婆罗摩笈多:零与二次方程

婆罗摩笈多系统给出零与负数法则,并导出二次方程求根公式。

时代
古代
文明 / 地域
古印度

背景

婆罗摩笈多(公元 598—668 年)是印度数学与天文学的集大成者,其《婆罗摩历算书》(Brāhmasphuṭasiddhānta,公元 628 年)不仅确立天文常数,更用整章讨论算术与代数,是印度数学承前启后的关键文献。

详细描述

书中首次系统给出零与负数的运算规则:正数加零得本身;负数减零仍为负;并列出”债务(负)与财富(正)“的四则法则,如”同号两数之积为正,异号之积为负”。虽然他对 0÷00\div 0 与非零数除以零的处理尚不严谨,但把零当作可运算的数,已是重大突破。

在代数上,婆罗摩笈多给出二次方程

ax2+bx=cax^2+bx=c

的求根公式(在其只取正数解的表述下):

x=4ac+b2b2a.x=\frac{\sqrt{4ac+b^2}-b}{2a}.

他还提出著名的婆罗摩笈多恒等式(后称斐波那契恒等式):

(a2+b2)(c2+d2)=(acbd)2+(ad+bc)2,(a^2+b^2)(c^2+d^2)=(ac-bd)^2+(ad+bc)^2,

为后来的整数表示理论研究埋下伏笔。

求解过程 / 影响

婆罗摩笈多把印度的零、负数与代数整合成体系,并通过阿拉伯世界(花拉子米曾研读其书)西传,间接塑造了中世纪代数。他的二次方程公式与不定时恒等式,在数论与代数史上影响深远;其与后代学者对 x2Ny2=1x^2-Ny^2=1(佩尔方程)的研究,更开启了不定方程的漫长探索。