История вт. Живая счетная машина Что такое живая счетная машина
Департамент образования Владимирской области.
Муниципальное общеобразовательное учреждение –
Средняя общеобразовательная школа № 6
«История развития математики на Земле»
Ученика 8 класса «Б»
Карякина Павла
Руководитель – Шубина И. Н.
Математика - царица наук, арифметика – царица математики.
К. Гаусс
Геометрия – это наука хорошо измерять.
Вдохновение нужно в геометрии, как и в поэзии.
А. С. Пушкин
Вступление
1. Арифметика каменного века
2. Числа начинают получать имена
3. Великолепная семерка
4. Живая счетная машина
5. Сорок и шестьдесят
6. Операции над числами
7. Дюжины и гроссы
8. Первые цифры
9. Как в древности выполняли арифметические действия
10. Абак и пальцевый счет
Заключение
Приложение. Рисунки
Каждый день на уроках математики мы узнаем о свойствах чисел и фигур, решаем уравнения, задачи, строим графики, учимся складывать десятичные и обыкновенные дроби и т.д. Но кто и когда придумал цифры, стал выполнять над ними арифметические действия, кто дал им имена, кем и когда были придуманы дроби, где впервые стали решать задачи с помощью уравнений, когда возникли отрицательные числа, - про все это я постараюсь дать ответы в своем реферате.
Для этого нам придется побывать и на стойбищах первобытных людей и на островах Океании, заглянуть в Древние Египет и Вавилон, заглянем в первую книгу по математике в Древней Руси, написанную Кирике Новгородцем, в « Арифметику » Леонтия Магницкого, которую чуть ли не наизусть знал великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов.
1. АРИФМЕТИКА КАМЕННОГО ВЕКА
Люди научились считать 25 – 30 тысяч лет тому назад. Несколько десятков лет назад ученые – археологи обнаружили стойбища русских людей. В нем они нашли волчью кость, на которую древний охотник нанес 55 зарубок. Узор на кости состоял из одиннадцати групп, по пять зарубок в каждой. При этом первые пять групп он отделил от остальных круглой чертой. Позднее в Сибири и других местах были найдены сделанные в ту же далекую эпоху каменные орудия и украшения, на которых, то же были черточки и точки сгруппированные по 3, по 5, или по 7. Первыми понятиями математики, с которыми они столкнулись, были « меньше », « больше » и « столько же ». Если одно племя меняло пойманных им рыб на сделанные людьми другого племени каменные ножи, не нужно было считать, сколько принесли рыб и сколько ножей. Достаточно было положить рядом с каждой рыбой один нож, чтобы обмен состоялся. Чтобы с успехом заниматься сельским хозяйством, понадобились арифметические знания. Без подсчёта дней трудно было определить, когда надо засевать поля, когда начинать полив, когда ждать потомства от животных. Надо было знать, сколько овец в стаде, сколько мешков зерна положено в амбаре.
И вот более 8 тысяч лет тому назад пастухи стали делать из глины кружки – по одному на каждую овцу. Но в его стаде были не только овцы – он пас и коров, и коз, и ослов. Поэтому пришлось делать из глины и другие фигурки. Если овцы приносили приплод, пастух прибавлял к кружкам новые, а если часть овец шла на мясо, несколько кружков приходилось убирать. Так, ещё не умея считать, занимались древние люди арифметикой.
2. ЧИСЛА НАЧИНАЮТ ПОЛУЧАТЬ ИМЕНА
Перекладывать каждый раз глиняные фигурки с места на место было довольно утомительным занятием. Удобнее было сначала пересчитать товары, а уж потом приступать к обмену. Но прошло много тысячелетий, прежде чем люди научились пересчитывать их. Для этого им пришлось придумать названия для чисел.
Ученые считают, что сначала название придумали числа 1 и 2. Когда римляне придумывали имя числу 1, они исходили из того, что солнце на небе всегда одно - « солюс ». А название для числа 2 связано с предметами, встречающимися попарно, - крыльями, ушами и т. д. Но бывало, что числам 1 и 2 давали иные имена. Их называли « я » и « ты ». А всё, что шло после 2, называлось « много ». Но потом понадобилось называть и другие числа. И тут придумали замечательный выход: числа стали называть, повторяя несколько раз названия для единиц и двоек. Например, на языке папуасских племён числительное « один » звучит «урапун », а числительное « два » - « окоза ». Число 3 они назвали « окоза – урапун », а число 4 – « окоза – окоза ». Так они дошли до числа 6, которое получило имя « окоза – окоза – окоза ». А дальше у них шло знакомое для нас слово - « много ».
Позднее других получило имя числительное 3. А так как до того племена считали «один», «два», «много», то это новое числительное стали применять вместо слова «много». И сейчас мать, рассердившись на непослушного сына, говорит ему: « Что я, три раза должна повторять одно и то же!» Иногда числом три обозначали весь окружающий человека мир – его делили на земное, подземное и небесное царство. Поэтому число три стало у многих народов священным. Другие народы делили мир не по вертикали, а по горизонтали. Они знали четыре стороны света - восток, запад, север, юг, знали четыре главных ветра. У этих народов главную роль играло число четыре, а не число три. А вот слово для обозначения « тысячи » возникло 5 – 7 тысяч лет тому назад.
3. ВЕЛИКОЛЕПНАЯ СЕМЕРКА.
Я уже говорил, что папуасы после «окоза – окоза» говорили слово которое на их языке обозначало «много». Так было, вероятно, и у других народов. Во всяком случае, в русских поговорках и пословицах слово «семь» часто выступает в роли слова «много»: «Семеро одного не ждут», «Семь бед - один ответ», «Семь раз отмерь – один раз отрежь» и т.д.
То, что 7 – число особое люди считали очень давно. Ведь еще древние охотники, а потом и древние земледельцы и скотоводы наблюдали за небом. Их внимание привлекало созвездие Большой Медведицы – изображение семи звезд этого созвездия часто встречаются на древнейших изделиях.
Существовало ещё более глубокая связь между небом и «семеркой». Следя за изменениями формы лунного диска, люди заметили, что через семь дней после новолуния на небе видна половина этого диска. А ещё через семь дней вся Луна сияет на полуночном небе. Проходит еще семь дней - и опять остается половина диска, а еще через семь дней на ночном небе сияют только звезды, а Луны совсем не видно. Так пришли они к понятию о лунном месяце, состоящих из четырех семерок дней.
Особенно чтили число 7 на Древнем Востоке. Несколько тысячелетий назад между реками Тигром и Евфратом жил народ Шумеры. Они обозначали число 7 тем же знаком, что и всю вселенную. Почему они так делали? Некоторые ученые думают, что они выражали этим числом шесть главных направлений (вверх, вниз, вперед, назад, влево, вправо) да ещё то место, от которого идет этот отсчет. От шумеров и вавилонян семерки перешли к другим народам. Древние греки насчитывали, например, семь чудес света. Да и сейчас мы пользуемся семидневной неделей.
4. ЖИВАЯ СЧЕТНАЯ МАШИНА.
Чем больше зерна собирали с полей люди, чем многочисленнее становились их стада, тем большие числа становились им нужны. Нужны были названия позволяющие называть не единицы, а десятки и сотни. Если попробовать сказать слово « сто », пользуясь папуасскими названиями, придется пятьдесят раз повторять слово окоза.
Поэтому был необходим совершенно новый подход и старый метод счёта вытеснил новый – счёт по пальцам. Пальцы оказались прекрасной вычислительной машиной. С их помощью можно было считать до 5, а если взять две руки то и до десяти. А в странах где люди ходили босиком то и до двадцати.
А научившись считать по пальцам до десяти, люди сделали следующий шаг вперёд и стали считать десятками. И если одни папуасские племена умели считать лишь до шести, то другие доходили в счёте до нескольких десятков. Только для этого приходилось приглашать сразу много счетчиков. Например, чтобы сосчитать всего – навсего до 30, пришлось бы работать трём папуасам. И сейчас есть племена, которые говорят « две руки » вмесо « десять » и « руки и ноги » вместо « двадцать ». А в Англии первые десять чисел называют общим именем – « пальцы »
5. СОРОК И ШЕСТЬДЕСЯТ.
Скачок от десятка к сотне был сделан не сразу. Сначала следующим за десятью узловым числом стало у одних народов число 40, а у других – 60. Число сорок играло важную роль в старо - русской системе мер: в пуде считалось 40 фунтов, в бочке – 40 ведер и т.д. Но были народы, у которых в самой глубокой древности счет шел до шести. Когда они перешли на счет десятками, то особое имя у них получили не четыре, а шесть десятков. Так случилось у шумеров и древних вавилонян. От них почитания числа шестьдесят перешло к древним грекам. Во многих календарях считалось, что год состоит из 360, то есть шести шестидесятков, дней. Но самое удивительное то, что следы счета шестидесятками сохранились до наших дней. Ведь до сих пор мы делим час на 60 минут, а минуту - 60 секунд. Окружность делим на 360 градусов, градус - на 60 минут, а минуту – на 60 секунд. Но потребность людей в больших числах росли и росли. Наступил момент, когда уже и 40, и 60, и даже 100 перестали казаться слишком большими числами. Тогда для того, чтобы сказать « очень много », стали говорить « сорок сороков » или «шестьдесят шестидесятков ». Шумеры называли шестьдесят шестидесятков словом «шар». Это слово стало воплощать у них идею Вселенной. А у народов пользующихся сотней, идею невообразимого множества воплощала сотня сотен. В русском языке она получила название «тьма». И сейчас, увидев большую толпу, мы восклицаем: «Народу – тьма!»
6. ОПЕРАЦИЯ НАД ЧИСЛАМИ.
С операциями сложения и вычитания люди имели дело задолго до того, как числа получили имена. Когда несколько сборщиков кореньев или рыболовов складывали в одно место свою добычу, они выполняли операцию сложения. Правда, при этом складывались не числа, а совокупности (или, как говорят математики, множество) предметов. А когда из собранных орехов часть шла в пищу, люди выполняли вычитание – запас орехов уменьшался. С операцией умножение люди познакомились, когда стали сеять хлеб и увидели, что собранный урожай в несколько раз больше, чем количество посеянных семян. Наконец, когда добытое на охоте мясо животных или собранные орехи делили поровну между всеми членами племени, выполняли операцию деления. Но должны были пройти тысячелетия, пока люди поняли, что складывать, вычитать, умножать и делить можно не сами совокупности предметов, а числа. Так люди узнали, что «два плюс два равно четыре».
7. ДЮЖИНЫ И ГРОССЫ.
Серьезным соперником десятичной системы счета оказалась двенадцатеричная. Вместо десятков применяли при счете дюжины, то есть группы из двенадцати предметов. Во многих странах даже теперь некоторые товары, например вилки, ножи, ложки, продают дюжинами, то есть по двенадцать штук. А еще в начале двадцатого века в торговле применяли и дюжину дюжин, которую называли «гроссом», то есть «большой дюжиной».
Древние люди давно знали путь, который проходит Солнце за год по звездному небу. Когда они раздели год на двенадцать месяцев, то каждую часть этого пути назвали «домом Солнца». Так возникли созвездия Зодиака.
Откуда же взялся этот интерес к дюжине? Ответить на этот вопрос помогли ученым глиняные таблички, на которых был написан самый древний шумерский счет. С удивлением обнаружили, что, хотя шумеры потом научились считать до таких громадных чисел, как 12.960.000 («шар шаров» - так называли это число), когда – то они считали не лучше, чем папуасы. Только вместо «урапун» и «окоза» у них были другие слова: «бе» и «ПЕШ». И счет у них шел так, «бе»(то есть один), «бе – бе»(то есть два), «ПЕШ»(то есть три, « ПЕШ – бе» - четыре, число двенадцать имело имя « ПЕШ –ПЕШ – ПЕШ- ПЕШ». Такой счет можно объяснить, предположив, что шумеры считали в древности не по пальцам, а по суставам пальцев.
Поскольку 12 было чтимым числом, то число, следующее за ним, казалось чем – то излишним, чрезмерным. Несчастливым считался у шумеров и 13 месяц, который им приходилось время от времени вставлять в свой календарь, что бы согласовать лунные месяцы с солнечным годом. Отсюда, вероятно, и пошел предрассудок, по которому число 13 считают несчастливым и называют его «чертовой дюжиной».
Несколько раз совершались попытки ввести двенадцатеричную систему счисления, то есть вместо десятков и сотен считать дюжинами и гроссами. Однако дальше разговора дело не пошло: непосильной оказалась задача переучить всех на новые обозначения и правила счета. Разумеется, победа десятичной системы счисления над всеми соперницами объясняется тем, что у человека на каждой руке по пять пальцев. Но странные повороты делает история! Именно двоичная система счета оказалась самой полезной для современной техники. На основе двоичной системе работают современные быстродействующие вычислительные машины.
8. ПЕРВЫЕ ЦИФРЫ.
И так, на папирусе ли, на глине ли, на камне ли, но людям необходимо было изображать числа. И тут был сделан весьма важный шаг: люди догадались писать вместо группы единиц один знак. Писать много раз один и тот же знак, разумеется, весьма неудобно. Поэтому постепенно отдельные знаки стали сливаться вместе. Так появились особые обозначения для чисел. Эти знаки уже были цифрами.
Одна из древнейших нумераций египетская. Для записи чисел древние египтяне употребляли иероглифы, означающие (последовательно): единицу, десять, сто, тысячу, десять тысяч, сто тысяч (лягушка), миллион (человек с поднятыми руками), десять миллионов.
У древних греков были две системы обозначения чисел. По более старой из них числа от 1 до 4 обозначались с помощью вертикальных черточек, а для числа 5 применялась буква Г – первая буква греческого слова «пента», то есть «пять». Далее использовались буквы: Н – 100, Х -1000, М – 10 000 и т. д.
Но эта система уступила место иной, в которой числа обозначали буквами с черточками над ними. В древнегреческом алфавите было 24 буквы. К ним прибавили три вышедшие из употребления старинные буквы и разбили получившиеся 27 букв на 3 группы, по 9 букв в каждой. Первой девяткой букв греки обозначали числа от 1 до 9. Например, первой буквой своего алфавита альфа они обозначали число 1. Второй бета – число два и т. д. до буквы тета, которая обозначала число 9. Вторая девятка букв обслуживала числа от 10 до 90, а третья – числа от ста до девятьсот.
Числовые обозначения в Древнем Риме напоминали древний способ греческой нумерации. У римлян были специальные обозначения не только для чисел 1, 10, 100 и 1000, но и для чисел 5, 50, 500. Например: Х – 10, С – 100, D – 500 и М – 1000. Обозначая числа, римляне записывали столько цифр, что бы их сумма давала нужное число. Например число 362 представляли так: CCCLXII , как видим, сначала идут большие числа потом меньшие. Но иногда римляне писали меньшую цифру пере большей. Это означало, что нужно не складывать, а вычитать. Например, число 9 обозначалось IX (без одного десять). Самым большим числом, которое умели обозначать римляне, было 100 000.
Хотя римская нумерация была не слишком удобной, она распространилась почти по всей ойкумене – так называли в древности греки известный им обитаемый мир.
В древности на Руси до числа 10 000. Оно в самых старинных памятниках писали числа при помощи букв славянского алфавита, над которыми ставили особый значок – титло. Это делалось для того, чтобы отличить их от обычных слов. Вот, например, запись числа 444 (см. рисунок …). Но алфавитная нумерация имела и крупный недостаток: с их помощью нельзя обозначать сколь угодно большие числа. Правда, славяне умели записывать и большие числа, но для этого в алфавитной системе добавляли новые обозначения. Числа 1000, 2000 и т. д. записывали теме же буквами, что 1, 2 и т. д. только слева внизу ставили специальный знак. В хозяйственной жизни довольствовались сравнительно небольшими числами – так называемым «малым счетом», который доходило называется «тьма», то есть темное число, которое нельзя ясно представить.
В дальнейшем граница малого счета была отодвинута до 10 в восьмой степени, до числа «тьма тем». Но наряду с этим «малым числом» употреблялась вторая система, называвшаяся «великим числом или счетом». В нем употреблялись более высокие разряды: тьма – 10 в шестой степени, легион – 10 в двенадцатой степени, леодр – 10 в двадцать четвертой степени, ворон – десять в сорок восьмой степени, колода – десять воронов – 10 в сорок девятой степени. Для обозначения этих больших чисел наши предки употребляли оригинальный способ: число единиц любого из перечисленных высших разрядов обозначалось той же буквой, что и простые единицы, но окруженной для каждого числа соответственным бордюром.
В первом печатном русском учебнике математики Л. Ф. Магницкого даются уже сейчас термины для больших чисел (миллион, биллион, триллион, квадриллион, квинтиллион).
Характерным «числолюбцем» Древней Руси был монах Кирик. Он написал в 1134 году книгу «Кирика – диакона Новгородского Антониева монастыря учения, им же ведати человеку числа всех лет». В этой книге Кирик подсчитывает, сколько месяцев, сколько дней, сколько часов он прожил вычисляет в месяцах, неделях и в днях время, прошедшее до 1134 года от «сотворения мира», выполняет разные вычисления дней церковных праздников на будущее время.
При счисления времени Кирик употребляет «дробные часы», подразумевая под ними пятые, двадцать пятые, сто двадцать пятые и т.д. доли часа. Доходя в этом счете до седьмого дробного часа, каковых в двенадцатичасовом дне оказывается 937 500, он заявляет: «… больше всего не бывает». Это, по-видимому, означает, что более мелких делений часа не употребляли.
Алфавитная нумерация была мало пригодна для оперирования с большими числами. В ходе развития человеческого общества эта система уступила место позиционным системам.
Первой известной нам позиционной системой счисления была шестидесятеричная система вавилонян. Как же вавилоняне записывали свои цифры? Они поступали так: записывали все числа от 1 до 59 по десятичной системе, применяя принцип сложения. При этом они пользовались двумя знаками: прямым клином – для обозначения единицы и лежачим клином – для десяти. Эти знаки служили цифрами в их системе (см. рис…) Таким образом «цифры», то есть все числа от 1 до 59, вавилоняне записывали по десятичной системе, а число в целом – по системе с основанием шестьдесят. Поэтому – то мы называем их систему шестидесятеричной. Шестидесятеричная система вавилонян сыграла большую роль в развитие математики и астрономии. Следы её сохранились до наших дней. Так, мы до сих пор делим час на 60 минут, а минуту на 60 секунд. Точно так же окружность мы дели на 360 равных частей (градусов).
В начале нашей эры индейцы племени майя, которые жили на полуострове Юкотан в Центральной Америке, пользовались другой позиционной системе с основанием 20. Свои цифры индейцы майя, как и вавилоняне, записывали, пользуюсь принципом сложения. Единицу они обозначали точкой, а пять – горизонтальной чертой (см. рис. …), но в этой системе был знак для нуля. Он напоминал по своей форме полузакрытый глаз.
Десятичная позиционная система впервые сложилась в Индии не позднее шестого века нашей эры. Здесь же был введен символ для нуля.
Итак, позиционная система счисления возникли независимо одна от другой в древнем Двуречье, у племени майя и, наконец, в Индии. Все это говорит о том, что возникновение позиционного принципа не было случайностью.
Каковы же были предпосылки для его создания? Чтобы ответить на эти вопросы, мы снова обратимся к истории. В древнем Китае, Индии и в некоторых других странах существовали системы записи, построенные на мультипликативном принципе. Пусть, например, десятки обозначаются символом Х, а сотни – С. Тогда запись числа 323 схематично будет выглядеть так: 3С2Х3.
В таких системах для записи одинакового числа единиц, десятков, сотен или тысяч применяются одни и те же символы, но после каждого символа пишется название соответствующего разряда.
Следующей системой к позиционному принципу было опускание разрядов при письме (подобно тому как мы говорим «три двадцать», а не «три рубля двадцать копеек»). Но при записи больших чисел по системе с основанием 10 очень часто был необходим символ для обозначения нуля.
Как же появился нуль? Мы знаем, что уже вавилоняне употребляли межразрядовый знак. Начиная со второго века до нашей эры греческие ученые познакомились с многовековыми астрономическими наблюдениями вавилонян. Вместе с их вычислительными таблицами они переняли и вавилонскую шестидесятеричную систему счисления, но только числа от 1 до 59 записывали не с помощью клиньев, а в своей, алфавитной нумерации. Но самое замечательное было то, что для обозначения пропущенного шестидесятеричного разряда греческие астрономы начали употреблять символ О (первая буква греческого слова – ничто). Этот знак, по-видимому, и был прообразом нашего нуля. Действительно, индийцы, владевшие уже мультипликативным принципом записи чисел, как раз между вторым и шестым веками нашей эра познакомились с греческой астрономией. Одновременно они познакомились с шестидесятеричной нумерацией и греческим круглым нулем. Индийцы и соединили принципы нумерации греческих астрономов со своей десятичной системой. Это и был завершающий шаг в создании нашей нумерации. Из Индии новая система распространилась по всему миру. В страны Европы новая индийская нумерация была занесена арабами в десятом – тринадцатом веках (отсюда и название «арабские цифры»). Постепенное изменение написание цифр можно проследить по рисунку …
9. КАК В ДРЕВНОСТИ ВЫПОЛНЯЛИ АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ.
Если со сложением и вычитанием ни у египтян, ни у вавилонян, то хуже обстояло дело с умножением. И тут египтяне придумали интересный выход: они заменили умножением на любое число удвоением, то есть сложением числа самим с собой. Например, если надо было умножить число 34 на 5, то поступали так: умножали 34 сначала на 2, потом ещё раз на 2. Записывали столбиками (конечно, в своих обозначениях чисел) ...
| 1 |
34 |
|
| 2 |
68 |
|
| 4 |
136 |
|
Похожий способ умножения применялся через несколько тысяч лет русскими крестьянами. Пусть требуется умножить 37 на 32. Составляли два столбца чисел – один удвоением, начиная с числа 37, другое раздвоением (то есть делением на два), начиная с числа 32:
| 37 |
32 |
||
| 74 |
16 |
||
| 148 |
8 |
||
| 296 |
4 |
||
| 592 |
2 |
||
| 1184 |
1 |
||
По другому пути пошли в Вавилоне. Они сосчитали раз навсегда с помощью повторного сложения произведения и полученные результаты занесли в таблицу. Вавилоняне любили составлять таблицы. У них были таблицы квадратов и кубов, обратных чисел и даже сумм квадратов и кубов.
10. АБАК И ПАЛЬЦЕВЫЙ СЧЕТ.
Греки и римляне производили вычисления с помощью специальной счетной доски - абака. Доска абака была разделена на полоски. Каждая полоска назначалась для откладывания тех или иных разрядов чисел: в первую полоску ставили столько камешков или бобов, сколько в числе единиц, во вторую полоску - сколько в нем десятков, в третью - сколько сотен, и так далее. На рисунке показано число 510 742. Так как у римлян камешек называли калькулюс (сравните с русским словом "галька"), то счет на абаке получил название калькуляция. И сейчас подсчет расходов называют калькуляцией, а человека, выполняющего этот подсчет - калькулятором. Но после того как два десятка лет тому назад были сделаны маленькие приборы, выполняющие за считанные секунды сложные расчеты, название "калькулятор" перешло к ним.
Один и тот же камешек на абаке мог означать и единицы, и десятки, и сотни, и тысячи - все дело лишь в том, на какой полоске он лежал. Чаще всего абаком пользовались для денежных расчетов. Наши счеты представляют собой также абак, в котором место полосок занимают проволоки для единиц, десятков и т. д. А у китайцев на каждой проволоке не по десять шариков, как в наших счетах, а по семь. Последние два шарика отделены от первых, и каждый из них обозначает пять. Когда при расчетах набирается пять шариков, вместо них откладывают один шарик второго отделения счетов. Такое устройство китайских счетов уменьшает необходимое число шариков.
Счет на абаке сменил более древний счет на пальцах. Приверженцы старого метода стали его совершенствовать. Они научились даже умножать на пальцах однозначные числа от 6 до 9. Для этого на одной руке вытягивали столько пальцев, на сколько первый множитель превосходит число 5, а на второй делали то же самое для второго множителя. Остальные пальцы загибали. Потом бралось число вытянутых пальцев и умножалось на 10, далее перемножались числа, показывавшие, сколько загнуто пальцев на руках. К числу вытянутых пальцев, умноженному на 10, добавлялось полученное произведение.
В дальнейшем пальцевой счет был усовершенствован, и с помощью пальцев научились показывать числа до 10 000. А китайские купцы торговались, взяв друг друга за руки и указывая цену нажатием на определенные суставы пальцев.
Возникновение чисел позволило решать сложные задачи, встречавшиеся в практической деятельности, пришлось, кроме натуральных чисел, придумать другие числа – обыкновенные, десятичные дроби, отрицательные числа, научиться использовать пропорции, а потом создать новую науку – алгебру, позволявшую решать любые задачи с помощью уравнений.
Когда – то числа служили только для решения практических задач. А потом их стали изучать – узнавать их свойства. С помощью чисел выражали и такие понятия, как справедливость, совершенство, дружба. Ученые установили, как по записи числа узнать, на какие другие числа они делятся. Они научились находить простые числа и стали изучать их свойства.
Много веков мечтали люди создать машины, которые бы сами выполняли порученные им работы – ткали и пряли, ковали и вытачивали. Чтобы создать такие автоматы, понадобились машины, умеющие выполнять арифметические операции, понимать и перерабатывать различные сведения. Сейчас машины – математики применяются во всех областях человеческой деятельности.
Приложение
Рисунок 1
Клинописная запись чисел в древнем Вавилоне
Рисунок 2
Цифры в древнем Египте
Рисунок 3
Рисунок 5 Цифры индейцев племени майя
Рисунок 6 Алфавитное изображение чисел в Древней Греции.
Рисунок 7 Обозначение чисел в Древнем Риме.
Рисунок 8 Обозначение чисел в Древней Руси
Тьма
Леодр
Самое большое число - колода . Буква заключалась в квадратные скобки, но не справа и слева, как у обычных букв, а сверху и снизу. Плюс справа и слева ставились два ромбика.
Запись в славянской нумерации числа 444
«Пальцевой счёт» - Древние Египтяне. Абак. Счет дюжинами. Счет десятками. Пальцевый счет. Указательный и большой палец. Название числа. Умножение двузначных чисел. Поверья. Развитие пальцевого счета. Записи вычислений. Способы счета. Как считали сороками. Конек-Гобунок. Появление счета на пальцах. Начало счета. Пальцевый счет сегодня.
«Задания для устного счёта» - Нахождение значений математических выражений. Развитие познавательных интересов к предмету. Материалы устного счета по физике. Требования. Математика. Сравнение математических выражений. Устный счет. Дифференциация. Формы восприятия устного счета. Тренажерные задания. Межпредметная линия. Решение уравнений.
«Формирование вычислительных навыков» - Технология совершенствования вычислительных навыков. Задания-тренажёры. Способы быстрого сложения и вычитания натуральных чисел. Уровень подготовленности и развития каждого ученика. Основная задача технологии. Способы быстрых вычислений. Умножение двузначного числа на 111. Умножение на 9, 99, 999. Все виды заданий тренажёра разбиты на отдельные части.
«Приёмы устного счёта» - Олег Степанов. Число. Материал для тренинга. Двузначное число. Округление. Вопрос. Феноменальные способности. Этапы исследования. Без карандаша и бумаги. Диагностика. Карл Фридрих Гаусс. Ученик. Иноди. Умножить. Быстрое умножение. Лидоро. Урания Диамонди. Картина. Арраго. Шакунтала Деви. Вычисления.
«Счёт на пальцах» - Значит, и англичане когда-то считали по пальцам. И сейчас есть племена, которые говорят "две руки" вместо "десять" и "руки и ноги" вместо "двадцать". Пальцы оказались настолько тесно связанными со счетом, что на древнегреческом языке понятие "считать" выражалось словом "пятерить".
«Математика «Устный счёт»» - Самостоятельная работа. Стоимость. Таблица умножения. Звонок. Примеры. Зарядка для глаз. Пропущенные числа. Пальчиковая гимнастика. Устный счёт. Количество. Задачи. Проверка. Нужный знак. Классная работа. Урок математики. Длины отрезков. Таблица. Настроение.
Всего в теме 24 презентации
Живая счетная машина. Чем больше зерна собирали люди со своих полей, чем многочисленнее становились их стада, тем большие числа становились им нужны. Тогда старые методы счета вытеснил новый – счет по пальцам. Пальцы оказались прекрасной вычислительной машиной. Так, например, желая обменять, сделанное им копье с каменным наконечником на пять шкурок для одежды, человек клал на землю свою руку и показывал, что против каждого пальца его руки нужно положить шкурку. Одна пятерня означала 5, две – 10. Когда рук не хватало, в ход шли и ноги. Две руки и одна нога – 15, две руки и две ноги – 20. Так люди начинали учиться считать, пользуясь тем, что дала им сама природа, – собственной пятерней. С того далекого времени, когда знать, что пальцев пять, значило то же, что уметь считать, пошло это выражение: «Знаю, как свои пять пальцев». Пальцы были первыми изображениями чисел. Очень сложно было складывать и вычитать. Загибаешь пальцы – складываешь, разгибаешь – вычитаешь.
Слайд 7 из презентации «Как человек научился считать» . Размер архива с презентацией 463 КБ.Математика 5 класс
краткое содержание других презентаций«Дроби в математике» - А записывать дроби как сейчас стали арабы. Основополагающий вопрос: Современную систему записи дробей создали в Индии. Дробь 7/8 записывали в виде долей: 1/2 + 1/4 + 1/8. Но складывать такие дроби было неудобно. I Группа. Проблемные вопросы: Задание № 8 9 класс А.Г.Мордкович Вычислите, используя приемы разложения на множители:
«Деление с остатком урок» - Всё ль на месте, Всё ль в порядке, Ручка, книжка и тетрадка? 14 (ост 3). Решив примеры и заполнив таблицу, вы сумеете прочитать тему урока. Сделайте вывод: Неполное частное. Делимое. Деление с остатком. Может ли остаток быть больше делителя? Все ль внимательно глядят? Делитель. 26 (ост 5). Задача. 9 (ост 7).
«Умножение и деление десятичных дробей» - Устный счёт. Расшифруй слово. . Тема урока. Решить № 1492 (в, г), № 1493 Пройти тест по десятичным дробям в дневник. ру. И= 6,7. 5 класс Учитель: Эпп Юлия Александровна МБОУ «Красноглинная ООШ №7». Домашнее задание. Умножение и деление десятичных дробей. К = 70, 2.
«Системы исчисления» - Государственное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 427 города москвы. Пример написания чисел римскими символами. Какой была римская система исчисления? Для цифры более 70 использовали знаки, упоминаемые выше, в различных комбинациях. Для изображения числа 60 использовали знак единицы, но в другом положении. Введение Определение числа Какими были первые цифры? Папирус Ринда, египетский математический документ (1560 год до н.э.). Содержание:
«Сложение натуральных чисел» - Кто хочет стать отличником. 2. Если прибавить к нулю какое-нибудь число, то получится: 3. В какой последовательности применены свойства сложения: 91+(182+9)+15=91+(9+182)+15= =(91+9)+182+15. 3+(2+1)=(3+2)+1 15+18=18+15 21-17=17-21 4+9=13. По порядку, слева направо Как удобнее Применяя свойства сложения Столбиком. Предлагаемые Слагаемые Неизвестные Данные. 2. Если точки С и М лежат на отрезке АВ, то АВ =:
«История возникновения чисел» - Учебно-исследовательский проект. У каждого человека есть свое главное число. Некоторые системы исчисления брали за основу 12, другие – 60, третьи – 20, 2, 5, 8. Число 5 символизирует риск. Выявить магическое значение чисел. "Кто сетку чисел набросил на мир?". Сначала считали на пальцах. Число 9 - символ всеобщего успеха. Мы хотели узнать много нового о числах. Аннотация.
Зрители поднимают руки и выкрикивают только что придуманные числа. Или пишут их на доске, на табличках. В это время на арене стоит артист, который мгновенно складывает их, вычитает, умножает - делает все, что бы ни захотела публика.
Такие вот живые «калькуляторы» тоже весьма популярны в цирке. Они вызывают восхищение не только способностью произвести в уме сложные вычисления, но и скоростью. Только что на доске белел столбик из трех- и четырехзначных чисел, а уже через несколько секунд человеческий счетчик выдал результат.
Но что же стоит за поразительными способностями?
Упорный труд с самого детства. Как правило, способность быстро и легко считать в уме обнаруживается еще в раннем возрасте. Так было в случае с Вовочкой Зубрицким - семилетним мальчиком, который выступал в в Петербурге. После этого артист начинает ее развивать. Вначале он складывает простые числа, которые видит перед глазами на листке бумаги. Как только он это осваивает в совершенстве, числа становятся больше, столбик увеличивается, ему требуется быстро произвести несколько действий: сложить, умножить, извлечь корень.
Владимир Зубрицкий
Значения были большими, но времени на их подсчет давалось все меньше. Так цирковые «математики» учились, вскользь посмотрев на числа, быстро их просчитать в уме, запомнить количество, цвет и расположение нужных предметов. Даже если на решение задачи ему давалось всего несколько секунд, «феноменальная» зрительная память позволяла ему видеть эти цифры в уме. А значит, исписанные доска или лист бумаги ему уже были не нужны.
Известными счетоводами, перед которыми преклонялись даже цифры, были всемирно невероятные Роман Арраго, Хейфиц, Яков Острин с женой и ассистенткой Маргаритой Ждановой. Одно можно сказать точно: все они обладали колоссальной зрительной памятью. Но без многолетних тренировок образцами для подражания они бы не стали.
Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1». Но обнаружилось, что большую часть времени этот компьютер простаивал, ведь для задания метода расчётов (программы) в этом компьютере приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. А сам расчет после этого мог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.
Чтобы упростить и ускорить процесс задания программ, Мокли и Эккерт стали конструировать новый компьютер, который мог бы хранить программу в своей памяти. В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман , который подготовил доклад об этом компьютере. Доклад был разослан многим ученым и стал широко известен, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т. е. универсальных вычислительных устройств. И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом .
Разработка первой электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer) начата примерно в 1947 г. Эккертом и Мокли, основавшими в декабре того же года фирму ECKERT-MAUCHLI. Первый образец машины (UNIVAC-1) был построен для бюро переписи США и пущен в эксплуатацию весной 1951 г. Синхронная, последовательного действия вычислительная машина UNIVAC-1 создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC . Работала она с тактовой частотой 2.25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство с ёмкостью 1000 12-разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки.
Вскоре после ввода в эксплуатацию машины UNIVAC-1 ее разработчики выдвинули идею автоматического программирования. Она сводилась к тому, чтобы машина сама могла подготавливать такую последовательность команд, которая нужна для решения данной задачи.
Сильным сдерживающим фактором в работе конструкторов ЭВМ начала 1950-х годов было отсутствие быстродействующей памяти. По словам одного из пионеров вычислительной техники Д. Эккерта, «архитектура машины определяется памятью». Исследователи сосредоточили свои усилия на запоминающих свойствах ферритовых колец, нанизанных на проволочные матрицы.
В 1951 г. Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации. В машине «Whirlwind-1» впервые была применена память на магнитных сердечниках. Она представляла собой 2 куба 32 х 32 х 17 с сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16-разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на четность.
Вскоре в разработку электронных компьютеров включается фирма IBM . В 1952 г. она выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12 000 германиевых диодов. Усовершенствованный вариант машины IBM 704 отличался высокой скоростью работы, в ней использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой.
IBM 704
После ЭВМ IBM 704 была выпущена машина IBM 709, которая, в архитектурном плане, приближалась к машинам второго и третьего поколений. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода-вывода.
В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти - дисковые запоминающие устройства (ЗУ), значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC. Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12 000 об./мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10 000 знаков каждая.
Вслед за первым серийным компьютером UNIVAC-1 фирма Remington-Rand в 1952 г. выпустила ЭВМ UNIVAC-1103, которая работала в 50 раз быстрее. Позже в компьютере UNIVAC-1103 впервые были применены программные прерывания.
Сотрудники фирмы Rernington-Rand использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием «Short Code» (пррвый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Мокли). Кроме того, необходимо отметить офицера ВМФ США и руководителя группы программистов, в то время капитана (в дальнейшем единственная в ВМФ женщина-адмирал) Грейс Хоппер , которая разработала первую программу-компилятор. Кстати, термин «компилятор» впервые ввела Г. Хоппер в 1951 г. Эта компилирующая программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме. Г. Хоппер принадлежит также авторство термина «баг» в применении к компьютерам. Как-то через открытое окно в лабораторию залетел жук (по-английски - bug), который, сев на контакты, замкнул их, чем вызвал серьезную неисправность в работе машины. Обгоревший жук был подклеен в административный журнал, где фиксировались различные неисправности. Так был задокументирован первый баг в компьютерах.
Фирма IBM сделала первые шаги в области автоматизации программирования, создав в 1953 г. для машины IBM 701 «Систему быстрого кодирования». В СССР А. А. Ляпунов предложил один из первых языков программирования. В 1957 г. группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над ставшим впоследствии популярным первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН . Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров.
Алексей Андреевич Ляпунов
В Великобритании в июле 1951 г. на конференции в Манчестерском университете М. Уилкс представил доклад «Наилучший метод конструирования автоматической машины», который стал пионерской работой по основам микропрограммирования. Предложенный им метод проектирования устройств управления нашел широкое применение.
Свою идею микропрограммирования М. Уилкс реализовал в 1957 г. при создании машины EDSAC-2. М. Уилкс совместно с Д. Уиллером и С. Гиллом в 1951 г. написали первый учебник по программированию «Составление программ для электронных счетных машин».
В 1956 г. фирма Ferranti выпустила ЭВМ «Pegasus», в которой впервые нашла воплощение концепция регистров общего назначения (РОН). С появлением РОН было устранено различие между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров-аккумуляторов.
Появление персональных компьютеров
Вначале микропроцессоры использовались в различных специализированных устройствах, например в калькуляторах . Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т. е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя. Вначале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер «Альтаир-8800 » на основе микропроцессора Intel-8080 . Этот компьютер продавался по цене около 500 долл. И хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встречено с большим энтузиазмом: в первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины. Покупатели снабжали этот компьютер дополнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т. д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic , что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало росту популярности персональных компьютеров.Успех «Альтаир-8800» заставил многие фирмы также заняться производством персональных компьютеров. Персональные компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год. Появилось несколько журналов, посвященных персональным компьютерам. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы практического значения. Появились и коммерчески распространяемые программы, например программа для редактирования текстов WordStar и табличный процессор VisiCalc (1978 г. и 1979 г. соответственно). Эти и многие другие программы сделали покупку персональных компьютеров весьма выгодной для бизнеса: с их помощью стало возможно выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы и т. д. Использование же больших компьютеров для этих целей было слишком дорого.
В конце 1970-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие компьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM - ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка и рассматривало создание персонального компьютера всего лишь как мелкий эксперимент - что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.
В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088 . Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 мегабайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 килобайтами.
В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике, и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через пару лет компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.
IBM PC
Секрет популярности IBM PC в том, что фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъёмным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Напротив, принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим. Этот подход, называемый принципом открытой архитектуры, обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, хотя и лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха. Вот как открытость архитектуры IBM PC повлияла на развитие персональных компьютеров.
Перспективность и популярность IBM PC сделала весьма привлекательным производство различных комплектующих и дополнительных устройств для IBM PC. Конкуренция между производителями привела к удешевлению комплектующих и устройств. Очень скоро многие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC. Поскольку этим фирмам не требовалось нести огромные издержки фирмы IBM на исследования и поддержание структуры громадной фирмы, они смогли продавать свои компьютеры значительно дешевле (иногда в 2-3 раза) аналогичных компьютеров фирмы IBM.
Совместимые с IBM PC компьютеры вначале презрительно называли «клонами», но эта кличка не прижилась, так как многие фирмы-производители IBM PC-совместимых компьютеров стали реализовывать технические достижения быстрее, чем сама IBM. Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен различных производителей.
Персональные компьютеры будущего
Основой компьютеров будущего станут не кремниевые транзисторы , где передача информации осуществляется электронами, а оптические системы. Носителем информации станут фотоны, так как они легче и быстрее электронов. В результате компьютер станет более дешевым и более компактным. Но самое главное, что оптоэлектронное вычисление гораздо быстрее, чем то, что применяется сегодня, поэтому компьютер будет намного производительнее.ПК будет мал по размерам и иметь мощь современных суперкомпьютеров . ПК станет хранилищем информации, охватывающей все аспекты нашей повседневной жизни, он не будет привязан к электрическим сетям. Этот ПК будет защищен от воров благодаря биометрическому сканеру , который будет узнавать своего владельца по отпечатку пальца.
Основным способом общения с компьютером будет голосовой. Настольный компьютер превратится в «моноблок», вернее, в гигантский компьютерный экран - интерактивный фотонный дисплей. Клавиатура не понадобится, так как все действия можно будет совершать прикосновением пальца. Но для тех, кто предпочитает клавиатуру, в любой момент на экране может быть создана виртуальная клавиатура и удалена тогда, когда в ней не будет нужды.
Компьютер станет операционной системой дома, и дом начнет реагировать на потребности хозяина, будет знать его предпочтения (приготовить кофе в 7 часов, запустить любимую музыку, записать нужную телепередачу, отрегулировать температуру и влажность и т. д.)
Размер экрана не будет играть никакой роли в компьютерах будущего. Он может быль большим, как ваш рабочий стол, или маленьким. Большие варианты компьютерных экранов будут основаны на жидких кристаллах, возбуждаемых фотонным способом, которые будут иметь гораздо более низкое энергопотребление, чем сегодняшние LCD-мониторы. Цвета будут яркими, а изображения - точными (возможны плазменные дисплеи). Фактически сегодняшняя концепция «разрешающей способности» будет в значительно степени атрофирована.