南宋数学家杨辉的数学成就

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  杨辉,字谦光,钱塘(今浙江杭州)人,是南宋著名的数学家,与秦九韶、李冶、朱世杰并称“宋元数学四大家”.从1261年到1275年,杨辉先后完成数学著作5部,共21卷,即《详解九章算法》12卷,《日用算法》2卷,《乘除通变本末》3卷,《田畝比类乘除捷法》2卷和《续古摘奇算法》2卷(其中《详解》和《日用算法》已非完书).后三部著作合称为《杨辉算法》.杨辉在总结前朝数学家的成果时,又极大地创新和发展了数学技术,推动了中国算数领域的进步。
  四阶以上的纵横图,杨辉只画出图形而未给出作法.但他所画的五阶、六阶乃至十阶纵横图全都准确无误,可见他已经掌握了高阶纵横图的构成规律.他的十阶纵横图叫百子图(图4),各行各列的数字之和均为505。
  三、杨辉三角
  杨辉在《详解九章算法》一书中还画了一张表示二项式展开后的系数构成的三角图形,称做“开方做法本源”,现在简称为“杨辉三角”,如图5。
  杨辉三角最本质的特征是,它的两条斜边都是由数字1组成的,而其余的数则等于它肩上的两个数之和。
  北宋时期出现了一种名为增成法的算术,杨辉理解其中的规律后,进一步完善了增成法的运算和适用范围.杨辉认为,增成法虽然在一定程度上避免了试商,但当被除数增多时,运算量不仅会加大,正确率也不高.杨辉在所著《乘除通变算宝》一书中,概括了简便的计算规律,比如“归数求成十”“归数自上加”等,为百姓解决计算问题提供了很多的方便。
  杨辉在数学上的研究重点在于改进筹算乘除计算技术,总结各种乘除捷算法,这也是由当时的社会状况决定的.唐代中期以后,社会经济得到较大发展,手工业和商业交易都具有相当大的规模,因此,人们在生产、生活中需要数学计算的机会大大增加,这种情况迫切要求数学家们为人们提供便于掌握、快捷准确的计算方法.杨辉不遗余力地改进了计算技术,大大加快了运算工具改革的步伐。
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