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张丘建(生卒年不详),北魏清河(今临清)人,中国著名数学家。著有《张丘建算经》。
张丘建自小聪明好学,酷爱算术。一生从事数学研究,造诣颇深。
关于张丘建的生平见诸史书的很少,而关于他事迹的民间传说倒是很多。从这些民间的传说里,也大概能了解到张丘建的一些经历和他在当时的社会影响。
传说里有这样一个故事:张丘建小时候就才思敏捷,聪慧过人,尤其是计算能力超群,算得又快又准,他也因此被众人看作是神童。据说张丘建的父亲养了很多鸡,小时候张丘建经常帮父亲算账,算得十分准确,分文不差。当地的县官听说张丘建小小年纪就会算账,有些不相信,想要测验一下他。于是他派人去集市上问好鸡的价格,打听清楚公鸡5文钱1只,母鸡3文钱1只,小鸡1文钱3只,设计了一道题目,想要以此考考张丘建。该县官对他说:我用100文钱买你的公鸡、母鸡和小鸡,共计100只,你算算,3种鸡各能买多少?张丘建很快答了出来:4只公鸡,18只母鸡,78只小鸡。县官一听,算得一点不差,心中暗暗称赞,接着又说:我再给你100文钱买100只鸡,但公鸡、母鸡和小鸡的数量不能和上次一样。张丘建想了想,很快又算了出来:8只公鸡,11只母鸡,81只小鸡。县官见这次又一丝不差,十分高兴,很欣赏张丘建的聪明和才华,便派人送张丘建去读书。这虽然只是一个传说,但在《张丘建算经》中确有这样的题目,而且这传说也符合张丘建的实际情况,比较真实地表现出张丘建的计算才能,也反映出民众对张丘建的敬佩。
张丘建在《张丘建算经》中较早提出了“百鸡问题”:“鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一。百钱买百鸡,问鸡翁、母、雏各几何?”这道题的意思是:每只公鸡价值5元,母鸡价值3元,3只小鸡价值1元,用100元钱买100只鸡,问,公鸡、母鸡、小鸡各可以买多少只?这道题被称为“百鸡术”,是世界著名的不定方程问题。13世纪意大利斐波那契《算经》、15世纪阿拉伯阿尔·卡西《算术之钥》等著作中均提出过相同的问题。张丘建对此有精湛和独到的见解。自张丘建以后,中国数学家对百鸡问题的研究不断深入,百鸡问题也几乎成了不定方程的代名词,从宋代到清代围绕百鸡问题的数学研究取得了很好的成就。
据说当时的数学家夏侯阳得知张丘建的情况后,有意收张丘建为徒。于是便找到了张丘建,当面出了道题来考他。题目是这样的:有甲乙两个和尚为寺庙分头去化缘,半个月后他俩化到些银两回到寺庙。此时若乙给甲10两银子,甲比乙所多的是乙余下的5倍;若甲给乙10两银子,那么二人的银两相等,问甲乙各化到多少银两?张丘建略加思考便说到:根据若甲给乙10两银子,那么二人的银两相等,可知,原来甲比乙多10+10=20两银子。再根据若乙给甲10银子,可以判定此时甲比乙多了20两,加上原来多的20两共计多出40两,而这多出40两正是乙余下的5倍,所以乙余下的银子是40÷5=8两,而这余下的8两是乙给了甲10两后所剩下的银子,所以可以得知乙化到的10+8=18两银子,则甲化到18+20=38两银子。听了张丘建的回答,夏侯阳十分满意,马上收张丘建为徒。这道题目在《张丘建算经》中也有记载。
《张丘建算经》约成书于公元466—485年,共3卷93题,包括测量、纺织、交换、纳税、冶炼、土木工程、利息等各方面的计算问题。其体例为问答式,条理精密,文词古雅,是中国古代数学史上的杰作,也是世界数学资料库中的一份宝贵的遗产。后世学者北周甄鸾、唐李淳风相继为该书做了注释。特别是唐代,经太史令李淳风注释整理,收入《算经十书》,成为当时算学馆先生的必读书目。
《算经十书》是《周髀算经》《九章算术》《海岛算经》《孙子算经》《五曹算经》《夏侯阳算经》《张丘建算经》《五经算术》《缉古算经》等10种。《算经十书》至清代多已佚失。乾隆初年(1736)以后,戴震致力整理古代算书,经过仔细的筛选,从《永乐大典》中辑出,这才使后人得以见到古代数学的这些辉煌成果。
《张丘建算经》比较突出的成就有最大公约数与最小公倍数的计算、各种等差数列问题的解决、某些不定方程问题求解等。
如等差数列是常见数列的一种,如果一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数,这个数列就叫作等差数列,而这个常数叫作等差数列的公差,公差常用字母d表示。中国古代南北朝的张丘建早已在《张丘建算经》提到等差数列了:今有女子不善织布,逐日所织的布以同数递减,初日织5尺,末一日织1尺,计织30日,问共织几何?题目的意思是:有位妇女不善于织布,她每天织的布都比上一天减少一些,并且减少的数量都相等。她第一天织了5尺布,最后一天织了1尺,一共织了30天。问她一共织了多少布?书中的解法是:并初、末日织布数,半之,余以乘织讫日数,即得。答曰:2匹1丈。
数学是中国古代科学中一门重要学科,其发展源远流长,成就辉煌。南北朝是中国古代数学的蓬勃发展时期,《张丘建算经》《孙子算经》《夏侯阳算经》等算学著作纷纷问世,极大地促进了中国古代数学研究的发展。
张丘建作为中国数学史上的大家,取得了非凡的成就。
(宋冬梅)