李冶《测圆海镜》
李冶创立"天元术",设未知数布列一元高次方程,标志中国方程代数成熟。
背景
《测圆海镜》为金元之际数学家李冶(1192—1279)于 1248 年所著,是中国现存最早系统阐述”天元术”的著作。李冶晚年隐居,潜心数学,书名取”测量圆城”之意,源自勾股容圆问题。
详细描述
天元术是设”天元一”表示一个未知数,按筹算布位把方程各项(常数项到下至高次幂)依次排列,从而把几何问题直接翻译成一元高次多项式方程。例如”勾股容圆”:已知勾股和与股弦和,求内切圆直径,李冶列出方程并给出数值解。
书中 170 问全部围绕圆城图式,由易到难,展示了如何用天元术处理二次至高次方程,并给出方程的”开方”(数值求根)程序。它把《九章》以来的”方程”从线性方程组推进到多项式方程,是中国代数符号化的关键一步。
求解过程 / 影响
《测圆海镜》与稍后的《数书九章》(秦九韶)、《益古演段》共同标志宋元数学的高峰。天元术经朱世杰发展为”四元术”(四元高次联立方程),深刻影响了东亚代数传统。李冶的工作证明了中国数学在方程理论上的独立创造,与西方笛卡尔符号代数形成东西呼应。