尽管小数点这个小小的符号产生于欧洲的文艺复兴时代,但中国在小数概念的提出和应用上,则远远地走在世界各民族的前列。中国自古以来使用十进制计数法,一些实用的计量单位也采用十进制,所以很容易产生十进制分数,即小数。
已有确切的证据表明,小数的出现是与测量密切相关的。比如用某种尺子度量,当遇到某一部分不足一个测量单位时,便需要用更小的一些单位来表示,这些较小的单位是原单位的十分之一,百分之一,千分之一……十进制分数或许在公元前几个世纪就已存在,从留传至今的刘歆为一标准量器所作的铭文中,可以确切地推断为公元年,其中提到的一个长度准确到.个单位。
在现存数学文献中,小数的第一次出现见于刘徽在公元世纪中期的著述中。他在计算圆周率的过程中,用到尺、寸、分、厘、毫、秒、忽等个长度单位;对于忽以下的更小单位则不再命名,而统称为“微数”。在他对公元前世纪的《九章算术》的注释中,记述了一个.尺的直径。《九章算术》本身已谈到平方根和得到的非整数的解,即留有余数的计算结果。但刘徽并不满足于余数,而以“微数法”进一步表示成一系列的十进制小数位。他说:“微数无名者以为分子,其一退以十为母,其再退以百为母。退之弥下,其分弥细,则朱幂虽有所弃之数,不足言之也。”通过演算可证明,刘徽的“微数法”与现代小数概念是一致的。
南北朝的祖冲之(年~)在圆周率的计算中取得辉煌成就,求得直径为一丈的“圆周盈数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽,……”圆周率相当于在.与.之间,所以说祖冲之计算圆周率精确到小数点后位的依据就在于此。
到了宋、元时代,小数概念得到了进一步的普及和更明确的表示。杨辉《日用算法》()载有斤两换算的口诀:“一求,隔位六二五;二求,退位一二五。”即十六分之一等于.,十六分之二等于.。这里的“隔位”、“退位”已含有指示小数点位置的意义。秦九韶在《数术九章》()中,则将单位注在表示整数部分个位的筹码之下,这是世界上最早的小数表示法。元代刘瑾写的《律吕成书》(约写于)一书中,对忽以下的“微数”采用降一格的书写形式。
在欧洲和伊斯兰国家,由于古巴比伦的进位制长期以来居于统治地位,因此进制小数迟迟没有发展起来。世纪初中亚细亚地区的阿尔·卡西是中国以外第一个应用小数的人,他在《算术之钥》() 一书中给出了进分数与进分数间的互换法则。欧洲数学家直到世纪末才开始考虑小数。作为整数部分和小数部分的分界符的小数点,最早出现在佩洛斯的《算术》()一书中,但它的使用直到年斯特文的《论十进》一书出版后才明确下来。
圆周率
科学家研究发现,圆是世界上最简单最完美的形状。因而在古代,对于圆的知识了解的程度,从某种意义上讲可以作为衡量一个民族数学水平的标尺。
人们用尺子来计算长度,用秤来计算重量,但怎样计算圆形的面积呢?这从古至今一直是困扰着人们的一个数学问题。”不过,人们很早就发现,无论圆的面积大小怎样变化,它的周长和直径的比总是保持不变的,这个比率就是困惑了人们几千年的圆周率。现在,人们通常用希腊字母π来表示圆周率。如果我们知道了丌的精确值,那么要计算圆的周长、面积、直径、半径等数据就容易多了。但古往今来,世界各地的大科学家通过周密的计算,却发现圆周率丌是个无限不循环的无理数。从古至今,无数的数学家、哲人为了探求圆周率的精确值而耗费了许多心血。