中國數學名人

李冶（1192-1279）是中國古代數學家，原名李治，字仁卿，號敬齋，金代真定府欒城縣（今河北省欒城縣1人。

李冶生于大興（今北京市大興區），父親李通為大興府推官，李冶自幼聰敏，喜愛讀書，曾在元氏縣f今河北省元氏縣）求學，對數學和文學都很感興趣，《元朝名臣事略》中說：“公（指李冶）幼讀書，手不釋卷，性穎悟，有成人之風，“1230年，李冶在洛陽考中詞賦科進士，任鈞州（今河南禹縣）知事，為官清廉、正直，1232年，鈞州城被蒙古軍隊攻破，李冶不愿投降，只好換上平民服裝，北渡黃河避難。

經過一段時間的顛沛流離之后，李冶定居于崞山（今山西崞縣）之桐川，1234年初，金朝終于為蒙古所滅，金朝的滅亡給李冶的生活帶來不幸，但由于他不再為官，這在客觀上使他的科學研究有了充分的時間，他在桐川的研究工作是多方面的，包括數學、文學、歷史、天文、哲學、醫學，其中最有價值的研究是對天元術進行了全面總結，寫成數學史上的不朽名著《測圓海鏡》，他的工作條件十分艱苦，不僅居室狹小，而且常常都不能保證溫飽，要為衣食而奔波，但他卻以著書為樂，從不間斷自己的寫作，據《真定府志》記載，李冶“聚書環堵，人所不堪”，但卻“處之裕如也”，他的學生焦養直說他：“雖饑寒不能自存，亦不恤也”，在“流離頓挫”中“亦未嘗一日廢其業”，經過多年的艱苦奮斗，李冶的《測圓海鏡》終于在1248年完稿，它是我國現存最早的一部系統講述天元術的著作。

1251年，李冶的經濟情況有所好轉，他結束了在山西的避難生活，回到元氏縣封龍山定居，并收徒講學，1257年，李治在開平（今內蒙古正藍旗）接受忽必烈召見，提出了一些進步的政治建議，1259年他在封龍山又寫成另一部數學著作《益古演段》，1265年，李治應忽必烈之聘，去燕京（今北京）擔任翰林學士知制潔同修國史官職，因感到在翰林院思想不自由，第二年辭官還鄉，李冶是一位多才多藝的學者，除數學外，在文史等方面也深有造詣，他晚年完成的《敬齋古今注》與《泛說》這兩部內容豐富的著作，是他積多年筆記而成的，《泛說》一書已失傳，僅存數條關于《敬齋古今注》附錄，他還著有《文集》四十卷與《壁書叢制》十二卷，已佚，1279年，李冶病逝于元氏縣，李冶在數學上的主要成就是總結并完善了天元術，使之成為中國獨特的半符號代數，這種半符號代數的產生，要比歐洲早300年左右，他的《測圓海鏡》是天元術的代表作，而《益古演段》則是一本普及天元術的著作。

所謂天元術，就是一種用數學符號列方程的方法，“立天元一為某某”與今“設x為某某”是一致的，在中國，列方程的思想可追溯到漢代的《九章算術》，書中用文字敘述的方法建立了二次方程，但沒有明確的未知數概念，到唐代，王孝通已經能列出三次方程，但仍是用文字敘述的，而且尚未掌握列方程的一般方法，經過北宋賈憲、劉益等人的工作，求高次方程正根的問題基本解決了，隨著數學問題日益復雜，人們迫切需要一種普遍的建立方程的方法，天元術便在北宋應運而生了，洞淵、石信道等人都是天元術的先驅，但直到李冶之前，天元術還是比較粗淺的，記號混亂、復雜，演算煩瑣，例如，李冶在東平（今山東省東平縣）得到的一本講天元術的算書中，還不懂得用統一符號表示未知數的不同次冪，它“以十九字識其上下層，日仙、明、霄、漢、壘、層、高、上、天、人、地、下、低、減、落、逝、泉、暗、鬼，”這就是說，以“人”字表示常數，人以上九字表示未知數的各正數次冪（最高為九次），人以下九字表示未知數的各負數次冪（最低也是九次），其運算之繁可見一斑，從稍早于《測圓海鏡》的《鈴經》等書來看，天元術的作用還十分有限，李冶則在前人的基礎上，將天元術改進成一種更簡便而實用的方法，當時，北方出了不少算書，除《鈴經》外，還有《照膽》《如積釋鎖》《復軌》等，這無疑為李冶的數學研究提供了條件，特別值得一提的是，他在桐川得到了洞淵的一部算書，內有九客之說，專講勾股容圓問題，此書對他啟發甚大，為了能全面、深入地研究天元術，李冶把勾股容圓（即切圓）問題作為一個系統來研究，他討論了在各種條件下用天元術求圓徑的問題，寫成《測圓海鏡》十二卷，這是他一生中的最大成就。

《測圓海鏡》不僅保留了洞淵九容公式，即9種求直角三角形內切圓直徑的方法，而且給出了一批新的求圓徑公式，卷一的“識別雜記”闡明了圓城圖式中各勾股形邊長之間的關系以及它們與圓徑的關系，共六百余條，每條可看作一個定理（或公式），這部分內容是對中國古代關于勾股容圓問題的總結，后面各卷的習題，都可以在“識別雜記”的基礎上以天元術為工具推導出來，李冶總結出一套簡明實用的天元術程序，并給出化分式方程為整式方程的方法，他發明了負號和一套先進的小數記法，采用了從0到9的完整數碼，除0以外的數碼古已有之，是籌式的反映，但籌式中遇0空位，沒有符號0.從現存古算書來看，李冶的《測圓海鏡》和秦九韶的《數書九章》是較早使用0的兩本書，它們成書的時間相差不過一年，《測圓海鏡》重在列方程，對方程的解法涉及不多，但書中用天元術導出許多高次方程（最高為六次），給出的根全部準確無誤，可見李冶是掌握了高次方程數值解法的。

《測圓海鏡》的成書標志著天元術成熟，它無疑是當時世界上第一流的數學著作，但由于內容較深，粗知數學的人看不懂，而且當時數學不受重視，所以天元術的傳播速度較慢，李冶清楚地看到這一點，他堅信天元術是解決數學問題的一個有力工具，同時深刻認識到普及天元術的必要性，他在結束避難生活、回元氏縣定居以后，許多人跟他學數學，促使他寫一本深人淺出、便于教學的書，《益古演段》便是在這種情況下寫成的，《測圓海鏡》的研究對象是離生活較遠而自成系統的圓城圖式，《益古演段》則把天元術用于解決實際問題，研究對象是日常所見的方、圓面積，李冶大概認識到，天元術是從幾何中產生的，因此，為了使人們理解天元術，就需回顧它與幾何的關系，給代數以幾何解釋，而對二次方程進行幾何解釋是最方便的，于是他便選擇了以二次方程為主要內容的《益古集》（11世紀蔣周撰），正如《四庫全書·益古演段提要》所說：“此法（指天元術）雖為諸法之根，然神明變化，不可端倪，學者驟欲通之，茫無門徑之可入，惟因方圓冪積以明之，其理尤屆易見，”李冶是很樂于從事這種普及工作的，他在序言中說：“使粗知十百者，便得入室啖其文，顧不快哉！”

《益古演段》的價值不僅在于普及天元術，理論上也有創新，首先，李冶善于用傳統的出入相補原理及各種等量關系來減少題目中的未知數個數，化多元問題為一元問題，其次，李冶在解方程時采用了設輔助未知數的新方法，以簡化運算。