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第89章 代数鼻祖

希腊,亚历山大后期数学史上还有一位弥足称道的数学家丢番图去世了。丢番图,丢番图是代数学的创始人之一,对算术理论有深入研究,他完全脱离了几何形式,在希腊数学中独树一帜。代数学区别于其它学科的最大特点是引入了未知数,并对未知数加以运算。就引入未知数,创设未知数的符号,以及建立方程的思想。这些都具备了代数的必要条件,因此他被称为“代书鼻祖”,也被称为亚历山大港的丢番图。

希腊数学自毕达哥拉斯学派后,兴趣中心在几何,他们认为只有经过几何论证的命题才是可靠的。为了逻辑的严密性,代数也披上了几何的外衣。一切代数问题,甚至简单的一次方程的求解,也都纳入了几何的模式之中。直到丢番图,才把代数解放出来,摆脱了几何的羁绊。他认为代数方法比几何的演绎陈述更适宜于解决问题,而在解题的过程中显示出的高度的巧思和独创性,在希腊数学中独树一帜。

丢番图最出色的著作是《算术》,共有十三卷,因为传播过程中的散佚,只剩下六卷。这是一部伟大的数学著作,它的大部分的内容可以划入代数的范围内。该书的特点是完全脱离了几何的形式,与欧几里得的经典大异其趣。丢番图的《算术》是讲数论的,它讨论了一次、二次以及个别的三次方程,还有大量的不定方程。现在对于具有整数系数的不定方程,如果只考虑其整数解,这类方程就叫做丢番图方程,它是数论的一个分支。不过丢番图并不要求解答是整数,而只要求是正有理数。亚历山大时期的丢番图对代数学的发展起了极其重要的作用,对后来的数论学者有很深的影响。

《算术》具有东方的色彩,用纯分析的角度处理数论问题。这是希腊算术与代数的最高途径。不过,他虽然已经知道符号的运算法则:减号乘减号得加号,也就是即负乘负得正这些,但解方程时却只限于正根,如果有负根出现,便认为这方程是不合理的。

丢番图小心选择方程系数,使所得根是正数,公元二百五十年前后,丢番图在处理Ax2+C=y2,Bx+C=y2 pan >等型的不定方程时显示出惊人的巧思,不过各个题都用特殊的方法去解决,很少给出一般的法则,甚至性质很相近的题解法也不同,这恐怕是丢番图的最大缺点。

丢番图是第一个承认分数是一种数的希腊数学家--他允许方程中的系数和解为有理数,这是在数学史中具有开创性的。不过在今天,丢番图方程一词通常指以整数作为系数的代数方程,而其解也要求是整数。另外,他并不知道除法运算,像其他古代著作一样,《算术》中缺乏商的概念。丢番图的另一重要贡献是用字母来表示未知数作一些运算,这是近代符号代数的先声。在数论中常常能看到丢番图的名字,如丢番图方程、丢番图几何、丢番图近等都是数学里重要的研究领域。他作著的丛书《算术》处理求解代数方程组的问题,但其中有不少已经遗失。后来当法国数学家费马研究《算术》一书时,对其中某个方程颇感兴趣并认为其无解,说他对此“已找到一个绝妙的证明”,但他却没有写下来,三个世纪后才出现完整的证明,详见费马大定理。

比较有意思的是,丢番图的出生日期不可靠,但他的墓碑上有很经典的一道数学题目:“坟中安葬着丢番图,多么令人惊讶,它忠实地记录了所经历的道路。上帝给予的童年占六分之一,又过了十二分之一,两颊长胡,再过七分之一,点燃起结婚的蜡烛。五年之后天赐贵子,可怜迟来的宁馨儿,享年仅及其父之半,便进入冰冷的墓。悲伤只有用数论的研究去弥补,又过了四年,他也走完了人生的旅途。终于告别数学,离开了人世。与其有关的问题1.丢番图的寿命?2.丢番图开始当爸爸的年龄?3.儿子死时丢番图的年龄?

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