丢番图《算术》与不定方程

丢番图《算术》开创"失音代数",研究整数范围内的不定方程,故称丢番图方程。

时代
古代
文明 / 地域
古希腊

背景

丢番图(约公元 200—284 年)活动于亚历山大城,被誉为”代数之父”之一。其代表作《算术》(Arithmetica)原有十三卷,现存六卷希腊文本(另四卷由阿拉伯文残卷补回),是希腊化时期代数思想的最高成就。

详细描述

与 Babylonian、埃及偏重实用算法不同,丢番图关心的是求特定数值解的方程。他用一套简写符号表示未知数(称为”数”,记作 ς\varsigma)及其各次幂、倒数与运算,这种”失音代数”(syncopated algebra)介于纯文字叙述与完全符号代数之间。

《算术》收录约 130 道问题,多为不定方程,例如求两数使其和与积满足给定关系,或把给定平方数拆为两个平方数之和 x2+y2=z2x^2+y^2=z^2。这类要求整数解或有理数解的方程,后世被命名为丢番图方程。他善用巧妙的代换与因式分解求特解,而非一般公式。

求解过程 / 影响

丢番图把代数从几何依附中解放出来,确立了”以符号求数”的传统。他的书在 1621 年由巴歇译成拉丁文后,深刻影响了费马——费马在阅读其页边写下”不可能把一个立方分为两个立方……”的著名猜想,即费马大定理。从勾股数到费马大定理,再到现代数论中的算术几何,丢番图方程始终是核心课题。