大名鼎鼎的数学家祖冲之,数学成就高!

看淘网  Aleiria   2018-09-01

祖冲之对我国的数学体系贡献非常大。在古代那么有限的条件下,他将圆周率精算到小数点后七位,他提出的祖率对数学有巨大的贡献。祖冲之还编写了《大明历》和《述异记》等著作,都对后市产生了巨大的影响。

1、祖冲之介绍

祖冲之(429-500),字文远。出生于建康(今南京),祖籍范阳郡遒县(今河北涞水县),中国南北朝时期杰出的数学家、天文学家。 祖冲之一生钻研自然科学,其主要贡献在数学、天文历法和机械制造三方面。他在刘徽开创的探索圆周率的精确方法的基础上,首次将圆周率精算到小数第七位,即在3.1415926和3.1415927之间,他提出的祖率对数学的研究有重大贡献。

直到16世纪,阿拉伯数学家阿尔卡西才打破了这一纪录。 由他撰写的《大明历》是当时最科学最进步的历法,对后世的天文研究提供了正确的方法。其主要著作有《安边论》《缀术》《述异记》《历议》等。

2、家世背景

祖冲之,429年(南朝宋元嘉六年)出生于建康(今南京),祖籍范阳郡遒县(今河北涞水县)。西晋末期,北方发生大规模战乱,祖冲之的先辈从河北迁徙到江南,并在江南定居下来。祖冲之就出生在江南,其祖父祖昌任刘宋朝大匠卿,是朝廷管理土木工程的官吏,父亲祖朔之做奉朝请,学识渊博,常被邀请参加皇室的典礼、宴会。

祖冲之从小就受到很好的家庭教育。爷爷给他讲斗转星移,父亲领他读经书典籍,家庭的熏陶,耳濡目染,加之自己的勤奋,使他对自然科学和文学、哲学,特别是天文学产生了浓厚的兴趣,在青年时代就有了博学的名声。

3、改革闰法

在古代,中国历法家一向把十九年定为计算闰年的单位,称为一章,在每一章里有七个闰年。也就是说,在十九个年头中,要有七个年头是十三个月,这种闰法一直采用了一千多年。412年,北凉赵厞创作《元始历》,才打破了岁章的限制,规定在六百年中间插入二百二十一个闰月。

祖冲之吸取了赵厞的理论,加上他自己的观察,认为十九年七闰的闰数过多,每二百年就要差一天,而赵厞六百年二百二十一闰也不十分准确。因此,祖冲之提出了391年144闰月的新闰法。 祖冲之的闰周精密程度极高,按照他的推算,一个回归年的长度为365.2428141日,与今天的推算值仅相差46秒。一直到南宋的《统天历》,才采用了比这更精确的数据。

4、祖冲之编写的《大明历》

亦称甲子元历。南北朝一部先进的历法。祖冲之创制。《大明历》采用的朔望月长度为29.5309日,这和利用现代天文手段测得的朔望月长度相差不到一秒钟。在《大明历》中,祖冲之提出了在391年插入144个闰月的新闰周。根据新的闰周和朔望月长度,可以求出《大明历》的回归年长度是365.24281481日,与现代测得回归年长度仅差万分之六日左右,也就是说一年只差50多秒,这是非常精确的资料。冬至点是制订历法的起算点,因此测定它在天空中的位置对于编算历法来说非常重要。可是在祖冲之之前,历算家们一直认为冬至点的位置是固定不变的,这就使得历法制订从一开始就产生了误差。为此祖冲之把岁差概念引进历法中之后,大大提高了历法计算的精度。

5、《述异记》

《述异记》由南朝祖冲之所著,主要记载了鬼异的事情。《述异记》是古代小说集,共有两本。一本由南朝齐祖冲之撰,10卷,已失传。另一本由南朝梁任昉撰,2卷,最早见于《崇文总目》小说类,唐以前未见著录。

6、天文成就

祖冲之对木、水、火、金、土等五大行星在天空运行的轨道和运行一周所需的时间,也进行了观测和推算,给出了更精确的五星会合周期。中国古代科学家算出木星(古代称为岁星)每十二年运转一周。西汉刘歆作《三统历》时,发现木星运转一周不足十二年。 祖冲之进行了重新测量,得出木星每84年超辰一次的结论,即定木星公转周期为11.858年(今测为11.862年)。并得出更精确多五星会合周期,木星398.903日(误差0.019日),火星780.031日(误差0.094日),土星378.070日(误差0.022日),金星583.931日(误差0.009日),水星115.880日(误差0.002日)。

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