VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Аль-Хорезми — великий математик, астроном и географ, основатель классической алгебры. Его полное имя — Мухаммад ибн Муса аль-Хорезми. В переводе с арабского это означает «Мухаммад, сын Мусы из Хорезма». Имя указывает на родину учёного — среднеазиатское государство Хорезм, которому соответствуют теперешний Узбекистан. Сведений об аль-Хорезми сохранилось крайне мало. Согласно родословной, он происходил из рода зороастрийских жрецов, позже принявших Ислам. Годы жизни точно не установлены. Предполагают, что он родился в 783 г., а умер в 850 г.

Значительный период своей жизни он провёл в Багдаде, возглавляя при халифе аль-Мамуне (813—833) библиотеку «Дома мудрости». В это же время там работали аль-Марвази, аль-Фаргани, Ибн Турк, аль-Кинди и другие выдающиеся учёные. В 827 году аль-Хорезми принимал участие в измерении длины градуса земного меридиана на равнине Синджара. При халифе ал-Васике (842—847) он возглавлял экспедицию к хазарам. Последнее упоминание об этом выдающемся учёном относится к 847 году.

Хотя о жизни аль-Хорезми известно немного, остались его труды, охватывающие разные области знания: математику, астрономию, географию. Среди его сочинений — «Книга об индийской арифметике» (или «Книга об индийском счете»); «Краткая книга об исчислении аль-джебры и аль-мукабалы»; «Астрономические таблицы» (зидж); «Книга картины Земли»; «Книга о построении астролябии»; «Книга о действиях с помощью астролябии»; «Книга о солнечных часах»; «Книга истории». Из этих сочинений до нас дошло только семь – в текстах, принадлежащих либо самому аль Хорезми, либо его средневековым комментаторам.

Алгебраический трактат аль Хорезми известен под заглавием: “Краткая книга восполнения и противопоставления” (по-арабски: “Китаб мухтасар аль-джабр валь-мукабала”). Трактат состоит из двух частей – теоретической и практической. В первой из них излагается теория линейных и квадратных уравнений, а также затрагиваются некоторые вопросы геометрии. Во второй части алгебраические методы применены к решению конкретных хозяйственно-бытовых, торговых и юридических задач.

Во введении аль Хорезми говорит о том, что побудило его взятся за написание сочинения: “Я составил краткую книгу об исчислении алгебры и алмукабалы, заключающую в себе простые и сложные вопросы арифметики, ибо это необходимо людям при дележе наследства, составлении завещаний, разделе имущества и судебных делах, в торговле и всевозможных сделках, а также при измерении земель, проведении каналов, геометрии и прочих разновидностях подобных дел”. Таким образом, подчеркивается, что с помощью алгебраических методов можно решать различные прикладные задачи.

Далее аль Хорезми показывает, какие числа применяются в алгебре. Если арифметика оперирует с обычными числами, которые “составляются из единиц”, то в алгебре фигурируют числа особого вида – неизвестная величина, ее квадрат и свободный член уравнения.

Неизвестную величину аль Хорезми называет термином “корень” (джизр) и дает следующее определение: “Корень – это всякая вещь, умножаемая на себя, будь то число, равное или большее единицы, или дробь, меньшая ее”. Такое определение связано с тем, что при решении уравнений всегда искали не только x, но и x² . Поэтому неизвестная рассматривалась как корень из квадрата неизвестной. В определении подчеркивается также, что неизвестная может принимать как целые, так и дробные значения. Термин “корень”, применяемый аль Хорезми, является, по всей вероятности, переводом санскритского слова “мула” (“корень растения”), которым обозначали неизвестную в уравнении индийские математики. Позднее в арабской литературе для той же цели применяли термин “вещь” (“шай”).

Квадрат неизвестной назван словом “имущество” (“мал”) и определяется как “то, что получается из корня при его умножении на себя”.

Свободный член уравнения – “простое число” – аль Хорезми называет “дирхемом”, т. е. денежной единицей.

В теоретической части «Книги о восполнении и противопоставлении» аль-Хорезми даёт классификацию уравнений 1-й и 2-й степени и выделяет шесть их видов.

• квадраты равны корням (пример 5x2=10x);

• квадраты равны числу (пример 5x2=80);

• корни равны числу (пример 4x=20);

• квадраты и корни равны числу (пример x2+10x=39);

• квадраты и числа равны корням (пример x2+21=10x);

• корни и числа равны квадрату (пример 3x+4=x2).

Такая классификация объясняется требованием, чтобы в обеих частях уравнения стояли положительные члены. Охарактеризовав каждый вид уравнений и показав на примерах правила их решения, аль-Хорезми даёт геометрическое доказательство этих правил для трёх последних видов, когда решение не сводится к простому извлечению корня.

Для приведения квадратно канонических видов аль-Хорезми вводит два действия. Первое из них, аль-джабр, состоит в перенесении отрицательного члена из одной части в другую для получения в обеих частях положительных членов. Второе действие — аль-мукабала — состоит в приведении подобных членов в обеих частях уравнения. Кроме того, аль-Хорезми вводит правило умножения многочленов.

Если перевести запись при помощи современной символики, то эти действия можно пояснить на следующем примере. Пусть дано уравнение 6x-13=5x-8

Прибавив к обеим частям по 13 и 8, совершим действие «аль-джебр».

Получим: 6x+8=5x+13

Отнимая от обеих частей по 5x и по 8, совершим действие «алмукабала» и в результате получим x=5.

Применение всех этих действий и введённых выше правил он показывает на примере 40 задач.

На уроках математики можно рассмотреть с учениками следующие пример:

Данные уравнения необходимо решить, используя действия «аль-джебр» и «алмукабала»:

1. 5x – 17 = 2x – 5

2. 6x – 3 = 4x+ 5

3. 10x – 13 = 5x+12

4. 2x – 31= x – 7

5. 27x – 20 = x+32

6. «Книга об индийском счете» и «Краткая книга об исчислении аль-джебры и аль-мукабалы» (или «Книга о восстановлении и противопоставлении») были переведены на латинский язык и служили долгое время основными учебниками по математике. Арифметический трактат аль-Хорезми оказал огромное влияние на развитие науки в странах Востока, а затем и в Европе. Это сочинение стало образцом, по которому писали учебники по арифметике восточные учёные. Благодаря трактату арабского математика Европа познакомилась с десятичным счетом и цифрами, заменившими буквенный счет греков, громоздкую римскую нумерацию и сложные китайские идеограммы.

7. Аль-Хорезми был знаком с системой счета у индусов и изложил ее в своем труде по арифметике. Он подробно объясняет принцип записи чисел с помощью девяти знаков, цифр от 1 до 9. Учёный вводит в науку понятие разрядов: единицы, десятки, сотни, тысячи и так далее. Особое внимание аль-Хорезми уделяет способу записи чисел в этой системе с помощью особого знака — нуля — для обозначения пустого разряда. В этом же трактате даются правила сложения, вычитания, умножения и деления. Теперь знания из его трудов хорошо известны каждому школьнику.

8. Аль-Хорезми принадлежит заслуга в разработке понятия синуса. Известна история, которая произошла с этим словом. Геометрический смысл синуса — это половина длины хорды, стягивающей дугу. Хорезми назвал эту вещь красиво и точно: «тетива лука»; по-арабски это звучит «джейяб». Но в арабском алфавите есть только согласные буквы; гласные изображаются «огласовками» — штрихвам. Человек, который не очень хорошо владеет арабской грамотой, нередко путает огласовки; так случилось с переводчиком книги Хорезми на латынь. Вместо «джейяб» — «тетива» — он прочёл «джиба» — «бухта»; в латинском языке «бухта» обозначается словом «sinus». С тех пор европейские математики используют это понятие, не заботясь о его изначальном смысле.

9. Само имя учёного привело к появлению слова «алгоритм», которое сначала означало десятичную систему счета. Впоследствии этот термин приобрёл более широкий смысл и стал означать порядок выполнения операций.

10. Большое внимание аль Хорезми уделял астрономии. Главная его задача в этой области – составление зиджа, т. е. астрономических и тригонометрических таблиц, необходимых для решения задач теоретической и практической астрономии. Они послужили основой средневековых исследований в этой области как на Востоке, так и в Западной Европе.

11. «Книга о построении астролябии» не дошла до наших дней в оригинале и известна только по упоминаниям в других источниках. Из астрономических сочинений аль-Хорезми известны также «Книга о солнечных часах» и «Книга о действии с помощью астролябии» (в неполном виде включённая в сочинение аль-Фаргани). В 41-42 разделах этого трактата был описан специальный циркуль для определения времени намаза.

12. Аль-Хорезми организовывал научные экспедиции в Византию, Хазарию (государство на Нижней Волге), Афганистан. Под его руководством была вычислена (очень точно по тем временам) длина одного градуса земного меридиана и измерена окружность Земли. Для этого учёным того времени пришлось совершить экспедицию в район средневекового иракского города Синджар. Аль-Хорезми установил, что длина градуса составляет 56 арабских милей, или 113,0 км, отсюда длина окружности Земли равнялась 40680 км. Эти расчёты способствовали дальнейшему развитию геодезии, географии и картографии.

13. Аль Хорезми занимает важное место среди ученых Средней Азии, имена которых вошли в историю точного естествознания. В IX в. – на заре рассвета средневековой восточной науки – ученый внес большой вклад в развитие арифметики и алгебры. Алгебраический трактат аль Хорезми был в числе первых сочинений по математике, переведенных в Европе с арабского языка на латынь. В Европе до XVI в. алгебру называли “искусством алгебры и алмукабалы”. Современное название алгебра произошло от слова аль-джабр.

14. Аль Хорезми дает правила вычисления площади квадрата, треугольника и ромба. Дает правила вычисления объема, в том числе и усеченной квадратной пирамиды. Он составил календари, писал о хронологии. Велики его заслуги в астрономии, хотя, как и его астрономы современники, исходил из геоцентрической системы мира. Сделал большой вклад в математическую географию. Аль Хорезми впервые на арабском языке подробно описал известную в то время обитаемую часть Земли, дал ее карту с указанием координат важнейших населенных пунктов, с изображением морей, островов, гор, рек и т. д.

15. Труды аль Хорезми в течение нескольких столетий оказывали сильное влияние на ученых Востока и Запада и долго служили образцом при написании учебников математики

16. В честь юбилея слова «алгоритм», которое произошло от имени учёного, в узбекском городе Ургенч в 1979 году состоялся международный симпозиум «Алгоритмы в современной математике и её приложениях». Позже потомки воздвигли памятник аль-Хорезми в Узбекистане и в Хиве.

18. Библиографический список

1. Булгаков П. Г., Розенфельд Б. А., Ахмедов А. А. Мухаммад ал-Хорезми, ок. 783 — ок. 850. — М.: Наука, 2011. — 240 с.

2. Сиражетдинов С.Х., Матвиевская Г.П., Аль Хорезми – выдающийся математик и астроном средневековья. М.: Просвещение, 2012. – 247 с.

Код для цитирования: Скопировать