祖冲之与圆周率在数学上的贡献是什么?

如题所述

求算圆周率的值一直是数学中一个非常重要也是非常困难的研究课题。我国古代有许多数学家都致力于圆周率的计算,而公元5世纪祖冲之所取得的成就可以说是圆周率计算的一个跃进。

祖冲之(429—500)。字文远,我国古代伟大的数学家和天文学家,又被称为“圆周率之父”。祖冲之祖籍范阳郡遒县(今河北涞水),为避战乱,他的祖父祖昌由河北迁至江南。祖昌曾任刘宋的“大匠卿”,掌管土木工程;祖冲之的父亲也在朝中做官,学识渊博,受人敬重。公元429年祖《南史》书影冲之出生在建康(今江苏南京),由于他家历代都对天文历法有研究,所以他从小就接触数学和天文知识,阅读了许多天文、数学方面的著作。在青年时代祖冲之就博得了博学多才的名声,宋孝武帝听说后,派他到“华林学省”做研究工作。公元461年,他在南徐州(今江苏镇江)刺史府里从事,先后任南徐州从事史、公府参军。公元464年他调至娄县(今江苏昆山东北)任县令。他编撰的《大明历》,计算圆周率都是在他任娄县县令这一期间完成的。宋朝末年,祖冲之回到建康任谒者仆射,此后直到宋灭亡一段时间后,他花了较大精力来研究机械制造。公元494年到498年之间,他在南齐朝廷担任长水校尉一职,受四品俸禄。鉴于当时战火连绵,他写有《安边论》一文,建议朝廷开垦荒地,发展农业,安定民生,巩固国防。公元500年,祖冲之在他72岁时去世。

祖冲之的贡献主要体现在数学、天文历法和机械制造三个领域。在数学方面,除了我们都知道的圆周率外,还有关于球体体积的计算。他研究了《九章算术》中误差很大的“开例圆术”,也研究了张衡、刘徽在这个问题上的尝试,他从刘徽的计算中得到启发,和他的儿子祖咂(也是我国古代著名的数学家)一起,求得了球体体积的正确公式,这就是著名的“祖咂定理”。这个定理比意大利数学家卡瓦列里公理早了1000年。为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,数学上也称这一原理为“祖原理”。

此外,他还著述了《缀术》,他写了五卷,他儿子写了六卷。《缀术》是从3世纪开始的数学理论研究的继续和发展,《缀术》中提到了许多现在我们常用的数学几何公式,如“差幂”、“开”、“开差幂”和“开差立”等。其中,“差幂”是指面积差,“开”是指从面积求边长,是从开方演变而来的;而“开差幂”就是由矩形面积和长、宽的差来求边长;“开差立”是已知长方柱柱体体积和长、宽、高的差,求边长。这对后世数学在几何方面的发展起到了极大的推动作用,但是随着历史的演变,这本巨著现在已经失传了,是数学史上的重大损失。

祖冲之是一个有多方面才能的科学家。有史书记载说,他曾经发明了一艘快船,创造了能够不用人力的自动机器,可见,他在机械制造方面有许多的发明与创造。

祖冲之还是一个勇于改革的科学家。在刘宋大明六年(462)时,他完成了《大明历》,主张对历法进行改革。祖冲之把虞喜发现的岁差引入历法计算,区分了回归年和恒星年。但是遭到了当时宋孝武帝宠臣戴法兴的激烈反对,攻击他的观点是有辱天理,违背传统的,说祖冲之是妄图改变祖宗的传统。当祖冲之提出391年设144个闰月的闰周时,戴法兴又极力反对他的这一变革,当时的一些官僚畏惧他是皇帝最宠爱的大臣,都纷纷附和他的观点。在那时,支持祖冲之的只有一个人,但是,即使在这样的情况下,祖冲之仍然没有放弃对真理的执著,依然勇敢地捍卫真理,并且指出改革的依据来自于实践,并专门写了《辨戴法兴难新历》对守旧派进行批驳。

公元464年,祖冲之35岁时,他开始计算圆周率。对圆周率的计算是祖冲之在科技上的最重大的贡献。他在刘徽的基础上,继续利用“割圆术”(我国古代数学家刘徽提出的计算圆周率的科学方法)进行计算。这是一个非常繁杂的计算过程,所要付出的时间和劳动是难以想象的,但是通过他的刻苦钻研,反复演算,终于得到了圆周率小数点后7位数(3.1415926与3.1415927之间)。这个数字在当时世界上是最先进的。大约在1000年以后,阿拉伯数学家阿尔·卡西在公元1427年写的《算术的钥匙》和法国数学家维叶特在公元1540年至1603年才求出更精确的数值。

祖冲之还求出两个用分数表示的圆周率,使写法简便,容易记忆。这就是密率355/113,约率22/7。密率的提出也是数学史上的卓越成就,而在国外,一直到16世纪才由德国的渥脱等重新求得,比祖冲之晚了1000多年。因此,有些外国的数学史家也有把圆周率和密率称作祖率的,其目的就是为了纪念祖冲之在数学上的伟大贡献。

祖冲之和圆周率,随着时间的推移变迁,就像鱼与水一样,已经是不可分割的一个整体,圆周率的计算仍然在继续,但是,有了祖冲之的奠基,相信对圆周率的计算会更深入更精细。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2020-12-26

中国之最——世界上最早将"圆周率"值推算到小数点后七位的人:祖冲之

第2个回答  2022-02-10
求算圆周率的值一直是数学中一个非常重要也是非常困难的研究课题。我国古代有许多数学家都致力于圆周率的计算,而公元5世纪祖冲之所取得的成就可以说是圆周率计算的一个跃进。
祖冲之(429—500)。字文远,我国古代伟大的数学家和天文学家,又被称为“圆周率之父”。祖冲之祖籍范阳郡遒县(今河北涞水),为避战乱,他的祖父祖昌由河北迁至江南。祖昌曾任刘宋的“大匠卿”,掌管土木工程;祖冲之的父亲也在朝中做官,学识渊博,受人敬重。公元429年祖《南史》书影冲之出生在建康(今江苏南京),由于他家历代都对天文历法有研究,所以他从小就接触数学和天文知识,阅读了许多天文、数学方面的著作。在青年时代祖冲之就博得了博学多才的名声,宋孝武帝听说后,派他到“华林学省”做研究工作。公元461年,他在南徐州(今江苏镇江)刺史府里从事,先后任南徐州从事史、公府参军。公元464年他调至娄县(今江苏昆山东北)任县令。他编撰的《大明历》,计算圆周率都是在他任娄县县令这一期间完成的。宋朝末年,祖冲之回到建康任谒者仆射,此后直到宋灭亡一段时间后,他花了较大精力来研究机械制造。公元494年到498年之间,他在南齐朝廷担任长水校尉一职,受四品俸禄。鉴于当时战火连绵,他写有《安边论》一文,建议朝廷开垦荒地,发展农业,安定民生,巩固国防。公元500年,祖冲之在他72岁时去世。
祖冲之的贡献主要体现在数学、天文历法和机械制造三个领域。在数学方面,除了我们都知道的圆周率外,还有关于球体体积的计算。他研究了《九章算术》中误差很大的“开例圆术”,也研究了张衡、刘徽在这个问题上的尝试,他从刘徽的计算中得到启发,和他的儿子祖咂(也是我国古代著名的数学家)一起,求得了球体体积的正确公式,这就是著名的“祖咂定理”。这个定理比意大利数学家卡瓦列里公理早了1000年。为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,数学上也称这一原理为“祖原理”。
此外,他还著述了《缀术》,他写了五卷,他儿子写了六卷。《缀术》是从3世纪开始的数学理论研究的继续和发展,《缀术》中提到了许多现在我们常用的数学几何公式,如“差幂”、“开”、“开差幂”和“开差立”等。其中,“差幂”是指面积差,“开”是指从面积求边长,是从开方演变而来的;而“开差幂”就是由矩形面积和长、宽的差来求边长;“开差立”是已知长方柱柱体体积和长、宽、高的差,求边长。这对后世数学在几何方面的发展起到了极大的推动作用,但是随着历史的演变,这本巨著现在已经失传了,是数学史上的重大损失。
祖冲之是一个有多方面才能的科学家。有史书记载说,他曾经发明了一艘快船,创造了能够不用人力的自动机器,可见,他在机械制造方面有许多的发明与创造。
祖冲之还是一个勇于改革的科学家。在刘宋大明六年(462)时,他完成了《大明历》,主张对历法进行改革。祖冲之把虞喜发现的岁差引入历法计算,区分了回归年和恒星年。但是遭到了当时宋孝武帝宠臣戴法兴的激烈反对,攻击他的观点是有辱天理,违背传统的,说祖冲之是妄图改变祖宗的传统。当祖冲之提出391年设144个闰月的闰周时,戴法兴又极力反对他的这一变革,当时的一些官僚畏惧他是皇帝最宠爱的大臣,都纷纷附和他的观点。在那时,支持祖冲之的只有一个人,但是,即使在这样的情况下,祖冲之仍然没有放弃对真理的执著,依然勇敢地捍卫真理,并且指出改革的依据来自于实践,并专门写了《辨戴法兴难新历》对守旧派进行批驳。
公元464年,祖冲之35岁时,他开始计算圆周率。对圆周率的计算是祖冲之在科技上的最重大的贡献。他在刘徽的基础上,继续利用“割圆术”(我国古代数学家刘徽提出的计算圆周率的科学方法)进行计算。这是一个非常繁杂的计算过程,所要付出的时间和劳动是难以想象的,但是通过他的刻苦钻研,反复演算,终于得到了圆周率小数点后7位数(3.1415926与3.1415927之间)。这个数字在当时世界上是最先进的。大约在1000年以后,阿拉伯数学家阿尔·卡西在公元1427年写的《算术的钥匙》和法国数学家维叶特在公元1540年至1603年才求出更精确的数值。
祖冲之还求出两个用分数表示的圆周率,使写法简便,容易记忆。这就是密率355/113,约率22/7。密率的提出也是数学史上的卓越成就,而在国外,一直到16世纪才由德国的渥脱等重新求得,比祖冲之晚了1000多年。因此,有些外国的数学史家也有把圆周率和密率称作祖率的,其目的就是为了纪念祖冲之在数学上的伟大贡献。
祖冲之和圆周率,随着时间的推移变迁,就像鱼与水一样,已经是不可分割的一个整体,圆周率的计算仍然在继续,但是,有了祖冲之的奠基,相信对圆周率的计算会更深入更精细。