宪给出增乘开方法,刘益则用正负开方术求出四次方程正根,秦九韶在此基础上解决了高次方程的数值解法问题.至此,一元高次方程的建立和求解都已实现.而线性方程组古已有之,所以具备了多元高次方程组产生的条件.李德载的二元术和刘大鉴的三元术相继出现,朱世杰的四元术正是对二元术、三元术的总结与提高.由于四元已把常数项的上下左右占满,方程理论发展到这里,显然就告一段落了.从方程种类看,天元术产生之前的方程都是整式方程。
  从洞渊到李冶,分式方程逐渐得到发展.而朱世杰,则突破了有理式的限制,开始处理无理方程.其次是高阶等差级数的研究.沈括的隙积术开研究高阶等差级数之先河,杨辉给出包括隙积术在内的一系列二阶等差级数求和公式.朱世杰则在此基础上依次研究了二阶、三阶、四阶乃至五阶等差级数的求和问题,从而发现其规律,掌握了三角垛统一公式.他还发现了垛积术与内插法的内在联系,利用垛积公式给出规范的四次内插公式.第三是几何学的研究.宋代以前,几何研究离不开勾股和面积、体积.蒋周的《益古集》也是以面积问题为研究对象的.李冶开始注意到圆城因式中各元素的关系,得到一些定理,但未能推广到更一般的情形.朱世杰不仅总结了前人的勾股及求积理论,而且在李冶思想的基础上更进一步,深入研究了勾股形内及圆内各几何元素的数量关系,发现了两个重要定理--射影定理和弦幂定理.他在立体几何中也开始注意到图形内各元素的关系.朱世杰的工作,使得几何研究的对象由图形整体深入到图形内部,体现了数学思想的进步。
 
朱世杰的故事
  13世纪末,历经战乱的祖国为元王朝所统一,遭到破坏的经济和文化又很快繁荣起来。蒙古统治者为了兴邦安国,便尊重知识,选拔人才,把各门科学推向新的高峰。有一天,风景秀丽的扬州瘦西湖畔,来了一位教书先生,在寓所门前挂起一块招牌,上面用大字写着:“燕山朱松庭先生,专门教授四元术”。不几天,朱世杰门前门庭若市,求知者络绎不绝,就在朱世杰在接待学生报名之时,突然一声声叫骂声引起他的注意。只见一穿绸戴银半老徐娘,追着一年轻的姑娘,边打边骂:“你这贱女人,大把的银子你不抓,难道想做大家闺秀,只怕你投错了胎,下辈子也别想了。”那姑娘被打得皮开肉绽,连内身衣服都被撕坏了。姑娘蜷成一团,任凭她打,也不跟她回去。朱世杰路见不平,便上前询问,那半老徐娘见冒出一个爱管闲事之人,就嘲笑道:“你难道想抱打不平,你送上50两银子,这姑娘就归你了!”朱世杰见此情景,大怒道:“难道我掏不出50两银子。光天化日之下,竟胡作非为,难道没有王法不成?”那半老徐娘讽刺道:“你这穷鬼,还谈什么王法,银子就是王法,你若能掏出50两银子,我便不打了。”
  朱世杰愤怒已极,从口袋里抓出50两银子,摔在半老徐娘面前,拉起姑娘就回到自己的教书之地。原来,那半老徐娘是妓女院的鸨母,而这姑娘的父亲因借鸨母的10两银子,由于天灾,还不起银子,只好卖女儿抵债。今天碰巧遇上朱世杰,才把姑娘救出苦海。后来,在朱世杰的精心教导下,这姑娘也颇懂些数学知识,成了朱世杰的得力助手,不几年,两人便结成夫妻。所以,扬州民间至今还流传着这样一句话:元朝朱汉卿,教书又育人。救人出苦海,婚姻大事成。
 
朱世杰的贡献
  朱世杰的主要贡献是创造了一套完整的消未知数方法,称为四元消法。这种方法在世界上长期处于领先地位,直到18世纪,法国数学家贝祖(Bezout)提出一般的高次方程组解法,才超过朱世杰。除了四元术以外,《四元玉鉴》中还有两项重要成就,即创立了一般的高阶等差级数求和公式及等间距四次内插法公式,后者通常称为招差术.此书代表着宋元数学的最高水平,美国科学史家萨顿(G.Sarton)称赞它“是中国数学著作中最重要的一部,同时也是中世纪的杰出数学著作之一”。朱世杰处于中国传统数学发展的鼎盛时期,当时社会上“尊崇算学,科目渐兴”,数学著作广为传播。
  对多元高次方程组解法、高阶等差级数求和,高次内插法都有深入研究,他著有《算学启蒙》(1299年)、《四元玉鉴》(1303年)各3卷,在后者中讨论了多达四元的高次联立方程组解法,联系在一起的多项式的表达和运算以及消去法,已接近近世代数学,处于世界领先地位,他通晓高次招差法公式,比西方早四百年,中外数学史家都高度评价朱世杰和他的名著《四元玉鉴》。
  从天元术推广到二元、三元和四元的高次联立方程组,是宋元数学家的又一项杰出的创造。留传至今,并对这一杰出创造进行系统论述的是朱世杰的《四元玉鉴》。《四元玉鉴》成书于1303年。全书共3卷,24门,288问,主要论述高次方程组的解法(这也是朱世杰的最大贡献)、高阶等差级数求和以及高次内插法等内容。是流传至今且对四元术进行系统论述的重要代表作。
 
历史评价
  “燕山朱松庭先生”,是元朝时代的一位杰出的数学家。所写的《四元玉鉴》和《算学启蒙》,是中国古代数学发展进程中的一个重要的里程碑,是中国古代数学的一份宝贵的遗产。13世纪中叶,朱世杰除了接受北方的数学成就之外,他也吸收了南方的数学成就,尤其是各种日用算法、商用算术和通俗化的歌诀等等。
  朱世杰曾“周游四方”,莫若(古代数学家)序中有“燕山松庭朱先生以数学名家周游湖海二十余年矣。四方之来学者日众,先生遂发明《九章》之妙,以淑后图学,为书三卷……名曰《四元玉鉴》”,祖颐后序中亦有“汉卿名世杰,松庭其自号也。周流四方,复游广陵,踵门而学者云集”。经过长期的游学、讲学等活动,终于在1299年和1303年,在扬州,刊刻了他的两部数学杰作——《算学启蒙》和《四元玉鉴》。杨辉书中的归除歌诀在朱世杰所著《算学启蒙》中有了进一步的发展。
  清罗士琳认为:“汉卿在宋元间,与秦道古(即秦九韶)、李仁卿可称鼎足而三。道古正负开方,汉卿天元如积皆足上下千古,汉卿又兼包众有,充类尽量,神而明之,尤超越乎秦、李之上”。清代数学家王鉴也说:“朱松庭先生兼秦、李之所长,成一家之著作”。朱世杰全面继承了并创造性地发扬了天元术、正负开方法等秦、李书中所载的数学成就之外,还囊括了杨辉书中的日用、商用、归除歌诀之类与当时社会生活密切相关的各种算法,并作了新的发展。
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