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第九课时 中国数的发展和算筹及其运算

教学目标:了解中国数字的发展变化,培养学生对中国文化的景仰和热爱。

教学方法:师生共同探讨

教学过程:

一、导入

 上讲我们探讨了手指数和国外的一些书写法,这节课,我们专们学习中国的数字的发展。

二、中国古代的数字的起源

中国古代数字的起源是很早的。距今六千年前西安半坡出土的陶器上的几何花纹,提供了一个由物体形象到抽象的几何图案的演变过程的线索,如由鱼形变成梭形、菱形、三角形、长方形等几何图案。除此之外,半坡人还有了数目的观念。例如在一个陶钵上有用1~8个圆点组成的等边三角形和分正方形为100个小正方形的图案。半坡遗址的房屋基址都是圆形和方形。

据《易·系辞》记载:“上古结绳而治,后世圣人,易之从书契。”可见,约公元前4000年以前的上古时期,我们的祖先已会结绳记事,当然就会结绳记数了。相传我国的结绳记事是伏羲创造的,后人是这样描述结绳记事的:“事大大其绳,事小小其绳,结之多少,随物众寡”,意思是说,记大事用粗绳,记小事用细绳,打多少个结,是根据物件多少而定。比如,猎得一个野兽,便在绳上打一个结,用结的多少表示猎获物的多少。

为了画圆作方,确定平直,人们还创造了规、矩、准、绳等作图与测量工具。尸佼《尸子》说:“古者垂为规、矩、准、绳,使天下放焉。”《史记·夏本纪》记载:夏禹治水“左规矩,右准绳”,说明在约公元前2600年到公元前2300年的黄帝时期,人们已使用了这些几何工具。

对于中国数字的起源,许多古籍记载说,数是黄帝时一个叫隸首的人创造的。

在甲骨文和金文中都有数学方面的资料的记载。

根据河南安阳出土的殷墟甲骨文及周代金文的考古证明,中国在约公元前1400年的殷商时期,甲骨文卜辞中已经采用“十进位值记数法”的十进制数字和记数法,并有十、百、千等专用的大数名称,其中最大的数字是三万。“位值制”就是在不同的位置上安排不同的数,如12,27,234这三个数中的2分别代表二,二十,二百。同一个符号2在不同的位置上表示不同的数。现在人们都习惯使用十进位值制,觉得这很简单,但在发明之初却不然。

                                       图9-1                                图9-2

                                商代记数曱骨文                 曱骨文中数的记法

比如375

中国殷代写法:        

                             3      7       5

古埃及写法:    

对比可看出,中国的记数实在比埃及优越先进的多。

三、中国记数符号

中国记数符号是这样的,从上往下、从右往左竖着写:

                                    

                    比如1637  记作                       24679记作

                         

                            

四、中国的算筹数系

但中国人计算并不是用这些记数的文字来进行,而是用算筹作工具,即中国算筹数系。春秋战国时期已有了算筹,到汉代算筹已很流行。直至15世纪算盘推广后,才逐渐退出历史舞台。算筹记数法使用的是十进位制,这种记数方法对世界数学的发展是有划时代意义的。这个时期的测量数学在生产上有了广泛应用,在数学上也有相应的提高。

算筹数系是这么记数的:

            

                                                  图9-3 

                                        图9-3    中国算筹记数

记数方法口诀是:“凡算之法,先识其位,一纵十横,百立千僵,千十相望,万百相当。”“满六以上,五在上方,六不积算,五不单张。”小于六的数,几根算筹就表示几,6到9,则是以一当五,放在上方。当数字 1,2,3,4,5,6,7,8,9 出现在奇数位上时用纵式,出现在偶数位上时,用横式。

在这个数系中,0空位。用圆圈代表0,时间在宋朝或稍后些。

如用算筹记数法写出数 5780   72803     450082     3257888   

          5780=  

          450082=

          3257888=

五、算筹运算

用算筹来进行计算上,叫筹算。筹算的加减法和乘除法都是从高位算起。

1、加法

如:789+324

                                                         图9-4

                            图9-4 算筹加法和阿拉伯数字加法对照

2、乘法

用算筹进行乘法计算,先摆乘数于上,再摆被乘数于下,并使上数的首位与下数的末位对齐,按从左到右的顺序用上数首位乘下数各位,把乘得的积摆在上下两数中间(与被乘数位数对齐),然后将上数的首位去掉,下数向右移动一位,再以上数第二位乘下数各位,加入中间的乘积,并去掉上数第二位。直到上数各位用完,中间的数便是结果。   

下面以189×34为例具体说明乘法步骤:

1.把乘数34摆在上面,被乘数189摆在下面,被乘数的个位9与乘数的十位3对齐,中间留有空余,准备摆乘得的积

2.从高位乘起,用乘数十位上的3(其实是30)乘被乘数189,得5670,摆在中间,积的数位与被乘数对齐,积的个位0用空位表示);

3.去掉已乘过的乘数十位上的数字3,把乘数个位4移至与被乘数的个位9对齐的位置

4.用乘数个位4乘被乘数189,所得的积与5670相加,最后得积6426。

下面是用阿拉伯数字表示189×34的算法步骤(图9-5)

       下面是用算筹表示的189×34的计算步骤(图9-6)

由于摆弄算筹速度慢,携带不方便,且一次运算所用算筹数量较多,所以珠算在实践活动中,在算筹的基础上慢慢发展起来了。“珠算”一词,早在公元190年左右东汉末徐岳所著《数术记遗》一书中就已出现。约在公元14世纪,我国珠算盘流传到日本,也陆续传到朝鲜、越南等地,对这些国家的数学发展产生了重大影响。

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