国际奥数包揽金牌:中国人的数学,为何这么厉害?
《史记·留侯列传》中,记载了郦食其劝说刘邦封立六国、张良分析理由并加以阻止的场景,当刘邦兴致勃勃对张良讲述郦食其的观点时,张良答道:“臣请藉前箸为大王筹之。”随即用筷子充当算筹,为刘邦一一数出利弊,这一幕被称为“运筹借箸”。“运筹”原本指用算筹计算,衍生出经略谋划之意,“运筹帷幄之中,决胜千里之外”,就是刘邦后来对张良的评价。现代应用数学学科中的Operations Research引入中国时,也被译为“运筹学”。
在我国古代,数学通常被称为“算学”。算筹——形如筷子的小棍,是先人使用数千年的“计算器”,其运用法则蕴含着中国古代数学中基本的位值思想、表达形式和计算方法,影响不可谓不深远。尽管随着时间推移,算筹在元代以后逐渐淡出,但在它基础上衍生出的算盘和“苏州码”沿用至近现代。
算筹:演天地之数
算筹又名算子、筹策,它究竟在何时出现已不可考。《易经》记载:“上古结绳而治。”可以看作一种最原始的记录事件兼计数方式,其他古文明中亦有应用。在此基础上,先民逐渐研制出更便于使用的计算工具。
南美洲印加人曾用于记事的“奇普”(Quipu),是将多根打结的绳子系在同一根横向绳索的下方,不同形状的绳结可以代表不同数字,也可以用来计算总数,不同颜色则代表时间、物品等复杂信息。
《史记·历书》记载:“黄帝使羲和占日,常仪占月,臾区占星气,伶伦造律吕,大桡作甲子,隶首作算数,容成综此六术而著调历。”虽然隶首为上古传说中的人物,但也可一窥“算数”历史之悠久,并且是为满足人民的实用需求而诞生的。
晋代人整理的《逸周书》中有“卑辞而不听,□财而无枝”之语,有研究者认为,“枝”指的是周代使用的算筹雏形。早期的算筹可能是使用取材方便的竹棒、树枝随意为之,“算”“筹”“策”等字都体现出它的质地。用来盛算筹的容器,叫做“中”,《周礼》中记载“凡射事,饰中,舍算”,后世有注“中,所以盛算也”,它很可能也是竹子制成的筒状容器。
在春秋时期,算筹的使用已经相当普遍,《论语》中有“斗筲之人,何足算也”,《老子》也提到“善计者不用筹策”。1954年,在湖南左家公山的楚国墓葬里出土了40根竹算筹,是目前已知最早的算筹实物。在《汉书·律历志》中,明确了它的制作规范:“其算,法用竹,径一分,长六寸,二百七十一枚而成六觚,为一握。”换算成今天常用的单位,就是直径约0.23厘米、长约13.8厘米的直棒,一套共271根,叫做“一握”,可以放在一个六边形的容器里。
古人常用的算筹除了竹制,亦有金属制、骨制、玉石制。横截面不仅有圆形,也有不易滚动的长方形。《晋书·王戎传》中,用“每自执牙筹,昼夜算计”描述王戎“积实聚钱”的勤奋程度。宋代《邵氏闻见后录》描写了略为灵异的一幕:“盗夜发咸阳原上古墓,有火光出,用剑击之,铿然以坠,视之,白玉帘也。岂至宝久埋藏欲飞去邪?既击碎之,有中官取以作算筹。”古人用帘,需能随意舒卷,因此白玉帘可能不是整片的白玉,而是由多条磨细的玉棒连缀而成,正适合做算筹。
古人为了携带方便,通常将算筹放在一个布袋里,挂在腰带上,这个布袋亦名“算袋”。《旧唐书·舆服志》规定,“一品以下文官并带手巾算袋”。连海中的乌贼也因为外形略似有飘带的袋子,被古人认为“秦皇东游,弃算袋于海,化为此鱼”。
我国胶州湾以南的海域有一种珊瑚纲无脊椎动物沙箸海鳃(Virgularia sp.),因为躯干主体部位呈细长笔直的圆柱形,很像一根算筹,古人称之为“越王余算”,并创造了相关传说:“昔晋安越王渡南海,将黑角白骨作算筹,其有馀者,弃于水中而生此,故叶白者似骨,黑者似角。
纵横布筹,算无遗策
算筹应当如何表达数字和做计算?或许有人会联想起一个经典的笑话:老师教学生写字,讲“‘一’字画一横,‘二’字画两横,‘三’字画三横”,学生马上觉得自己都学会了。父亲让他给姓“万”的人写封信,他画了一天还没画完道道。
看上去像一根根小棍的算筹,要怎么表达数字呢?难道也像这个故事里的学生那样,表达数字“一”摆一根,数字“十”摆十根,数字“万”摆一万根吗?其实,古代的算筹记数依据是“位值制”记数法,即每个数字所表达的数值不仅取决于它本身,而取决于它在记数中所处的位置,这样就能够用较少的符号表达较大的数。算筹的位值制记数法建立在十进制基础上,即每满十数进位,相比于二十进制、六十进制,这种进位制的应用最广泛,我们今天使用的运算法则也是基于十进制的。
至迟在春秋时期,我国的十进位值制已经成熟。《墨子·经下》中提到:“一少于二,而多于五,说在建。”意思是,如果一和二都位于个位,一比二小;但如果一位于十位及以上,它代表的数字就比位于个位的五大。《左传·襄公三十年》记载,晋国绛县老人自称“臣生之岁,正月甲子朔,四百有四十五甲子矣,其季于今,三之一也”。意思是他出生以来经历了445个甲子日,最后一个甲子日是20天前。官吏询问大臣他应该有多少岁,师旷说:“73年。”史赵则给出了一个字谜:“亥有二首六身,下二如身,是其日数也。”答案也是73年。“亥”字的篆体上有二横,下面是三个“人”字,形同“六”字,如果把上面的“二”移到下方,就成了“二六六六零”,将天数折合为年就是73年。(如果是2666天,和现实不符)
约成书于公元3世纪前的《孙子算经》记载了基本的算筹记数法则:“凡算之法,先识其位。一纵十横,百立千僵,千十相望,万百相当。”
“一纵十横,百立千僵”直观地说明了算筹采用的纵式和横式两种记数方法,个位用纵式,十位用横式,百位再用纵式……这样相邻数位纵横交替摆放,避免数位太多时发生混淆。从1到5的数字可以直接摆放对数目的算筹,如果要用算筹表达从6到9的数字,则不需要摆和数字一样多的根数,而是先摆一根代表5,再在和它垂直交叉的方向放上1到4根,就可以分别代表从6到9的数字。算筹中没有表达“零”的字符,用空位代替0。《夏侯阳算经》概括为“满六已上,五在上方,六不积算,五不单张”。
算筹摆位的时候,高位在左,低位在右,和现代的阿拉伯数字相同。如果要摆数字“71824”,并不需要摆71824根,只需要在个位摆4根,十位摆2根,百位摆8根,千位摆1根,万位摆7根就可以。因此,现代认为,“算筹系统是世界上唯一只用一个符号的组合,表示任何十进位数字的系统”。
与之相比,其他古文明中的记数法则显得较为繁琐。比如,以古埃及的数字形式表达“3244”,需要写3个表达1000的文字、2个表达100的文字、4个表达10的文字和4个表达1的文字,并且外形各不相同。古希腊数字则是用不同的字母表达从1到9的数、10到90的十位数和从100到900的百位数,在书写数字时,将对应的字母写在一起,如写“241”就是将代表200的σ、代表40的μ和代表1的α三个字母并列。如果数字较大,则不利于计算和记录得数。
石刻上左栏中间表达数字为2,中下为2/3,底部为1/12;中栏中间表达数字为60,右栏顶部为1/30,中间为1/40。
用算筹做加法、减法,是按照从左到右的顺序,从高位到低位逐位相加、相减,随着加减的结果及时摆出对应位上的算筹,也可以直接在被加或被减的数字上操作,把每位数的结果摆成新的。乘除法也类似,以乘法为例,古人的做法是“上下相乘,实居中央”,先把乘数和被乘数按上下位置摆好,按从左到右的顺序用上面的数的第一位乘下面数的每一位,把乘得的积摆在上下两数中间,然后去掉上面的数的第一位,把下面的数往右移动一位;再用上面数的第二位乘下面数的每一位,把结果和中间的乘积相加……这样以此类推,直到计算完成。做除法是将被除数放中排,除数放下排,商数放上排,余数放在最下一排,刘徽《九章算术注》中定义,在上的筹称“实”,在下的筹称为“法”。
如果用算筹做涉及负数的计算,可以将算筹涂上不同的颜色,宋代使用红色的算筹表示正数、黑色的表示负数;如果使用同色算筹,就在数字最后一位斜放一根,以示区分。做小数计算的话,要将小数部分和整数部分区分开,南宋秦九韶采用的方式是在个位数下记单位名称,比如要计算天数,就在个位数下面标一“日”字。元代刘瑾则将小数部分整体下移一格。做分数计算时,和现代的分数表达形式一样上下摆放,《孙子算经》称在上的筹为“子”,在下的筹为“母”,这就是“分子”“分母”的由来。
算筹能够将每一步的计算结果清晰地表达出来,甚至连视力有障碍的人也能熟练运用它做计算,《梦溪笔谈》里记载了一位擅长算筹的盲人卫朴,“大乘除皆不下照位,运筹如飞,人眼不能逐。人有故移其一算者,朴自上至下手循一遍,至移算处,则检正而去”。体现出中国传统数学解决问题的“机械化”特点,即每一步骤都具有固定程序。除了四则运算,算筹还可以用来做开方、开立方,解高次方程、四元方程等,自先秦至宋代的诸多领先当时世界的数学成就,都离不开算筹的助力。作为我国古代数学的基石,它在推演历法、修建工程、计算人口和赋税等方面都发挥了重要作用。

【儿童暑期充电!8部央视力荐高分纪录片】探索人文历史,领略山河壮阔,一部好的纪录片,能让孩子知识暴涨,眼界和格局都炸裂❗
《微观历史秀》《字从遇见你》《中国古诗词动漫》……这些宝藏纪录片,你都看过吗?️
暑假带着孩子待在小鬼当家亲子帐篷里,看着纪录片,足不出户看遍世界!
抓紧安排起来!
#50部宅家必看的宝藏纪录片##亲子教育# @人民日报
[冲刺]9图高口碑纪录片片单↓↓↓

#中国小孩国色羽绒# #锦上添彩#
看遍世间繁华,方知国色倾城
从古诗词,感受东方的审美和哲学智慧
从色彩,感受蕴含其中的每一缕诗意


中国小孩,国色羽绒,从芯出发❤️
【互动】转赞评,一起选出你心中的最美国色吧[爱你],随机抽取2位宝贝送出玩偶包哦~ ​ https://t.cn/A6aYcz52


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 中午我司机段师傅带我们去吃了一顿湘菜,大叔为了和老板凑近户还说自己是湘潭人,但是啊祥因为不能吃河虾而没有怎么吃点的菜。她的吃辣力明明还可以,但每次都要这么点,更
  • 40、我想包揽无限星光,带着不淆世俗的圣洁,做你的月亮。 14、你剥开一个很酸的橘子而感到后悔了 可对橘子来说 那就是它的一切 15、机场比婚礼的殿堂见
  • 9接下来唱完‘无论是哪里都一起去吧,感触到我吧’剧情里9就直接准备跳下钟塔了……最后三个人一起合唱‘梦中愿与你’唱完810就把9抓住了,9倒吊在空中大笑www怎
  • 然后每次都要被说浪费[doge]让每次都hin开心[doge]【你麻麻也要节日快乐哦」「哈哈哈哈哈哈哈我不是吐槽过很多次我妈很爱放大声听我的歌,然后听着听着自己
  • !!
  • 打了破伤风针后留观时间点,陪着儿子对院内设施进行了全面的认识[嘻嘻]并再次与儿子约定我们都要各自照顾好自己,因为不管谁受伤我们都会难过,身体健康才能享受生活的美
  • 我他妈真的心态炸裂想骂人 下了班好不容易有了自己的时间 我还要花时间回微信牺牲自己的时间去社交 心态上是宁可一个人盯天花板干瞪眼儿也懒得打开社交软件如果不是有
  • #高伟光高伟光高伟光#一、有时候直接问我我能够告诉你的都会告诉你,我不想说不想看不回复你的绝对有我自己的原因。说一些我不想说的事情,我也不想和谁聊天。
  • 晚安[月亮] #今日立冬# 半年前江之北的同事,中午特地趋车跨江来到江宁看我[2022];离开三年多的部门昨天突然在小群里一起发祝福[2022];十二年前一起
  • !VBN77《颜汐叶谦言》颜汐叶谦言《颜汐叶谦言》颜汐叶谦言《顶流被我鸽后,他将我曝光了》宋栖简寒舟《顶流被我鸽后,他将我曝光了》宋栖简寒舟《顾少,夫人被你宠野
  • 小研看招考 | 安徽大学2023年招生专业目录发布 安徽大学2023年学术学位硕士研究生招生专业目录 安徽大学2023年全日制专业学位硕士研究生招生专业目录
  • #香港學生升國旗未起立被罰停課三日#→ 事後,當然係有一批「黃人」衝出嚟為學生護航啦,但係唔尊重升旗禮以至係國旗區旗,有可能會構成刑事罪行,我哋係咪要諗下校方咁
  • ”看着丈夫催促的眼神,王玉香最终点了头:“我同意离婚,但我自愿承担照顾我丈夫后半生的义务,还有家里的债务,我来还。但是王华福却觉得自己这一家是妻子奔向新生活的累
  • 3、好心境是自己创造的我们常常无法去改变别人的看法,能改变的恰恰只有我们自己。6、不要追逐世俗的荣誉终生寻找所谓别人认可的东西,会永远痛失自己的快乐和幸福。
  • 来自作为最后一天高二生的小rope:一回到学校宿舍就看到我们收到超多学姐们的小纸条和信啊啊(果然治愈是双向的 我们的糖和小纸条她们也拿走了嘻嘻)学姐们真的很温柔
  •  当时,民国政府没有资金和精力修缮,加之时局不稳,社会动荡不安,在那个战火纷飞的年代,倒塌对雷峰塔竟成了一种保护,没人在乎西湖边上一堆黄土中夹杂着的残砖烂瓦。 
  •  实施菩提心的助缘,必须建立在正见观照下,对众生所行事业于善因中施与的而非他造不净业的缘起所需增长施与的,故知凡善因缘起有利众生者,必须实施七支菩萨应照菩提心法
  • 勃艮第“可负担的奢华”--岚柏古堡【Chateau de Laborde】在波尔多、伦敦、蒙特利尔和温哥华的葡萄酒行业中多年历练之后,赫夫柯兰(Herve Ke
  • 17号周三门外摇滚对你说:“我们的青春无限摇滚!”18号周四超级学霸春意盎然,搭上一趟后摇列车;19号周五向经典致敬:北平克弗洛伊德+Led Barons致敬P
  • 团价39元/条男/女 薄款秋衣、裤套装性价比很高的一款秋衣套了,靓靓家去年就上了这款,实体客户反馈都很好,不起球也不会洗几次就变形走样,品质这块也是有质保的。