发展四元术的朱世杰

发展四元术的朱世杰

朱世杰是我国元代著名的数学家。相传，我国在两汉的时期就能够解一次方程了，古时候称为“方程术”。到了宋元时期又出现了具有世界意义的成就天元术。那么，当未知数不止一个的时候，如何列出高次联立方程组求解呢？

有这样一道古代数学题：

直田积八百六十四步，只云长阔共六十步，问阔及长各几步？答曰：阔二十四步，长三十六步。

这就是说，长方形田地的面积等于八六四平方步，长与宽的和是六十步，长与宽各多少步？

此题列成方程式即是：xy=864，x+y=60，其中x、y分别表示田的长和宽，这是一个二元二次方程组问题，此题选自我国南宋数学家杨辉所著《田亩比类乘除算法》一书。

这说明，我国宋代数学家就已结合生产实践对多元高次方程组有了研究。那么，有没有三元三次方程组，四元四次方程组呢？当然有。早在宋、元时期，我国数学家就圆满地解决了这个问题。

元代数学家朱世杰，在与他同时代的数学家秦九韶、李治所创立的一元高次方程的数值解法和天元术的基础上，进一步发展了“四元术”，创造了用消元法解二、三、四元高次方程组的方法。

朱世杰这一重大发明，都记录在他的杰作《四元玉鉴》一书中。所谓四元术，就是用天元（x）、地元（y）、人元（z）、物元（u）等四元表示四元高次方程组。

朱世杰不仅提出了多元高次联立方程组的算筹摆置记述方法，而且把《九章算术》等书中四元一次联立方程解法推广到四元高次联立方程组。

四元术用四元消法解题，把四元四式消去一元变成三元三式，再消去一元变成二元二式，再消去一元，就得到一个只含一元的天元开方式，然后用增乘开方法求正根。这和现代解方程组的方法基本一致。

在西方，在16世纪以前，人们长期把不同的未知数用同一个符号来表示，以至含混不清。直到公元1559年，法国数学家彪特才开始用不同的字母A、B、C……来表示不同的未知数。而我国，朱世杰早在公元1303年就巧妙地解决了这个问题，他用天、地、人、物这四元来表示四个未知数，即相当于现在的x、y、z、u。

而关于四元高次联立方程的求解，欧洲直到1775年，法国数学家别朱在他的《代数方程的一般理论》一书中才得以系统地解决。但这已比朱世杰晚了四五百年。

四元术是我国数学家的又一辉煌成就。它达到了当时世界数学发展的高峰。