数学方程模板讲解(数学世界漫游指南)

在中国古代,并不用符号来表示未知数,而是用筹算来解方程,这里就可以看出我国古代数学还是以算术为主要应用思路,解决数学问题更强调计算。这种强调“算”的方式一直用到宋末元初,“算”的应用达到了一个瓶颈,直到李治发明了“天元术”,用“元”来代替未知数,用“立天元”来表示设未知数,其应用方法与我们现在的代数方法原理是相同的,只是将x换成了汉字“元”。到了元朝朱世杰时,他更进一步,将“元”的概念进一步拓展,用“天”、“地”、“人”、“物”表示四个未知数。

数学方程模板讲解(数学世界漫游指南)(1)

我们在初中数学做二元一次方程组时,采用的常规方法是“消元法”,消去的那个“元”,就是未知数,很多同学第一次听到“消元法”时,不明白为什么叫“消元”,不教叫“消未知数”。其根本原因也是我们在现代科学中强调了一些我们国家特有的叫法,比如 “勾股定理”和“毕达哥拉斯定理”,再比如“平面直角坐标系”和“笛卡尔坐标系”。

在西方,古希腊时代的丢番图就已经开始用字母来表示未知数;1559年,法国数学家彪特开始用A、B、C表示不同的未知数;发明鼎鼎大名“韦达定理”的数学家“韦达”在1591年提出用A、E、I等元音字母表示未知数,直到1637年,大数学家笛卡儿在《几何学》中才开始始用x、y、z表示未知数。

数学方程模板讲解(数学世界漫游指南)(2)

这里插一句,方程不是代数吗,为什么笛卡儿在会在一本几何书中讲代数呢?

笛卡儿发明的坐标系用xyz三个字母代表了三个不同方向、互相垂直、共交于0点的数轴,形成平面直角坐标系。正因为如此,他把代数中的很多问题就可以映射到图形上来,开创了解析几何,x在坐标系中代表了那根从左到右平等于我们两个眼睛的数轴,同时也赋与了他代数意义,一个函数在平面直角坐标系中就是一个或多个曲线构成的图形,而这个图形与x轴的交点,就是方程的解。

多年以前的初中数学是把代数与几何割裂开的,正因为割裂的思维,所以很多同学代数学得挺好,几何也不错,但是一到高中开始学习解析几何,将代数与几何融为一体时,很多同学就无所适从,学得很辛苦。所以从初中的一开始现在的数学课本就把代数和几何结合在一起,其实是很有好处的。

老驴我在中学阶段的感悟,就是代数和几何是不分家的,数学的方法用在物理上更有效。

数学方程模板讲解(数学世界漫游指南)(3)

我们知道古希腊的数学成就是建立在两河流域(美索不达米亚)、古埃及、古印度、古阿拉伯等文明的基础上的。特别是在黑暗中世纪时,古希腊的诸多学说纷纷失传,而在东方的阿拉伯则相对比较完好地保存了下来。大约在十三世纪,欧洲学者将古希腊的很多学术专著又从阿拉伯引入欧洲,开始正常的学术研究,才爆发了文艺复兴运动,才有了现代欧洲灿烂的文明,数学也是一样。

上面我们说到从笛卡儿开始使用x作为方程(函数)的未知数(变量)。其实在阿拉伯,是用SHeenlan表示“已知数”,加了一个词缀后用“al-SHeenlan”表示未知数。传到欧洲的时候,因为西班牙人无法发出一些我们现在叫“大舌头音”的音节,也就是“al-SHeenlan”里面的“SH”,于是就用就用了希腊字母x来代替了“al-SHeenlan”(未知数),取义于希腊文xenos,代表未知的意思,于是X就成为了未知数,读音是/kaɪ/,和中文“开”差不多。

数学方程模板讲解(数学世界漫游指南)(4)

欧洲那个年代流行的通用语是拉丁语,数学里面的x也就顺势变成了拉丁文的x(aiks或iks),再到我们现在用英文x(aiks)。

现在的x已经被赋与了除数学外更多的意义,用来表示神秘和未知,像《X档案》、《X战警》,中文里X还代表不方便明说的“某”,比如张XX,XX大酒店,广东省XX市等等。

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