理论教育 数学符号由来,抽象数学的完美表达

数学符号由来,抽象数学的完美表达

时间:2023-12-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:数学符号的由来|抽象数学的完美表达|在数学大家庭里,数学符号和数字同样位列其中,成为成员中不可或缺的分子之一。数学符号是人们在研究数学的过程中发明的。法国数学家韦达是第一个将符号引入数学的人。现在的数学符号体系主要采用的是笛卡尔使用的符号。数学符号的使用是数学史上的一个重大进展,它使高度抽象的数学材料有了合适的表达形式,即数学语言。

数学符号由来,抽象数学的完美表达

数学符号的由来|抽象数学的完美表达|

在数学大家庭里,数学符号和数字同样位列其中,成为成员中不可或缺的分子之一。数学符号是人们在研究数学的过程中发明的。采用数学符号不仅是为了省事、简化,更重要的是,符号是正确地表述概念、说明方法和建立定理必不可少的。法国数学家韦达是第一个将符号引入数学的人。韦达的代数著作《分析术新论》是一部最早的符号代数著作。现在的数学符号体系主要采用的是笛卡尔使用的符号。但是数学符号的发明和使用要比数字晚,其数量却要比数字多得多。现在常用的有200多个,初中数学书里就不下20多种。它们的出现都有一段有趣的经历。

加、减、乘、除的符号,相信每个人对它们都不会陌生。因为它们是一切运算的前提。只要有运算存在,必定会有它们的出现。先说加号。加号曾经有好几种,现在通用“+”号。“+”号是由拉丁文“et”(“和”的意思)演变而来的。16世纪,意大利科学家塔塔里亚用意大利文“plù”(加的意思)的第一个字母表示加,草书为“μ”最后都变成了“+”号。再说“-”号。“-”号是从拉丁文“minus”(“减”的意思)演变来的,简写m,再省略掉字母换成符号,就成了“-”了。也有人说,卖酒的商人用“-”表示酒桶里的酒卖了多少。以后,当把新酒灌入大桶的时候,就在“-”上加一竖,意思是把原线条勾销,这样就成了个“+”号。直到15世纪,德国数学家魏德美正式确定:“+”用作加号,“-”用作减号。

数字符号

乘号曾经用过十几种,现在通用两种。一个是“×”,最早是英国数学家奥屈特1631年提出的;另一个是“·”,最早是英国数学家赫锐奥特首创的。德国数学家莱布尼茨认为:“×”号像拉丁字母“X”,加以反对,而赞成用“·”号。他自己还提出用“π”表示相乘,可是这个符号现在应用到集合论中去了。到了18世纪,美国数学家欧德莱确定,把“×”作为乘号。他认为“×”是“+”斜起来写,是另一种表示增加的符号。“÷”号诞生在瑞士。最初它作为减号,在欧洲大陆长期流行。后来有一位学者哈纳在算账中遇到要把一个整数分成几份的问题,但没有符号可以表示这种演算法。于是,他就用一条横线把两个圆点分开来表示这种演算法,并取名为“除号”。直到1631年英国数学家奥屈特用“:”表示除或比,另外有人用“——”(除线)表示除。再后来瑞士数学家拉哈在他所著的《代数学》里才根据群众创造,正式将“÷”作为除号。

笛卡尔

平方根号曾经用拉丁文“Radix”(根)的首尾两个字母合并起来表示,17世纪初叶,法国数学家笛卡尔在他的《几何学》中,第一次用“img38”表示根号。“img39”是由拉丁字线“r”变,“——”是括线。16世纪法国数学家维叶特用“=”表示两个量的差别。可是英国牛津大学数学、修辞学教授列考尔德觉得:用两条平行而又相等的直线来表示两数相等是最合适不过的了,于是等于符号“=”就从1540年开始使用起来。1591年,法国数学家韦达在菱形中大量使用这个符号,才逐渐为人们接受。17世纪德国莱布尼茨广泛使用了“=”号,他还在几何学中用“~”表示相似,用“≌”表示全等。大于号“>”和小于号“<”,是1631年英国著名代数学家赫锐奥特创用。距今已有三百多年了。至于“≯”、“≮”、“≠”这三个符号的出现,是很晚很晚的事了。“<”“、”“>”、“=”真正为大家公认并普遍使用已经是18世纪的事了。括号是一种运算符号,它的作用在于表明运算的顺序。大括号“{}”和中括号“[]”则是由代数创始人之一魏治德创造的。小括号“()”是17世纪荷兰数学家吉拉特开始使用的。这些符号到18世纪才得到普遍使用。

X几乎成了未知数的代名词,传说在古代埃及,在讨论加、减法之间的关系时,其中一人就随手抓起地上一把小石子“※”表示未知数,如:300+※=800,※=800-300=500。1585年,法国数学家韦达创用大写元音字母AEIO等表示未知数,辅音字母BGD等表示已知数。到了17世纪,数学家笛卡尔对韦达的字母作了改进,他用字母表中最前面的字母表示已知数,最后面的三个字母x、y、z表示未知数。从此,x、y、z也就被广泛使用了。任意号来源于英语中的any一词,因为小写和大写均容易造成混淆,故将其单词首字母大写后倒置。

数学符号的使用是数学史上的一个重大进展,它使高度抽象的数学材料有了合适的表达形式,即数学语言。回首近几个世纪科学的突飞猛进,我们还真得感谢那些数学符号的创造者。

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数学链接 SHU XUE LIAN JIE

数学符号的功能

英国学者R.斯坎普开列了数学符号的十种功能:

(1)传递;           (6)使反思活动成为可能;

(2)记录知识;         (7)揭示结构;

(3)形成新的概念;       (8)使操作程序自动化;

(4)简化复杂纷繁的分类系统;  (9)信息的恢复与理解;

(5)解释;           (10)进行创造性的思考。

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