古代埃及数学成就

早在公元前6000年左右,早期的埃及人就沿着肥沃的尼罗河谷定居,出于农业和宗教原因,他们开始记录月相和季节的模式。

法老的测量员在埃及历史的早期就使用基于身体部位的测量值(手掌是手的宽度,从肘部到指尖的测量值为肘)来测量土地和建筑物,并且基于我们的十个手指开发了十进制数字系统。然而,迄今为止发现的古埃及最古老的数学文本是莫斯科纸莎草纸,其历史可以追溯到公元前2000年至1800年左右的埃及中央王国。

古埃及数字系统

据认为,埃及人至少早在公元前2700年(可能更早)就引入了最早的完全发达的10进制计数系统。书面数字使用笔画表示单位,脚跟骨符号表示数十,绳索线圈表示数百人,莲花植物表示数千,以及其他象形文字符号表示十到一百万的更高幂。但是,没有位置值的概念,因此较大的数字相当笨拙(尽管一百万只需要一个字符,一百万减去一个需要五十四个字符)。


《莱茵纸莎草纸》可追溯到公元前1650年左右,是一种算术和几何学的指导手册,它向我们明确展示了当时乘法和除法是如何进行的。它还包含其他数学知识的证据,包括单位分数,复合数和素数,算术,几何和调和均值,以及如何求解一阶线性方程以及算术和几何级数。柏林纸莎草纸的历史可以追溯到公元前1300年左右,表明古埃及人可以解决二阶代数(二次)方程。

例如,乘法是通过将要乘以一侧的数字和另一侧的乘法数重复加倍的过程来实现的,本质上是一种二进制因子的乘法,类似于现代计算机使用的二进制因子(见右边的例子)。然后,这些相应的计数器块可以用作一种乘法参考表:首先,隔离两个的幂的组合,它们加起来就是要乘以的数字,然后另一侧的相应计数器块产生答案。这有效地利用了二进制数的概念,在莱布尼茨将其引入西方之前的3000多年,以及在计算机发展之前更多年充分探索其潜力。

贸易和市场的实际问题导致了分数符号的发展。我们面前的纸莎草纸展示了基于荷鲁斯之眼符号的单位分数的使用,其中眼睛的每个部分代表不同的部分,前一个部分的每个部分(即一半,四分之一,八分之一,第十六,第三十二,六十四),因此总数比整体少了六十四分之一, 第一个已知的几何级数示例。

古埃及的划分方法

单位分数也可用于简单的除法和。例如,如果他们需要在5个人之间分配3个面包,他们首先将两个面包分成三个,将第三个面包分成五个部分,然后将第二个面包中的剩余三个面包分成五个部分。因此,每个人都将获得三分之一加五分之一加十五分之一(正如我们所期望的那样,总共五分之三)。

埃及人通过使用他们所知道的区域的形状来近似圆圈的面积。例如,他们观察到直径为9个单位的圆的面积非常接近于一个边长为8个单位的正方形的面积,因此可以通过将直径乘以89然后将其平方来获得其他直径圆的面积。这给出了π精确到不到百分之一的有效近似值。

金字塔本身是埃及数学复杂性的另一个迹象。撇开金字塔是观察1:1.618黄金比例的第一个已知结构的说法(这可能是纯粹出于美学原因,而不是数学原因),当然有证据表明他们知道金字塔体积的公式 - 高度乘以长度乘以宽度的13倍 - 以及截断或剪裁的金字塔。

早在毕达哥拉斯之前,他们也意识到一条规则,即边长为3,4和5个单位的三角形会产生完美的直角,埃及建筑商使用以3,4和5个单位的间隔打结的绳索,以确保他们的石雕具有精确的直角(事实上,3-4-5直角三角形通常被称为“埃及”)。

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