赵爽,籍贯、生卒年不详。又名婴,字君卿。中国古代数学家、
天文学家。
三国时
吴国人,一说魏晋人,或汉人,约生活于公元3世纪初。他研究过
张衡的天文数学著作和
刘洪的《
乾象历》,也提到过《
九章算术》。
他的主要贡献是约在222年深入研究了《
周髀算经》,为该书写了序言,并作了详细注释。其中一段530余字的“勾股圆方图”注文是
数学史上极有价值的文献。它记述了
勾股定理的理论证明,将勾股定理表述为:“勾股各自乘,并之,为弦实。开方除之,即弦。”
证明方法叙述为:“按弦图,又可以勾股相乘为朱实二,倍之为朱实四,以勾股之差自相乘为中黄实,加差实,亦成弦实。”
如图,2ab+(b-a)2=c2,化简便得a2+b2=c2。其基本思想是图形经过割补后,面积不变。
刘徽在注释《
九章算术》时更明确地概括为
出入相补原理,这是后世演段术的基础。
赵爽在注文中证明了
勾股形三边及其和、差关系的24个命题。例如 √[2(c-a)(c-b)] + (c-b) = a, √[2(c-a)(c-b)] + (c-a) = b, √[2(c-a)(c-b)] + (c-a) + (c-b) = c等等。他还研究了
二次方程问题,得出与
韦达定理类似的结果,并得到二次
方程求根公式之一。此外,使用“齐同术”,在乘除时应用了这一方法,还在‘旧高图论”中给出
重差术的证明。赵爽的
数学思想和方法对中国古代数学体系的形成和发展有一定影响。
赵爽自称负薪余日,研究《周髀》,遂为之作注,可见是一个未脱离
体力劳动的天算学家。一般认为,《
周髀算经》
成书于公元前100年前后,是一部引用分数运算及
勾股定理等
数学方法阐述
盖天说的天文学著作。而大约同时成书的《
九章算术》则明确提出了勾股定理以及某些解
勾股形问题。赵爽《周髀算经注》逐段解释《周髀》经文。而最为精彩的是附录于首章的
勾股圆方图,短短500余字,概括了《周髀算经》、《九章算术》《九章算术》以来中国人关于勾股算术的成就,其中包含了勾股定理勾股定理(这里以a,b,c分别代表
直角三角形的勾、股、弦三边之长)a^2+b^2=C^2及其变形b^2=c^2-a^2=(c-a)(c+a),a^2=c^2-b^2=(c-b)(c+b),c2=2ab+(b-a)2;有通过
开带从平方a2+(b-a)a=1/2[c2-(b-a)]2求勾a,开平方a=[c2-(c2-a2)]^1/2求勾a,开带从平方(c-a)2+2a(c-a)=c2-a2求勾弦差c-a的方法,以及c=(c-a)+a,c+a=b2/(c-1), c-a=b2/(c+a), c=[(c-a)2+b2]/2(c+a), a=[(c+a)2b]2/2(c+a)等公式,与上述公式对称,也有求b, c-b, c+b及由c-b, c+b求c, b的公式,又有由勾弦差、股弦差求勾、股、弦的公式a=[2(c-a)(c-b)]^1/2 + (c-b), b=[2(c-a)(c-b)]^1/2 + (c-a),c=[2(c-a)(c-b)]^1/2 + (c-b) + (c-a)以及勾股差b—a与勾股并b+a的关系式(a+b)2=2c2—(b-a)2,a+b=[2c2-(b-a)2]^1/2, b-a=[2c2-(b+a)2]^1/2,进而由此给出了求a,b的公式b=1/2[(a+b)+(b-a)], a=1/2[(a+b)-(b-a)],最后给出了由弦与勾(或股)表示的股(或勾)弦并与股(或勾)弦差之差:
赵爽用出入相补方法对上述公式作了证明。这些公式大都与《
九章算术》及其
刘徽注所阐述的相同,
证明方法也类似,只是最后两个公式为刘徽注所没有,所用术语也与刘徽稍异。可见,这些知识是
汉魏时期数学家们的共识。《
畴人传》说勾股圆方图注“五百余言耳,而后人数千言所不能详者,皆包蕴无遗,精深简括,诚算氏之最也”。