數(shù)學(xué)家劉徽的生平

　　劉徽（約公元225年—295年），漢族，山東鄒平縣人，魏晉期間偉大的數(shù)學(xué)家，中國古典數(shù)學(xué)理論的奠基人之一。是中國數(shù)學(xué)史上一個非常偉大的數(shù)學(xué)家，他的杰作《九章算術(shù)注》和《海島算經(jīng)》，是中國最寶貴的數(shù)學(xué)遺產(chǎn)。劉徽思想敏捷，方法靈活，既提倡推理又主張直觀。他是中國最早明確主張用邏輯推理的方式來論證數(shù)學(xué)命題的人。劉徽的一生是為數(shù)學(xué)刻苦探求的一生。他雖然地位低下，但人格高尚。他不是沽名釣譽的庸人，而是學(xué)而不厭的偉人，他給我們中華民族留下了寶貴的財富。

　　劉徽在數(shù)學(xué)上的貢獻極多，在開方不盡的問題中提出“求徽數(shù)”的思想，這方法與后來求無理根的近似值的方法一致，它不僅是圓周率精確計算的必要條件，而且促進了十進小數(shù)的產(chǎn)生；在線性方程組解法中，他創(chuàng)造了比直除法更簡便的互乘相消法，與現(xiàn)今解法基本一致；并在中國數(shù)學(xué)史上第一次提出了“不定方程問題”；他還建立了等差級數(shù)前n項和公式；提出并定義了許多數(shù)學(xué)概念：如冪（面積）；方程（線性方程組）；正負(fù)數(shù)等等．劉徽還提出了許多公認(rèn)正確的判斷作為證明的前提．他的大多數(shù)推理、證明都合乎邏輯，十分嚴(yán)謹(jǐn)，從而把《九章算術(shù)》及他自己提出的解法、公式建立在必然性的基礎(chǔ)之上。雖然劉徽沒有寫出自成體系的著作，但他注《九章算術(shù)》所運用的數(shù)學(xué)知識，實際上已經(jīng)形成了一個獨具特色、包括概念和判斷、并以數(shù)學(xué)證明為其聯(lián)系紐帶的理論體系。

　　劉徽在割圓術(shù)中提出的“割之彌細(xì)，所失彌少，割之又割以至于不可割，則與圓合體而無所失矣”，這可視為中國古代極限觀念的佳作。《海島算經(jīng)》一書中，劉徽精心選編了九個測量問題，這些題目的創(chuàng)造性、復(fù)雜性和富有代表性，都在當(dāng)時為西方所矚目。劉徽思想敏捷，方法靈活，既提倡推理又主張直觀。他是我國最早明確主張用邏輯推理的方式來論證數(shù)學(xué)命題的人。

　　數(shù)學(xué)家劉徽的成就

　　劉徽的數(shù)學(xué)成就大致為兩方面：

　　一是整理中國古代數(shù)學(xué)體系并奠定了它的理論基礎(chǔ)，這方面集中體現(xiàn)在《九章算術(shù)注》中。它實已形成為一個比較完整的理論體系：

　　數(shù)系理論

　　①用數(shù)的同類與異類闡述了通分、約分、四則運算，以及繁分?jǐn)?shù)化簡等的運算法則；在開方術(shù)的注釋中，他從開方不盡的意義出發(fā)，論述了無理方根的存在，并引進了新數(shù)，創(chuàng)造了用十進分?jǐn)?shù)無限逼近無理根的方法。

　　②在籌式演算理論方面，先給率以比較明確的定義，又以遍乘、通約、齊同等三種基本運算為基礎(chǔ)，建立了數(shù)與式運算的統(tǒng)一的理論基礎(chǔ)，他還用“率”來定義中國古代數(shù)學(xué)中的“方程”，即現(xiàn)代數(shù)學(xué)中線性方程組的增廣矩陣。

　　③在勾股理論方面逐一論證了有關(guān)勾股定理與解勾股形的計算原理，建立了相似勾股形理論，發(fā)展了勾股測量術(shù)，通過對“勾中容橫”與“股中容直”之類的典型圖形的論析，形成了中國特色的相似理論。

　　面積與體積理論

　　用出入相補、以盈補虛的原理及“割圓術(shù)”的極限方法提出了劉徽原理，并解決了多種幾何形、幾何體的面積、體積計算問題。這些方面的理論價值至今仍閃爍著余輝。

　　二是在繼承的基礎(chǔ)上提出了自己的創(chuàng)見。這方面主要體現(xiàn)為

　　割圓術(shù)與圓周率，他在《九章算術(shù).圓田術(shù)》注中，用割圓術(shù)證明了圓面積的精確公式，并給出了計算圓周率的科學(xué)方法。他首先從圓內(nèi)接六邊形開始割圓，每次邊數(shù)倍增，算到192邊形的面積，得到π=157/50=3.14，又算到3072邊形的面積，得到π=3927/1250=3.1416，稱為“徽率”。

　　關(guān)于割圓術(shù)的小故事

　　我國古代的劉徽他為了圓周率的計算一直潛心鉆研著。一次，劉徽看到石匠在加工石頭，覺得很有趣就仔細(xì)觀察了起來。“哇！原本一塊方石，經(jīng)石匠師傅鑿去四角，就變成了八角形的石頭。再去八個角，又變成了十六邊形。”一斧一斧地鑿下去，一塊方形石料就被加工成了一根光滑的圓柱。

　　誰會想到，在一般人看來非常普通的事情，卻觸發(fā)了劉徽智慧的火花。他想：“石匠加工石料的方法，可不可以用在圓周率的研究上呢？”

　　于是，劉徽采用這個方法，把圓逐漸分割下去，一試果然有效。他發(fā)明了亙古未有的“割圓術(shù)”。他沿著割圓術(shù)的思路，從圓內(nèi)接正六邊形算起，邊數(shù)依次加倍，相繼算出正12邊形，正24邊形……直到正192邊形的面積，得到圓周率兀的近似值為157/50(3.14)；后來，他又算出圓內(nèi)接正3072邊形的面積，從而得到更精確的圓周率近似值：π≈3927/1250(3.1416)。