算籌

算籌

根據史書的記載和考古材料的發現,古代的算籌實際上是一根根同樣長短和粗細的小棍子,一般長為13--14cm,徑粗0.2~0.3cm,多用竹子製成,也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料製成的,大約二百七十幾枚為一束,放在一個布袋裡,系在腰部隨身攜帶。需要記數和計算的時候,就把它們取出來,放在桌上、炕上或地上都能擺弄。別看這些都是一根根不起眼的小棍子,在中國數學史上它們卻是立有大功的。而它們的發明,同樣經歷了一個漫長的歷史發展過程。

基本信息

算籌計數法

算籌 算籌

在算籌計數法中,以縱橫兩種排列方式來表示單位數目的, 其中1-5均分別以縱橫方式排列相應數目的算籌來表示,6-9則以上面的算籌再加下面相應的算籌來表示。表示多位數時,個位用縱式,十位用橫式,百位用縱式,千位用橫式,以此類推,遇零則置空。這種計數法遵循一百進位制。據《孫子算經》記載,算籌記數法則是:凡算之法,先識其位,一縱十橫,百立千僵,千十相望,萬百相當。《夏陽侯算經》說:滿六以上,五在上方.六不積算,五不單張。

發明

算籌的發明就是在以上這些記數方法的歷史發展中逐漸產生的。它最早出現在何時,已經不可查考了,但至遲到春秋戰國;算籌的使用已經非常普遍了。前面說過,算籌是一根根同樣長短和粗細的小棍子,那么怎樣用這些小棍子來表示各種各樣的數目呢?

擺法

算籌 算籌

那么為什麼又要有縱式和橫式兩種不同的擺法呢?這就是因為十進位制的需要了。所謂十進位制,又稱十進位值制,包含有兩方面的含義。其一是"十進制",即每滿十 數進一個單位,十個一進為十,十個十進為百,十個百進為千……其二是"位值制,即每個數碼所表示的數值,不僅取決於這個數碼本身,而且取決於它在記數中所處的位置。如同樣是一個數碼"2",放在個位上表示2,放在十位上就表示20,放在百位上就表示200,放在千位上就表示2000……在我國商代的文字記數系統中,就已經有了十進位值制的萌芽,到了算籌記數和運算時,就更是標準的十進位值制了。

算籌 算籌

早在兩千多年前,我國古代勞動人民就發明了乘法的計算方法。不過,當時的方法與現在的不一樣,用算籌來進行計算的。算籌就是用竹子或其他材料做成的一根根小棒。當時用小棒表示數的方法有橫式和縱式兩種(表示多位數時,個位用縱式,十位用橫式,百位用縱式,千位用橫式,依此類推,遇零則置空),如圖1。

用算籌進行乘法計算,先擺乘數於上,再擺被乘數於下,並使上數的末位與下數的首位對齊,按從左到右的順序用上數首位乘下數各位,把乘得的積擺在上下兩數中間,然後將上數的首位去掉、下數向右移動一位,再以上數第二位乘下數各位,加入中間的乘積,並去掉上數第二位。直到上數各位用完,中間的數便是結果。下面以183×26為例具體說明一下:

1.把乘數26擺在上面,被乘數183擺在下面,被乘數的個位與乘數的十位對齊,中間留有空餘,準備擺乘得的積(如圖2);

2.從高位乘起,用乘數十位上的2乘被乘數183,得3660,擺在中間,積的數位與被乘數對齊(如圖3,積的個位0用空位表示);

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3.去掉已乘過的乘數十位上的數字2,把乘數個位6移至與被乘數的個位對齊的位置(如圖4);

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4.用乘數個位6乘被乘數183,所得的積與3660相加,最後得積4758(如圖5)。

規則

按照中國古代的籌算規則,算籌記數的表示方法為:個位用縱式,十位用橫式,百位再用縱式,千位再用橫式,萬位再用縱式等等(到搜狗可以查)這樣從右到左,縱橫相間,以此類推,就可以用算籌表示出任意大的自然數了。由於它位與位之間的縱橫變換,且每一位都有固定的擺法,所以既不會混淆,也不會錯位。毫無疑問,這樣一種算籌記數法和現代通行的十進位制記數法是完全一致的。

十進位制的算籌

中國古代十進位制的算籌記數法,在世界數學史上是一個偉大的創造。把它與世界其他古老民族的記數法作一比較,其優越性是顯而易見的。古羅馬的數字系統沒有位值制,只有七個基本符號,如要記稍大一點的數目就相當繁難。古美洲瑪雅人雖然懂得位值制,但用的是20進位;古巴比倫人也知道位值制,但用的是60進位。20進位至少需要19個數碼,60進位則需要59個數碼,這就使記數和運算變得十分繁複,遠不如只用9個數碼便可表示任意自然數的十進位制來得簡捷方便。中國古代數學之所以在計算方面取得許多卓越的成就,在一定程度上應該歸功於這一符合十進位制的算籌記數法。馬克思在他的《數學手稿》一書中稱十進位記數法為"最妙的發明之一",當然是一點也不過分。

古代數學成就

在算籌計數法中,以縱橫兩種排列方式來表示單位數目的,其中1-5均分別以縱橫方式排列相應數目的算籌來表示,6-9則以上面的算籌再加下面相應的算籌來表示。表示多位數時,個位用縱式,十位用橫式,百位用縱式,千位用橫式,以此類推,遇零則置空。這種計數法遵循十進位制。 算籌的出現年代已經不可考,但據史料推測,算籌最晚出現在春秋晚期戰國初年(公元前722年~公元前221年)。

兩千多年前我們的祖先就懂得了這樣精妙的計算,真是神奇!在這當中,算籌功不可沒,它是在珠算發明以前中國獨創並且是最有效的計算工具。中國古代數學的早期發達與持續發展都是受惠於算籌的。

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