《九章算术》应是流传到现在的,中国最早的一部数学专门著作,因为汉代的《周髀算经》虽是最早的数学著作,但同时也是天文学的作品,所以称不上是 “专门”。自周代和秦代以来,中国古代的数学开始形成,经汉代的进一步发展,已成为了一个体系,而《九章算术》便是标志着这一个体系的形成。它除了是总结了几个世纪的先哲圣贤的心血结晶外,还影响了后来中国的数学发展。
《九章算术》的内容丰富,而且大多和实际生活密切联系。这些密切联系实际生活的题材,反映出中国古代先贤的智能,同时也显出古代中国数学的研究多以实用性为主。
事实上,《九章算术》是用问题集的形式编写,全书分“九章”,共246个问题。通常在举出了一个或几个问题之后,总是列出求解这个问题或这些问题的一般方法,这是《九章算术》所采用的叙述方式。从这一种叙述方式可以看出它主要使用了归纳的方法。而这些问题,一方面可以作为读者理解后面的一般解法的例题,另一方面也可以作为把一般解法用来解决各种实际问题的例题。这种问题集的形式,对后来中国古代数学著作的影响很大,大多数的中国古代数学著作也是用这种形式写成的。
但因为《九章算术》中只是列出了例子及一般的算法,却很少有任何解释和说明,所以有很多人曾为《九章算术》作注,以补充这一点。而有些注解给《九章算术》的算法提出了简括的证明,证明了些算法的正确性。同时,这些为《九章算术》作注的人,也透过这个途径来展开自己的研究工作,当中较有名的便是刘徽、李淳风和祖冲之等。
这部《九章算术》如此多采多姿,究竟是谁的著作呢?这个问题的答案是不可肯定的。从刘徽为《九章算术》作注时的序中可见,在那时候经已说不清楚《九章算术》是由哪个时代,以及谁人编纂了,但同时由序言所知《九章算术》是在周秦以来中国古代数学的基础上逐渐发展、积累,又经过张苍和耿寿昌等人的增删修补而最后成书的。
《九章算术》曾流传到朝鲜和日本,对当地的古代数学的发展有很大的影响。后来,这部中国古代数学的重要著作受到了世界各国科学界的重视。《九章算术》的成就可分成算术、几何和代数三方面,而这些成就不仅在中国数学史上是辉煌灿烂的一页;即使放在世界数学史中,这些成就也是十分杰出的。
《九章算术》的成书年代名家各说不一,约在公元50至100年间,书中系统地总结了战国、秦、汉以来的数学成就,共收集了246个数学的应用问题和各个问题的解法,列为九章,可能是所有中国数学著作中影响最大的一部。
第一章,“方田”:
平面图形面积的量法及算法,如矩形、三角形、圆、弧形、环形等的田地的求积公式,及分数算法,包括加减乘除法、约分﹝将分母,分子用辗转相除法求出它的最大公约数再作约分﹞、分数大小的比较及求几个分数的算术平均数等。
第二章,“粟米”:
各种粮食交换之间的计算,讨论比例算法。
第三章,“衰分”:
比例分配问题。
第四章,“少广”:
多位数开平方,开立方的法则。
第五章,“商功”:
立体形体积的计算。
第六章,“均输”:
处理行程和合理解决征税的问题,尤其是与人民从本地运送谷物到京城交税所需的时间有关的问题,还有一些与按人口征税有关的问题,其中还夹杂着衰分、比例及各种杂题。
第七章,“盈不足”:
算术中的盈亏问题的算法,实际上就是现在的线性插值法,它还有许多名称,如试位法、夹叉求零点、双假设法等。
第八章,“方程”:
有关一次方程组的内容,最后还有不定方程。将方程组的系数和常数项用算筹摆成「方程」,这是《九章算术》中解多一次方程组的方法,而整个消元过程则相当于代数中的线性变换。在方程章里提出了正负数的不同表示法和正负数的加减法则。
第九章,“勾股”:
专门讨论用勾股定理解决应用问题的方法。
《九章算术》的出现,标志着我国古代数学体系的正式确立,当中有以下的一些特点:1.是一个应用数学体系,全书表述为应用问题集的形式;2.以算法为主要内容,全书以问、答、术构成,“术”是主要需阐述的内容;3.以算筹为工具。
《九章算术》取得了多方面的数学成就,包括:分数运算、比例问题、双设法、一些面积、体积计算、一次方程组解法、负数概念的引入及负数加减法则、开平方、开立方、一般二次方程解法等。《九章算术》的思想方法对我国古代数学产生了巨大的影响。自隋唐之际,《九章算术》已传入朝鲜、日本,现在更被译成多种文字。