中國古代在數學方面,較長時間走在世界前列。如點線面體幾何概念比西方早1900年;組合數學比西方早1200年;開負數方以及解高次方程,也比西方早近800年。為何后來中國在數學方面落后了呢?有一種觀點認為,這是由于中國的數學傳統是重計算、重個案、重結果,而不注重上升到原理和理論,這恰恰與后來的西方人重抽象、重規律、重概念相反。不過,我們的祖先也不全是都注重計算,而不注重總結,如世界上第一個發明正負開方術的數學家劉益。
劉益是北宋定州人,生卒年不詳,約為英宗時人。從小善于學習,廣泛涉獵,后專攻數學,大約在元豐三年(1080年)完成《論古根源》這部數學著作,首次提出高次方程式的求根法。
劉益的求根法起源于北宋賈憲的“增乘開方法”,但這一方法所解決的僅限于二次方程的純開方問題,而且方程未知數的“系數”和“結果”也僅限于正數和1的整數。如何尋找一種適用各種方程,包括系數為負數和非整數,尤其能夠求解高次方程的普遍方法?一直是擺在當時數學界的一個難題。
劉益在增乘開方法的基礎上,反復研究和探討,先后攻克了系數為負數的方程的解法和方程首項系數為1的限制,即也可以解系數是小數的方程。找到了能夠適用于系數是正數、負數、整數、小數的所有方程,包括高次方程的求解方法。在宋朝數學界引起轟動,他的方法也被稱為“正負開方術”。
這一方法,如果用語言表述就是:“用估根法,邊乘邊加,邊變換原方程的系數,邊接近結果,直到求解完成?!眲⒁娴姆椒ǎ纸浤纤吻鼐派剡M行完善,更準確簡練。秦九韶將其改名為“大衍求一術”,后人給它起名叫“秦九韶程序”,實質還是劉益的正負開方術。
劉益發明的這種方法,西方人直到19世紀才找到。意大利數學家魯非尼于1804年,英國數學家霍納于1819年各自獨立提出這一方法,比劉益晚了近800年。而且魯非尼和霍納的計算方法也沒有劉益和秦九昭的簡便明確。
由劉益發明的這種用正負開方術解高次方程的求根方法,是當今數學中求代數方程的解,以及電子計算機設計中,仍然廣泛使用的極其有效的方法。各國中學、大學的數學課程幾乎隨時都在接觸