算筹

更新时间:2024-09-16 19:02

算筹是若干根相同长短和粗细的小棍子,一般长约13~14cm,径粗约0.2~0.3cm,多用竹子制成,也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的,需要记数和计算的时候可以放在桌上或地上使用。算筹在中国数学史上有着重要作用。它的发明经历了漫长的历史过程。

发明

算筹最早出现于何时已不可考,但据史料推测,算筹最晚出现于春秋晚期战国初年(公元前722年~公元前221年),此时算筹的使用已非常普遍。

算筹记数法

表示方法

在算筹记数法中,以纵横两种排列方式来表示一位数字,其中1~5均以纵横方式排列相应数目的算筹来表示;6~9则以与排列方向垂直的一根算筹表示5,置于上方,下方置有数目上等于该数与5之差的算筹。《夏阳侯算经》记载道:满六以上,五在上方。六不积算,五不单张。表示多位数时,个位用纵式,十位用横式,百位用纵式,千位用横式,以此类推,遇零则置空。《孙子算经》中记载:凡算之法,先识其位,一纵十横,百立千僵,千十相望,万百相当。这样从右到左,纵横相间,就可以用算筹表示出任意大的自然数了。它位与位之间的纵横变换可以防止混淆。

(见图片“算筹记数法中的数字”)

十进位值制

位值制”,即每个数码所表示的数值,不仅取决于这个数码本身,而且取决于它在数字中所处的位置。如同样是一个数码“2”,放在个位上表示2,放在十位上就表示20,放在百位上就表示200,放在千位上就表示2000。在中国商代的文字记数系统中就已经有了十进位值制的萌芽,到了算筹记数和运算的时代,就已是标准的十进位值制了。

优越性

中国古代十进制的算筹记数法,在世界数学史上是一个伟大的创造。与世界其他古老民族的记数法相比,其优越性是显而易见的。古罗马的数字系统(罗马数字)没有位值制,只有七个基本符号,如要记稍大一点的数目就相当繁琐。玛雅人虽然懂得位值制,但使用的是20进制(见“玛雅数字”);古巴比伦人也知道位值制,但用的是60进位(见“巴比伦数字”)。20进位至少需要19个数码,60进位则需要59个数码,这就使得记数和运算变得十分繁复,远不如只用9个数码便可表示任意自然数的十进位制来得简捷方便(在不考虑0的情况下)。中国古代数学之所以在计算方面取得许多卓越的成就,在一定程度上应该归功于十进位制的算筹记数法。

算筹运算方法

加法

用算筹进行加法计算时,应先将两加数的末位对齐,自右向左按位相加,必要时进位,每位所得结果写在两数下方,最终下方数字即为两数之和。

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,然后将上数的首位去掉、上数向左移动一位,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。以此类推,直到上数各位用完,中间的数便是结果。

下面以183×26为例做具体说明:

(见图片“使用算筹计算乘法的步骤”)

数学史意义

算筹是在珠算发明以前中国独创并且是最有效的计算工具。中国古代数学的早期发达与持续发展都是受惠于算筹的。

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