数学家的故事：北宋数学家贾宪.doc

1、北宋数学家贾宪贾宪，北宋人，约于1050年左右完成黄帝九章算经细草，原书佚失，但其主要内容被杨辉（约13世纪中）著作所抄录，因能传世。杨辉详解九章算法（1261）载有“开方作法本源”图，注明“贾宪用此术”。这就是著名的“贾宪三角”，或称“杨辉三角”。详解九章算法同时录有贾宪进行高次幂开方的“增乘开方法”。数学成就贾宪的老师楚衍是北宋前期著名的天文学家和数学家，“于九章、缉古、缀术、海岛诸算经尤得其妙”。当时人王洙(997-1057)有记载：“世司天算，楚，为首。既老昏，有，子贾宪、朱吉著名。宪今为左班殿直，吉隶太史。宪运算亦妙，有书传于世。”根据记载贾宪著有黄帝九章算经细草九卷、算法斅古集二卷

2、及释锁，可惜均已失传。杨辉著详解九章算法（1261年）中曾引用贾宪的“开方作法本源”图(即指数为正整数的二项式展开系数表，现称“杨辉三角形”)和“增乘开方法”（求高次幂的正根法）。前者比帕斯卡（PascalBlaise，1623-1662）三角形早600年，后者比霍纳（WilliamGeogeHorner，17861837）的方法（1819年）早770年。此外，“立成释锁开方法”的给出，“勾股生变十三图”的完善，以及“增乘方求廉法”的创立，都表明贾宪对算法抽象化、程序化、机械化作出了重要贡献。数学方法论虽然有关贾宪的资料保存下来的并不完整，但从杨辉缉录的细草中，我们仍然可以发现他的一些独到的数

3、学思想和方法，主要有以下两点。(一)抽象分析法在研究九章过程中，贾宪使用了抽象分析法，尤其在解决勾股问题是更为突出，他首先提出了“勾股生变十三图”。他说：“勾股弦并而为和，减而为较，等而为变，为乘，为段，自乘为积，为幂。”十三名指勾（a）、股（b）、弦（c）、勾股较（b-a）、勾弦较（c-a）、股弦较（c-b）、勾股和（a+b）、勾弦和（a+c）、股弦和（b+c）、弦较和（c+（b-a）、弦和和（c+（a+b）、弦和较（a+b）-c）、弦较教（c-（b-a）。他完备了勾股弦及其和差的所有关系，说这些关系“有用而取，无用不取，立图而验之”，说明他已经抛开九章算题本身而对勾股问题进行抽象分析了。例

4、如“出南北门测邑方”问，九章的方法是：术曰：以出北门步数乘西行步数，倍之为实，并出南门步数为从法，开方除之即邑方。贾宪的方法是：术曰：余勾乘股，倍之为实并二余勾为从，开方除不。正是掌握了这一方法，才使他能够使用纯数学的方法改写九章术文，给后人留下公式化的解题范例。在方程术等其他章节的细草中，他也广泛运用了这种方法。(二)程序化方法程序化方法主要是指探究问题的思维程序、过程和步骤。适用于同一理论体系下，同一类问题的解决。贾宪的“增乘开方法”和“增乘方求廉法”尤其集中地体现了这一方法，比如少广章有：“今有积一百八十六万八百六十七尺，问：为立方几何？”这是一道对1860867开三次方的问题。贾宪的方

5、法是：草曰：（1）实上商置第一位得数一百。（2）以上商乘下法置廉一百，乘廉为方一万，除实，讫。（3）复以上商一百乘下法入廉共二百，乘廉入方共三万。（4）又乘下法入廉共三百。（5）其方一、廉二、下三退定十。（6）再于第一位商数之次，复商第二位得数二十，以乘下法入廉共三百二十，乘廉入方共三万六千四百，命上商除实，讫贾宪余一十三万二千八百六十七。（7）复以次商二十乘下法入廉共三百四十，乘廉入方共四万三千二百尺。（8）又乘下法入廉共三百六十。（9）其方一、廉二、下三退，如前。（10）上商第三位得数三尺，乘下法入廉共三百六十三，乘廉入方共四万四千二百八十九，命上商三尺除实，适尽，得立方一面之数。地位及影

6、响九章算术是十一世纪以前中国最著名的数学著作，在其流传过程中，为其做草的人很多。而在数学理论上有突出贡献的主要是三位数学家-刘徽(（论基础的奠定）、贾宪(理论水平的提高)和杨辉（理论的基本完善），贾宪起着承前启后的作用。另一方面，魏晋南北朝兴起的数学研究热潮自唐而中断，贾宪的数学方法论又激发了宋元的数学研究热潮，他又起到推波助澜的作用。具体表现在以下两个方面。（一）数学思想的影响贾宪对于九章算术中提出的问题，抽象分析，揭示数学本质；借助程序化，讲解方法的原理；提纲挈领，梳理知识脉络；注重知识系统化，避免产生悖论。这些思想方法对宋元数学家有很深的影响。杨辉著详解九章算法借鉴了贾宪的抽象和探索成果

7、，对九章各题重新纂类九章算术李冶著测圆海镜就继承并发扬了这些数学方法，建立了一个逻辑严密的演绎体系。朱世杰著四元玉鉴也用到这些思想方法，成就了我过古代数学史上的巅峰之作。秦九韶著数术大略即（数学九章）作术而不言具体数字更是师法贾宪，可见其方法论的生命力。当然，这些数学思想方法也并非贾宪独创，也是历代数学著述、研究、积累的结果，而贾宪又将其提炼和传承。(二)数学成就的影响首先，贾宪的“增乘开方法”开创了开高次方的研究课题，后经秦九韶“正负开方术”加以完善，使高次方程求正跟的问题得以解决。加之从李冶的天元术（一元一次或高次方程）到朱世杰的四元术（四元一次或高次方程组）的建立，终于在十四世纪初建立起一套完整的方程学理论，使之成为宋元数学届最有成就的课题。其次，贾宪三角的给出，开创了高阶等差级数求和问题的研究方向，朱世杰从“三角”的每条斜线上发现了“三角垜”、“撒星形垜”等高阶等差级数求和公式。第三，“增乘开方法”事实上简化了筹算程序，并使程序化更加合理，这对后世筹算、捷算乃至于算具的改进是有启迪意义的。第四，“细草”这一著述形式开创了一种数学研究方法，被后世数学家广为借鉴。乾嘉学派在保存和整理数学著作时，就曾对一批算书或注释或细草图说。