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这一分化主要体现在尼克马修、丢番图和花拉子模等人的工作中。
代表罗马帝国时期数学特点和代数发展高峰的是丢番图,有人称他为代数学的鼻祖。
他对数学的贡献主要有两个:
一个是关于代数不定方程的整数解的研究,由此奠定了今天数学中的丢番图分析。
二是在代数中采用成套的符号是丢番图的重要贡献。
二符号的产生
符号在数学中的重要性是显然的,在一定意义上说,没有优越的符号就不可能有近代和现代数学。
系统采用了数学的符号的代数的产生构成了近代数学的一个开端。
在符号代数的形成过程中,韦达做出了重要的贡献。
韦达对数学的两个主要贡献:
一是用元音字母表示未知数,辅音字母表示已知数,后者意义很大,说明人们对数量关系认识的提高。
二是韦达第一次把代数与算术作了明确的区分:
代数是关于类或形式的计算技术,算术则是关于具体数字的计算技术。
韦达在研究方程问题的过程中创立符号代数,他系统地利用字母来表示方程中的量:
用辅音字母B、C、D等表示已知量,用元音字母A等表示未知量,用Aquadratus表示A2,Acubus表示A3。
并将这些量的运算称为“类的运算”,与用于确定数目的“数的运算”相区别。
对这种类,韦达借用欧几里得《几何原本》中对量所做的规定,即“整体等于部分之和”、“等量加等量其和相等”等公理及其某些运算性质,使类的运算法则等同于通常的数的运算法则。
这样,一方面,使他的方法对数和几何量在使用上是一致的,另一方面,使这种“类”成为任意的数的代表。
表类的字母就成为一般意义下的数学符号。
由此,人类迈出了符号代数的决定性的一步,代数成为研究用数学符号表示的一般的类的学问。
从这一点出发,韦达给出方程的一个定义:
一个方程是一个未知量与一个确定量的比较。
并以此对一些传统的几何学问题作了一些新的探讨,例如,把尺规作图问题与二次方程问题联系起来,把求某一几何量转化为求某一相应方程转化的未知量。
韦达的这些工作极大地推动了代数学的发展,因此,他在西方被称为“代数学之父”。
继韦达之后,笛卡尔再次对韦达等建立的字母系统作了改进,用英文字母表中最前面的字母a、b、c等表示已知量,而靠后的字母x、y、z等表示未知量,终于使字母表示数的地位在代数学上确立起来。
德国著名数学家克莱因指出:
“代数学上的进步是引进了较好的符号体系,这对它本身和分析的发展比十六世纪技术上的进步远为重要。
事实上,采取了这一步,可使代数有可能成为一门科学”。
代数简介
代数是更古老的算术的推广和发展。
在古代当算术积累了大量的关于各种数量问题的解法后,为了寻求有系统的、更普遍的方法,以解决各种数量关系的问题,就产生了以解方程的原理为中心问题的初等代数。
代数是由算术演变而来的,这是毫无疑问的。
至于什么年代产生的就很不容易说清楚了。
用符号表示方程的技巧,则是在十六世纪才发展起来的。
如果我们对代数符号不是要求像现在这样简练,那么,代数学的产生可上溯到更早的年代。
西方人将公元前三世纪古希腊数学家丢番图看做是代数学的鼻祖。
在中国,用文字来表达的代数问题出现的就更早了,而且,代数的内容和方法也在古代就产生了,比如《九章算术》中就有方程问题。
从“九章算术”卷八说明方程以后,在数值代数的领域内中国一直保持了光辉的成就。
“九章算术”方程章首先解释正负数是确切不移的,正像人们学习初等代数时从正负数的四则运算学起一样,负数的出现便丰富了数的内容,古代的方程在公元前一世纪的时代已有多元方程组、一元二次方程及不定方程几种。
一元二次方程是借用几何图形而得到证明。
不定方程的出现在二千多年前的中国是一个值得重视的课题,这比人们所熟知的希腊丢番图方程要早三百多年。
具有和形式的三次方程,中国在公元七世纪的唐代王孝通“缉古算经”已有记载,用“从开立方除文”而求出数字解答(可惜原解法已失传了),不难想象王孝通得到这种解法时的愉快程度,他说谁能改动他著作内的一个字可酬以千金。
十一世纪的贾宪已发明了和霍纳(1786—1837)方法相同的数字方程解法,人们也不能忘记十三世纪中国数学家秦九韶在这方面的伟大贡献。
在世界数学史上对方程的原始记载有着不同的形式,但比较起来不得不推中国天元术的简明了。
四元术是天元术发展的必然产物。
级数是古老的东西,二千多年前的“周髀算经”和“九章算术”都谈到算术级数和几何级数。
十四世纪初中国元代朱世杰的级数计算应给予很高的评价,他有些工作欧洲在十八、九世纪的著作内才有记录。
十一世纪时代中国已有完备的二项式系数表,并且还有这表的编制方法。
历代文献揭示出在计算中有名的盈不足术是由中国传往欧洲的。
内插法的计算,中国可上溯到六世纪的X焯,并且七世纪末的僧一行有不等间距的内插法计算。
十四世纪以前,属于代数方面许多问题的研究,中国是先进国家之一。
到十八九世纪由李锐(1773—1817),汪莱(1768—1813)到李善兰(1811—1882),他们在这一方面的研究上也都发表了很多的名著。
初等代数的中心内容是解方程,因而长期以来都把代数学理解成方程的科学,数学家们也把主要精力集中在方程的研究上。
它的研究方法是高度计算性的。
要讨论方程,首先遇到的一个问题是如何把实际中的数量关系组成代数式,然后根据等量关系列出方程。
所以初等代数形成了整式、分式和根式这三大类代数式。
代数式是数的化身,因而在代数中,它们都可以进行四则运算,以区别于只包含四种运算的算术运算。
在初等代数的产生和发展的过程中,通过解方程的研究,也促进了数的概念的进一步发展,将算术中讨论的整数和分数的概念扩充到有理数的X围,使数包括正负数、正负分数和零。
有了有理数,初等代数能解决的问题就大大的扩充了。
但是,有些方程在有理数X围内仍然没有解。
于是,数的概念再一次扩充到了实数,进而又进一步扩充到了复数。
那么到了复数的X围内是不是仍然有方程没有解,还必须把复数再进行扩展呢?
数学家们说:
不用了。
这就是代数里的一个著名的定理—代数基本定理。
这个定理简单地说就是几次方程有几个根。
1742年12月15日瑞士数学家欧拉曾在一封信中明确地做了陈述,后来另一个数学家,德国的高斯在1799年给出了严格的证明。
初等代数的内容大体上相当于现代中学设置的代数课程内容,但又不完全相同。
不如,严格地说是,数的概念、排列和组合应归入算术的内容;
函数是分析数学的内容;
不等式的解法有像解方程的方法,但不等式作为一种估算数值的方法,本质上是属于分析数学的X围;
坐标法是研究几何的·
·
这些都只是历史上形成的一种编排方法。
初等代数是算术的继续和推广,初等代数研究的对象是代数式的运算和方程的求解。
初等代数学进一步的向两个方面发展,一方面是研究未知数更多的一次方程,另一方面是研究未知数次数更高的高次方程。
这时候,代数学已有初等代数向着高等代数的方向发展了。
初等代数学是指19世纪上半叶以前的方程理论,主要研究某一方程组是否可解,怎样求出方程所有的根(包括近似根)以及方程的根所具有的各种性质等。
代数学可分为初等代数学和抽象代数学两部分。
初等代数学是更古老的算术的推广和发展,而抽象代数学则是在初等代数学的基础上产生和发展起来的。
初等代数从最简单的一元一次方程开始,一方面进一步讨论二元及三元的一次方程组,另一方面研究二次以上及可以转化为二次的方程组。
沿着这两个方向继续向前发展,代数在讨论任意多个未知数的一次方程组,也叫线性方程组的同时还在研究次数更高的一元方程组,发展到这个阶段,就叫做高等代数。
高等代数是代数学发展到高级阶段的名称,它包括许多分支,现在大学里开设的高等代数,一般包括两部分:
线性代数初步、多项式代数。
高等代数在初等代数的基础上研究对象进一步扩充,引进了许多新的概念以及与通常很不相同的量,比如最基本的有集合、向量和向量空间等。
这些量具有和数类似的运算特点,不过研究的方法和运算的方法都更加繁琐。
集合时具有某种属性的事物的全体;
向量是除了具有数值还同时具有方向的量;
向量空间也叫线性空间,是由许多向量组成的并且符合某些特定运算的规则的集合。
向量空间中的运算对象已经不是数,而是向量了,其运算性质也有了很大的不同。
代数的应用产生于实际服务与实际
代数在近代有了巨大的发展,形成了完整的理论体系。
尤其是符号的应用,大大简化了代数的形式,为代数的实际应用提供了基础,使得代数知识在实际中的运用更加方便,更加具有可操作性和可读性。
到了现代,随着计算机的出现,为进行大量运算提供例了基础,再加上代数中更加先进的计算方法,计算机已经能够为我们干跟多的事情。
借助于计算机,代数的在实际生活中的应用已更加广泛。
小到单个商品的定价、一块土地的规划,大到天气的模拟——天气预报、宏观经济调控模型。
可以说代数的应用无处不在,因为一切事物都在发生变化,并遵守量变到质变的规律,而凡是研究量的大小,量的变化,量与量之间关系以及这些关系的变化,就少不了代数知识。
所以,宇宙之大,粒子之微,光速之快,世事之繁,。
。
无处不用代数,它已渗透到我们生活的各个领域
一简单的应用
一、商品价格问题
例1西瓜经营户以2元/千克的价格购进一批小型西瓜,以3元/千克的价格出售,每天可售出200千克.为了促销,该经营户决定降价销售.经调查发现,这种小型西瓜每降价0.1元/千克,每天可多售出40千克.另外,每天的房租等固定成本共24元.该经营户要想每天盈利200元,应将每千克小型西瓜的售价降低多少元?
分析:
销售数量×
销售利润-固定成本=盈利.设每千克小型西瓜的售价降低x元,由表中分析得到经营户每天盈利:
(3-x-2)(200+40x/0.1)-24,又由经营户每天盈利200元列出方程即可.
批发价(元/千克)
售价(元)
销售利润(元)
销售数量(千克)
盈利(元)
2
3-0.1
3-0.1-2
200+0.1×
10×
40
(3-0.1-2)(200+0.1×
40)-24
3-0.2
3-0.2-2
200+0.2×
(3-0.2-2)(200+0.2×
……
3-x
3-x-2
200+40x/0.1
(3-x-2)(200+40x/0.1)-24
解:
设应将每千克小型西瓜的售价降低元,
根据题意得
解之得
答:
应将每千克小型西瓜的售价降低0.2元或0.3元.
点评:
本题考查一元二次方程解应用题及分析问题和解决实际问题的能力,随着市场经济的日益繁荣,市场竞争更是激烈.因此,“商品价格问题”还将是人们关注的焦点,还会被搬上中考试卷,让同学们真正体会到数学的宝贵价值.
二、旅游消费问题
例2(2007XX眉山)黄金周长假推动了旅游经济的发展.下图是根据国家旅游局提供的近年来历次黄金周旅游收入变化图.
(1)根据图中提供的信息.请你写出两条结论;
(2)根据图中数据,求2002年至2004年的“十一”黄金周