數學起源:進入古代數學家的另類思考

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  • 作者: 盧卡斯.奔特、菲利普.瓊斯等 追蹤作者 ? 追蹤作者後,您會在第一時間收到作者新書通知。
  • 出版社: 五南 追蹤出版社 ? 追蹤出版社後,您會在第一時間收到出版社新書通知。
  • 出版日:2019/2/28
  • ISBN:9789577632364
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內容簡介

像古埃及人那樣做長除法!像巴比倫人一樣解決二次方程式!像在歐幾里得時期的學徒一樣研讀幾何!這個獨一無二的文本為學習數學的學生之理解幾何學跟數目系統,提供一個令人興奮又愉快的進路。本書使用了一種新鮮且極其有趣的方式著述,即使主要以課堂使用為目的,但仍將吸引任何人對紙莎草、楔形文字板,以及其他古代銘文紀載的好奇心。

作者群創作出這一本描繪數學歷史的亮眼書籍,內容起於埃及,終於十九世紀末奠定的抽象數學基礎。藉由本書所聚焦的實作,學生將會被引入古代數學先驅曾經面對的同樣問題和情境。本書鼓勵讀者去執行埃及人和巴比倫人使用的基本代數和幾何運算,去檢核希臘數學和哲學的根源,以及去解決仍然著名的化圓為方和多樣的三等分任意角度問題。

由於這些單元詳盡討論的獨特性,這本書確定將受到廣泛有興趣的讀者歡迎。這個主題材料適合未來的國中小學教師、中學生的參考材料,以及一般讀者的啟發之用。除了中學數學之外,不需要專業或更高的知識背景。

目錄

序言

1. 埃及數學  
1-1 史前數學 
1-2 最早的數學文獻 
1-3 記數符號 
1-4 算術運算 
1-5 乘法 
1-6 分數和除法 
1-7 紅色輔助數 
1-8 2÷n表 
1-9 皮革卷 
1-10 代數問題 
1-11 幾何 

2. 巴比倫的數學 
2-1 一些史實 
2-2 巴比倫的記數符號 
2-3 基本運算 
2-4 開方法 
2-5 巴比倫的代數 
2-6 巴比倫文本 
2-7 巴比倫的幾何 
2-8 的近似值 
2-9 另一個問題和揮別巴比倫
 
3. 希臘數學的開端 
3-1 最早的記載 
3-2 希臘計數系統 
3-3 泰利斯和他的重要數學成就 
3-4 畢達哥拉斯與畢氏學派 
3-5 畢氏學派及其音樂 
3-6 畢達哥拉斯學派的算術 
3-7 畢氏學派的命數論 
3-8 畢氏學派的天文學 
3-9 畢氏學派幾何學 
3-10 不可公度量線段與無理數 

4. 古希臘的著名問題 
4-1 導言 
4-2 希波克拉堤斯和新月形求積法 
4-3 其他新月形 
4-4 希波克拉堤斯的幾何 
4-5 倍立方體 
4-6 三等分任意角問題 136
4-7 希庇亞斯和化圓為方 
4-8 希臘三個著名問題的相關證明 

5. 歐幾里得的哲學先驅 
5-1 哲學與哲學家 
5-2 柏拉圖 
5-3 亞里斯多德和他有關敘述句的理論 
5-4 概念與定義 
5-5 特殊概念與未定義項 

6. 歐幾里得 
6-1 幾何原本 
6-2 歐幾里得的《幾何原本》之結構 
6-3 定義 
6-4 設準與共有概念 
6-5 幾何作圖的意義 
6-6 設準III的意圖 
6-7 全等 
6-8 全等 
6-9 平行線相關之理論 
6-10 面積之比較 
6-11 畢氏定理 
6-12 歐幾里得的比較面積法與現代之差異 
6-13 幾何代數與正多邊形 
6-14 《幾何原本》中的數論 

7. 後歐幾里得時代的希臘數學:歐幾里得vs.現代方法 
7-1 希臘數學的跨度 
7-2 阿基米德及埃拉托斯特尼 
7-3 阿波羅尼亞斯 
7-4 海龍及丟番圖 
7-5 托勒密及帕布斯 
7-6 希臘方法的回顧 
7-7 歐幾里得系統的反對見解 
7-8 演繹法的意義 
7-9 歐幾里得的系統並非是純演繹式的 
7-10 幾何學如何以單純演繹的方式建立? 
7-11 一個四點的系統 

8. 後希臘時期的記數系統與算術 
8-1 羅馬數碼 
8-2 算盤以及有形的算術 
8-3 阿拉伯數碼 
8-4 早期的美國位值記數系統 
8-5 位值記號的晚期發展 
8-6 不同記數系統之間的轉換 
8-7 非十進位制之中的加法與減法算則 
8-8 非十進位制之中的乘法算則 
8-9 分數、有理數與位值記數 
8-10 無理數 
8-11 算術的現代理論基礎 
8-12 現代記數系統 
部分習題的提示及解答 

序/導讀

序言

本書具備許多獨有的特色,其內容都源自於三位作者實際的數學史教學經驗。

本書的內容著重於單元的選擇,而不在題材的包山包海。儘管讀者在此書中,可能找不到其他參考書籍會出現的某些特定資訊,然而,我們所介紹的各個主題都有足夠的深度,使得學生們可以在一個真實的歷史情境中,實際地從事數學知識活動。他可以像古埃及人一樣地作長除法,像巴比倫人一樣解二次方程,以及如同歐幾里得時代的學生一樣,研究幾何學。參與古代數學家經歷過的數學活動與問題,並面對他們所遭遇的相同困難,最終獲得問題的答案,便是欣賞早期學者之聰慧與創意的最佳途徑。我們(三位作者)也發現,學生們享受著這種深入學習數學史的方式,並且能藉由分析古代的且另類的數學方法,增益他們對現代數學的理解。

本書涵蓋了初等數學的歷史根源:算術、代數、幾何及數論。它省略了許多晚近發展的數學單元。近代所發展的諸多數學主題,都超乎大學數學系的專業範疇,同時,若僅僅在一個膚淺的層次上討論這些概念,並沒什麼太大的意義。具備足夠高中數學知識背景的學生,一定可以藉由研讀本書而獲益;同時,本書大部分的內容(例如:巴比倫、埃及、希臘,以及其他記數系統和計算用的算則),都屬於一般國中生可理解的程度。

由於本書討論了一般中小學數學課程所包含的多數主題的起源,所以特別適合未來的數學教師閱讀。我們過去的經驗也顯示:這些材料的份量,足以提供開設一學期三學分的數學史課程,而這門課是以數學主修的學生或未來的中學數學教師為對象。本書的內容(特別是第1、2、3、6和8章)也適合當作培育未來小學教師的課程,並作為中學生的補充教材,以及一般讀者怡情養性之用。我們誠摯地期許,相較於過去的讀物,本書能將數學史惠及更廣大的閱聽大眾。

本書中的許多材料來自一部荷蘭文本,Van Ahemes tot Euclides (Wolters, Groningen),由當時任教於烏崔特大學的奔特(Lucas N. H. Bunt)博士,以及他的合作者 Catharina Faber-Gouwentak博士、E. A. de Jong修女、D. Leujes、H. Mooij博士以及P. G. Vredenduin博士所共同撰寫。書中包括了許多由瓊斯(Phillip S. Jones)所貢獻的修飾與延拓,其中包括有第6章的後半部、第7章的前半部,以及第8章的大部分。他的小冊子《理解數目:它們的歷史與用途》(Understanding Numbers: Their History and Use)的大部分內容已經併入本書。至於貝迪因特(Jack D. Bedient)則加入了本書草稿的最後組織工作。
作者群由衷地感謝Bruce E. Meserve教授,他的許多建議對於本書初稿的改善貢獻良多。同時,他的協助與鼓勵也支撐著此一計畫直到完工。作者群也想對Prentice-Hall出版社的工作同仁之襄助表示謝忱。而Anna Church和Emily Fletcher負責打字工作,也是我們深懷感激的。
 

奔特(Lucas N. H. Bunt)
瓊斯(Phillip S. Jones)
貝迪恩特(Jack D. Bedient)

試閱

1-1 史前數學
埃及第一個法老王曼尼斯(Menes)的儀式權杖頂端上,刻著現存最早的數學文獻。他大約生活於西元前3000年,他的權杖上用象形文字記載著征戰的事蹟。那銘文記錄著搶奪來的400,000頭公牛、1,422,000頭羊以及120,000個俘虜。如圖1-1上所示,圖片裡有公牛、羊還有雙手反綁的俘虜。曼尼斯是否浮誇他的戰功,是很有趣的歷史問題,但從數學來看,卻不是什麼特別重要的事。這件事的重點是,遠在很久很久以前,人們就能記錄下很大的數目。這也暗示著在西元前3000年之前的幾個世紀,也就是書寫被發明之前(史前時期),有些數學符號就已經被使用(來記數)了。
目前已知有兩個方法可以認識史前人類的想法和文化。首先,我們可以透過考古學家發現和詮釋下的古代工藝品而得知,另一方面,也可以經由觀察現代世界中的原始文化(部落),從而推論史前思想和習俗如何發展,來了解史前文明。這兩種不同的進路,對於我們研究理念與知識的發展而言,都是很有用的。
在考古學上最令人興奮的發現之一,便是1937年,由阿伯索洛姆(Karl Absolom)所帶領的團隊,在捷克中部挖掘出來的物品。阿伯索洛姆發現距今30,000年前的狼骨,在圖1-2裡可以看到其中一部分,5個刻痕一組,在狼骨上總共有55個刻痕。前25個刻痕被兩條一樣長的刻痕分開。雖然我們不知道他們怎麼將這些刻痕刻在骨頭上,但比較合理的解釋是,史前人類非常慎重地刻上這樣的記號,或許他記錄的是某些收集的數量,也許是毛皮,也可能是有多少位親戚,或可能是記錄某個事件發生之後所經歷的天數。我們可以合理地假設他是為了計算每一樣收集來的東西所作的刻痕。如果這樣的詮釋是正確的,那麼,我們可以從中確認史前人類已經對兩個很重要的數學概念有了初步的認識。一個是兩個不同集合的一對一對應(one-to-one correspondence),也就是狼骨上的刻痕和他所計算的事物之間的對應。另一個則是計數系統的基底(base)概念。刻痕上25個刻痕以5個一組的方式安排,顯示出一個以5為基底的計數系統的雛型。
人類學的研究更加鞏固了我們有關史前已有數目概念存在的信念。1889年,哈頓(A. C. Haddon)發表了一篇關於托里斯海峽(Torres Straits)西方部落的研究報告。在沒有書寫文字的情況之下,那些部落人的數數方式如下:1,urapun;2,okosa;3,okasa-urapun; 4,okosa-okosa; 5,okosa-okosa-urapun;6,okosa-okosa-okosa。6以上則稱之為ras。現今精熟數學的學生們可以輕易了解這是以2為基底的計數系統。如果托里斯海峽部落的人們能了解這樣的概念,或許他就會用使用不同的字來表示4,而且,也不會將比6大的數字以ras表示。
賽登柏格(A. Seidenberg)最近發表了一

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    • 編/譯者
    • 黃美倫、林美杏、邱珮瑜、王瑜君
    • 語言
    • 中文繁體
    • 規格
    • 平裝
    • ISBN
    • 9789577632364
    • 分級
    • 普通級
    • 開數
    • 25開15*21cm
    • 頁數
    • 400
    • 出版地
    • 台灣
    • 適讀年齡

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