从古老的方程说起
2024-01-29万广磊
万广磊
在《楔形文字数学文献》中有一道数学题,图1是用楔形文字解释这道古巴比伦数学题的分析过程,刻在一块泥板的正反两面。
除了古代数学史家诺伊格鲍尔和数学家萨克斯的翻译方法之外,我们用现代方法翻译一下。这块泥板上的数学问题大概就是:“一个数比它的倒数大7,这个数是多少?”
有些同学一看到这个问题,会立即写出方程:x-1/x=7。
但是,我告诉你,你写错了。为什么呢?
这是因为古巴比伦的数的进位制与我们现在使用的不一样。他们用的是“六十进制”,而不是“十进制”。比如,十进制的26表示2个10加6个1,六十进制的26则表示的是2个60加6个1,也就是126。事实上,x的“倒数”可能是60的任何次幂除以x的值,所以,这里x的“倒数”不是我们现在理解的[1/x],而可能是[60/x],[3600/x],等等。不少学者从原作者的求解过程中分析得出,这里的“倒数”应该是[60/x]。所以,正确方程应该是x-60/x=7。
上述方程中,分母含有未知数,我们称之为分式方程,然后利用等式的基本性质,在方程的两边都乘x(x≠0),得到x2-60=7x,再整理,就得到新方程x2-7x-60=0。类比一元一次方程的定义,我们發现这个方程含有一个未知数,且未知数的最高次数是2,二次项的系数不是0。我们将这个方程叫作一元二次方程。
那么这个一元二次方程的x究竟等于多少?将来我们会学习专门的解法,可以得到x=12或x=-5。但是,古巴比伦人不知道负数的存在,所以,他们关心的解是x=12,则它的“倒数”[60/x]的值是5,12-5=7,满足题意。
1500年前的《孙子算经》中记载了一道数学名题——“鸡兔同笼”问题:今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?
这四句话的意思是:有若干只鸡和兔同在一个笼子里,从上面数,有35个头,从下面数,有94只脚。请问笼中各有多少只鸡和兔?
如果设有x只鸡,则兔子有(35-x)只,根据题意,得2x+4(35-x)=94。这是列一元一次方程,同学们在本章已经学习过。
如果设有x只鸡,y只兔子,根据题意,得[x+y=35,2x+4y=94。]这是列二元一次方程组,在后续学习中,我们将会遇到。
万丈高楼平地起。同学们,在初中阶段,我们一定要先学好一元一次方程,这样才可以顺利解决其他几种方程(组)的问题哦!
(作者单位:江苏省南京市鼓楼实验中学)