陸玉霞

二元一次方程組的“前世今生”

陸玉霞

中文里“方程”這個名詞，最早出現(xiàn)在《九章算術(shù)》中.《九章算術(shù)》是我國古代第一部數(shù)學(xué)專著，成書于東漢初年，至今仍有傳本.全書分為九章，《方程》是其中的第八章.但是在這一章里的“方程”，是指多元一次方程組，與現(xiàn)在我們所理解的“方程”的意義并不同.

我國古代數(shù)學(xué)家劉徽注釋《九章算術(shù)》說：“程，課程也.群物總雜，各列有數(shù)，總言其實，令每行為率.二物者再程，三物者三程，皆如物數(shù)程之，并列為行，故謂之方程.”這里的“如物數(shù)程之”是指有幾個未知數(shù)就要列出幾個方程.

古代，人們還不會用字母來表示未知數(shù)，人們是利用算籌來布置方程的.如下圖，圖中各行由上而下列出的算籌其實就分別表示x、y的系數(shù)以及常數(shù)項.一次方程組各未知數(shù)的系數(shù)以及常數(shù)項用算籌擺放時類似方陣，所以叫做方程.

在《方程》這一章中共有18道題目，其中關(guān)于二元一次方程組的就有8題.例如第7道題：

方程：今有牛五、羊二，直金十兩.牛二、羊五，直金八兩.問牛羊各直金幾何？

答曰：牛一，直金一兩、二十一分兩之一十三，羊一，直金二十一分兩之二十.

術(shù)曰：如方程.

剛才所列舉的算籌方陣即本題的方陣，古人利用算籌解方程組的基本方法，在理論上和我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的“加減消元法”基本一致.《九章算術(shù)》中解方程組的方法，不僅是我國古代數(shù)學(xué)中的偉大成就，而且是世界數(shù)學(xué)史上的一大瑰寶.

在人類發(fā)展的歷史上，古巴比倫人的代數(shù)知識是相當(dāng)豐富的，在已發(fā)掘的50萬塊記載巴比倫楔形文字的泥板中，有400塊是數(shù)學(xué)泥板，在這些數(shù)學(xué)泥板中，有許多記載著有關(guān)方程的問題.他們主要用文字表達(dá)，偶爾使用記號表示未知量.雖然在泥板中記載的有關(guān)二元一次方程組的題目不多，解法也不如《九章算術(shù)》中的方程術(shù)來得簡便，但在人類歷史上，古巴比倫人卻是最早掌握了二次方程甚至更高次方程的解法的民族.

在前人的基礎(chǔ)上，古希臘人把數(shù)學(xué)推進(jìn)到了一個嶄新的時代，現(xiàn)代意義上的“方程”一詞，就來源于拉丁文oequation，英文equation也由此演變而來.到了亞歷山大里亞時期，隨著數(shù)學(xué)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，出現(xiàn)了越來越多的與方程有關(guān)的代數(shù)問題，也涌現(xiàn)了越來越多的研究者，丟番圖就是最具代表性的人物，其代表作《算術(shù)》中記載了130個與一次和二次方程有關(guān)的問題，其成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了他所處的時代.

隨著數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展，直到1673年，法國科學(xué)家笛卡爾才在《幾何學(xué)》中使用x、y、z表示正的未知數(shù)，隨后，漸漸地才有了我們現(xiàn)在所熟悉的二元一次方程組以及方程.

其實，早在我國宋元時期，就已經(jīng)正式出現(xiàn)了用“元”這個字來表示未知數(shù)的用法，它源于當(dāng)時的“天元術(shù)”.所謂“天元術(shù)”，就是在解代數(shù)問題時，先“立天元一為某某”，再根據(jù)題設(shè)條件，建立等式，最后通過移項和合并同類項，得到一個方程.“立天元一為某某”，就是我們現(xiàn)在的“設(shè)某某為x”.

元代的教育家、數(shù)學(xué)家朱世杰（1249年~ 1314年）在《四元玉鑒》中將“天元術(shù)”拓廣為“四元術(shù)”，除了天元，又引入地元、人元、物元，以解決多元高次方程組問題.而其實“天元、地元、人元、物元”即類似于“x、y、z、w”.

方程是我們實際生活中十分重要的數(shù)學(xué)模型，二元一次方程組在生活中也有著廣泛的應(yīng)用，我們在學(xué)習(xí)“二元一次方程組”時一定接觸了許多.就如小學(xué)奧數(shù)里常見的“雞兔同籠”問題，如果我們利用二元一次方程組來解決，那就“so easy”啦.

（作者單位：江蘇省鹽城市初級中學(xué)）