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。
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※書籍推薦人 臺灣師範大學數學系退休教授 洪萬生
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※推薦文 初等數學史的根本魅力 我任教數學史有近四十年的經驗,學生層次包括大學部及研究所。在我使用的教材或參考文獻中,《初等數學史》(The Historical Roots of Elementary Mathematics)始終是上上之選,尤其是本書第6章〈歐幾里得〉所刻畫的《幾何原本》之知識結構及其歷久彌新意義,更是最足以清晰說明古希臘數學的獨特風貌,令數學史愛好者印象深刻。如果高中階段的數學學習也包括數學經典的研讀,那麼,本章〈歐幾里得〉內容就是《幾何原本》的絕佳替代。 從經典的位階來看,歐幾里得的《幾何原本》(The Elements)為何重要?這是因為它與中算經典《九章算術》的對比,大有助於我們理解希臘數學 vs. 中國數學之迥異風格。事實上,在《九章算術》主要提供算則(algorithm)解題的特性之映照下,《幾何原本》所彰顯的「假設+演繹」(hypothetico-deductive)的結構面向,即使在初等數學層次,也相當足以激發學生的知識探索好奇心。因此,從數學史的連結切入,《幾何原本》的恰當解讀固然是數學通識的必備素養,然而,如從數學史與(中學)數學教學的連結切入,那麼,《幾何原本》所能帶給讀者的教學或學習啟發,就不是其他數學典籍所能望其項背了。 顯然,本書《初等數學史》三位作者正是以《幾何原本》為例,為我們示範數學史如何與數學教學連結,而這也是HPM的宗旨。所謂HPM,原是歸屬於國際數學教育委員的一個研究群 -- International Study Group on the Relations between History and Pedagogy of Mathematics -- 的簡稱,後來也用以簡稱這個專業的學門。不過,本書在1976年(英文版)發行時,這個學門尚未成熟。儘管如此,本書作者都經由數學史的實際授課經驗中,注意到:如果我們引導學生採取如同古代數學家一樣的步驟解決問題,並且在面對同樣困難時思考答案的合理性,「這就是欣賞古代學者的聰慧與創意之最佳途徑。我們發現學生欣然介入這種學習數學史的深入進路,以及他們經由古代、另類的解題進路之分析,而得以理解當今數學。」換言之,HPM進路為我們更深刻理解現代數學,帶來了不可或缺的啟發。 本書這種HPM進路以及其第6章的精彩獨到,是我十分樂意推薦本書及其中譯的主要原因。公元2000年,由於HPM主席Jan van Maanen(任期1996-2000)及前一屆主席John Fauvel(任期1992-1996)的委託,我承辦HPM 2000 Taipei國際研討會,讓台灣數學教育的HPM面向得以和國際學界接軌。也因為如此,我在多次與Jan的會面中,得以從容地跟他討論HPM及數學史(他是荷蘭數學史家Henk Bos的徒弟)。記得有一次,我提及本書時,他欣然回憶它的荷蘭文母本之影響。事實上,本書的許多材料來自一部荷蘭文的Van Ahemes tot Euclides,由(當時任教於Utrecht大學的)第一作者Bunt及其他多位學者合撰。至於英文版則主要經由第二作者Jones的修飾與延拓,他發表過一些HPM相關論文,頗受同行矚目。總之,如果讀者有意分享HPM的深刻關懷,那麼,本書將是極佳的入門選擇。當然,如果讀者的著眼點是數學史本身,那麼,由於「本書涵蓋了初等數學的(西方)歷史根源:算術、代數、幾何及數論」,所以,讀者對於數學史的基本問題意識,想必很容易上手才是。 基於有關起源的HPM進路,在本書中,「中小學數學課程中的大部分單元之起源都經過討論」,因此,誠如作者在「序言」所強調,本書適合用在中小學數學教師之培訓及專業發展,或作為中學生的補強教材,在十二年國教的多元選修課程之中,它絕對會有一席之地。另一方面,本書「第1,2,3,6和8章」,尤其適合充當作未來的小學教師之課程。這個現成的HPM文本,對於我們團隊較少著力的這個小學數學面向,確實意義非凡,值得我們學習與發揚。 最後有關譯者,他們都是現職的中學數學教師,在臺灣師範大學數學系就學時,都曾經是我的數學史專業研究生,在數學史及其與數學教學之關連等方面,都擁有相當紮實的素養。也因此,他們分章負責中譯本書,絕對足以勝任。在定稿前,為了慎重起見,他們更是開設臉書,對本書內容進行細緻的討論。不過,掛一漏萬,缺漏在所難免,我謹以推薦中譯者及審訂者的身份,至盼讀者指正為要。
洪萬生 臺灣師範大學數學系退休教授
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盧卡斯•奔特(Lucas N. H. Bunt) Late of Arizona State University
菲利普•瓊斯(Phillip S. Jones) Professor Emeritus, University of Michigan
傑克•貝迪恩特(Jack D. Bedient) Arizona State University
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※譯者簡介
黃美倫、林美杏、邱珮瑜、王瑜君、黃俊瑋、劉雅茵
黃美倫 此書出版之際為自由譯者,曾參與譯作《啟蒙的符號》。
林美杏 國立臺灣師範大學數學研究所碩士,主要研究日本數學史,與洪萬生教授等合著《窺探天機—你所不知道的數學家》。現任職於臺北市立中正國中,期望透過教學與推廣科普閱讀,傳遞數學知識的豐富面。 教學之餘,熱愛旅遊、烘培、攝影。
邱珮瑜 臺灣師範大學數學所畢業。
王瑜君 臺中人,國立臺灣師範大學數學系以及數學系教學碩士班畢業,第47屆全國中小學科展國中組數學科《最佳(鄉土)教材獎》指導老師,現任桃園市青埔國中數學科教師。
黃俊瑋 國立臺灣師範大學數學研究所博士,現任教於臺北市立和平高中,主修數學史與數學教育,主要研究領域為江戶時期日本數學史。曾合譯《數學偵探物語》、《掉進牛奶裡的e和玉米罐頭上的π》、《這個問題,你用數學方式想過嗎?》、《蘇菲的日記》、《畢氏定理四千年》、《啟蒙的符號》等書,並與洪萬生教授等合著《摺摺稱奇:初登大雅之堂的摺紙數學》、《窺探天機—你所不知道的數學家》與《數學的東亞穿越》。期望透過數學普及閱讀與數學教育之結合,以更加豐富、多元而開放的面向,裨益學生的數學思維與素養。
劉雅茵 臺灣師範大學數學所畢業,目前任教於南科實中高中部,教學經驗約10年,喜歡關於數學與藝術、歷史的相關知識。對於數學與教學仍有許多需要學習,期望透過更多元的刺激能激發出更貼近學生的教學。
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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
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