宋元数学四大家的代表作及贡献
宋元数学在很多领域都达到了中国古代数学,甚至是当时世界数学的巅峰。其中主要的工作有:(1)高次方程数值解法;(2)天元术与四元术,即高次方程的立法与解法,是中国数学史上首次引入符号,并用符号运算来解决建立高次方程的问题;(3)大衍求一术,即一次同余式组的解法,现在称为中国剩余定理;(4)招差术和垛积术,即高次内插法和高阶等差级数求和。 另外,其它成就包括勾股形解法新的发展、解球面直角三角形的研究、纵横图(幻方)的研究、小数(十进分数)具体的应用、珠算的出现等等。
宋元两代,我国古代数学在汉唐基础上又有了发展,涌现了秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰四大数学家。其代表作主要有:秦九韶的《数书九章》(1247),李冶的《测圆海镜》(1248)和《益古演段》(1259),杨辉的《详解九章算法》(1261)、《日用算法》(1262)和《杨辉算法》(1274-1275,朱世杰的《算学启蒙》(1299)和《四元玉鉴》(1303)等等。
 秦九韶,字道古,四川普州(今安岳县)人,主要著作是南宋理宗淳七年(1247年)完成的《数书九章》,全书共18卷,81个问题。书中有一个著名的“遥测圆城”的问题,这个问题给
出了一个圆形外围的直角三角形的某些条件,求圆的直径。秦九韶列出了一个十次方程来解决这个问题,并且提出了高次方程的数值解法———“正负开方术”。秦九韶还提出了联立一次同余式的解法———“大衍求一术” 现在称为中国剩余定理。秦九韶的大衍求一术,将“物不知数”问题推广为一般同余式组解法,实现了理论上的飞跃。这两项贡献使得宋代算书在中世纪世界数学史上占有突出的地位。
    李冶,真定栾城(今河北栾城)人。代表作为《测圆海镜》,该书共12卷,170问,都是有关已知直角三角形中某些线段,求内切圆和旁切圆直径的。该书看似几何书,却叙述了一种普遍的列写代数方程的方法,即“天元术”。 天元术与四元术,即高次方程的立法与解法,是中国数学史上首次引入符号,并用符号运算来解决建立高次方程的问题天元术引入了代表未知数的符号,于是任意的数学高次方程都可以表示为与近代数学一致的普遍形式。李冶还掌握了将分式方程化为整式方程的方法。
    杨辉,浙江钱塘(今杭州)人。主要著有《详解九章算法》、《日用算法》、《乘除通变算宝》、《田亩比类乘除捷法》等。杨辉的数学研究与教育工作的重点是在计算技术方面,他对筹算乘除捷算法进行总结和发展,有的还编成了歌决,如九归口决。杨辉受沈括将堆积的酒坛类比于层坛体积的做法启示,正式提出了“比类”一词(即“比照类推”),并在
《详解九章算法》的“商功”部分中,分别将隅垛、方垛、三角垛与《九章算术》中的方锥、方亭、鳖 相比类,得到了几个重要的多阶等差级数公式。杨辉的著作中还介绍了许多他人的数学成果,例如改革筹算乘除运算的“以加代乘”法和“以减代除”法,以及当时的一些乘法口诀。最为重要的是,他记录了北宋数学家贾宪的一个三角数表。这个数表实际上就是二项式展开的系数表,(a+b)2、(a+b)3的展开各项系数均可以在数表的第三四行到。这个表通常被称做“杨辉三角”,它完全等同于法国数学家帕斯卡1653年提出的“帕斯卡三角”。由于该数表有丰富的数学内涵,所以至今仍为人们所重视。
他非常重视数学教育的普及和发展,在《算法通变本末》中,杨辉为初学者制订的"习算纲目"是中国数学教育史上的重要文献。
    朱世杰四大名家中,朱世杰堪称一位集大成者。朱世杰(公元1300前后)自号松庭,燕山(今北京一带)人,是一位平民数学家和数学教育家。在14世纪初,他将解一个未知数方程的天元术,发展成了有四个未知数的方程组的解法———四元术;他还将三角垛的公式引用到招差术中,得到包含四次差的招差公式,并且可以推广到任意高次。朱世杰对球体表面积问题也作过探讨,虽然未成功,却是中国数学史上惟一一次探讨这一问题。可以说,他将中国古代数学推上了一个前所未有的高峰。
韶    宋元数学虽然达到了顶峰,但也存在着严重的危机。一方面,对数学社会需要的增加,并没有导致占统治地位的社会意识的变化。数学仍被认为是“九九贱技”。数学家们在思想上受着压抑。虽然他们在社会下层受到尊重,但是当他们面对上流社会时,总难免自卑自贱。数学四大家在为自己著作写的序言中都流露了这种感情。另一方面,把数学纳入阴阳五行论的轨道是宋元时期数学的一大特点。由于受宋元时期哲学上的客观唯心论的影响,数学被导向神秘化。因此,从元末以后,中国数学除珠算以外,发展缓慢,明末以后,中国数学已经落后于世界先进水平。 总的说来,在中世纪长达一千多年的时期内,由于欧洲的科学一直处于萧条和不景气局面,科学的中心转移到了东方,于是数学也随之而进入了“东方的发展阶段”。当时的东方国家,如中国、阿拉伯各国和印度,在数学上都取得了相当高的成就。而这一时期的欧洲,没有特别重大的数学发现,主要是吸收古代世界和东方的数学遗产的时期。
秦、李、杨、朱四大名家的数学成果,诸如正负开方术、天元术、四元术、大衍求一术、垛积术和招差术,都是具有开创意义的数学成就,西方类似成就的出现要晚数百年。但宋元时期大数学家绝非仅此四人。此外如贾宪、刘益、沈括等人都作出了重要贡献,“四大家”的成就是直接以他们的成就为基础的。所以,四大家的成就代表的是当时中华民族所达
到的科学文化水平。宋元时期,是我国传统数学的一个黄金时期。宋元四大家为我国古代数学史上的巅峰人物,在全世界也是屈指可数的。