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数学题中的运动学知识

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:古代数学著作普遍地以运动学为内容而拟设了各种算题。以《九章算术》卷六《均输》为例,以下算题的物理学思想是值得重视的。日已三分之一,主人乃觉,持衣追及与之而返。从这些算题中看出,路程、速度和时间这三个匀速运动中的基本物理量得到充分认识,并把它们联系起来了。看来,古代人清楚地知道与匀速运动相关的物理概念。这些算题本身及其答案,体现了古代人关于运动学的知识水平。

第四节 数学题中的运动学知识

古代数学著作普遍地以运动学为内容而拟设了各种算题。它们在时间、路程、速度或加速度值中提出一些已知条件,并作出了解答。以《九章算术》卷六《均输》为例,以下算题的物理学思想是值得重视的。

今有程傅委输,空车日行七十里,重车日行五十里。今载太仓输上休,五日三返。问太仓去上林几何?

今有客日行三百里,客去忘持家。日已三分之一,主人乃觉,持衣追及与之而返。至家视日四分之三。问主人马不休,日行几何?

今有甲发长安,五日至齐;乙发齐,七日至长安。今乙发已先行二日,甲乃发长安。问几何相逢?

类似的这些算题,其具体算法并不困难,我们感兴趣的是它们所反映的物理意义。从这些算题中看出,路程、速度和时间这三个匀速运动中的基本物理量得到充分认识,并把它们联系起来了。看来,古代人清楚地知道与匀速运动相关的物理概念。这些算题本身及其答案,体现了古代人关于运动学的知识水平。

下面一道题尤其值得注意和讨论:

今有良马与驽马,发长安至齐。齐去长安至齐。齐去长安三千里。良马初日行一百九十三里,日增十三里。驽马初日行九十七里,日减半里。良马先至齐,复还迎驽马。问几何日相逢及各行几何?

古代人以“盈不足术”解答此类问题。不妨试着以现在物理方法解答它,即可发现其中趣味。值得注意的是,刘徽在注《九章算术》该题时,将今日称之为正、负加速度的值分别名之为“益疾里”和“减迟里”,并统称为“益疾减迟之数”。似乎刘徽生活的魏晋时期,中国人已有类似加速度的概念或术语。

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