李善兰坐标系理论的三阶段发展过程第一阶段:1845年(入墨海书馆之前,《方圆阐幽》尖锥术时期,只有第一象限雏形)。理论来源:承袭宋元四元术(天地人物四元变量)、梅瑴成《数理精蕴》的纵横勾股画法、垛积术。原始模型:互相垂直的两条直线,一条叫底线(横向变量),一条叫高线(纵向变量),两线垂直相交,只取右上方第一片区。核心作用:底线作为自变量,高线作为因变量;底线长短连续变化,高线随之变动,用来描绘尖锥曲线。局限:只有第一象限,没有负数值,没有另外三个分区;只画半条抛物线,没有完整闭合曲线。用途:专门用来刻画二乘尖锥(抛物线)、对数尖锥(双曲线),只用正数区间,完全服务于级数求积。
第二阶段:1852—1859年(墨海书馆阶段,正式完善为四限完整平面坐标系)拓展内容:把两条互相垂直的纵横线向四个方向无限延长,交点一分为四,划分出四个区域,形成完整平面。概念完善:把变量“天地二元”绑定在两条直线上,横线上取左右值,纵线上取上下值,正负对应的数值全部补齐,完成四分区体系。理论升级:把点的位置用两组对应数值来标定,彻底把“勾股定点”升级成坐标定点,建立起代数对应几何轨迹的完整规则。成书载体:《代微积拾级》解析几何篇目。
第三阶段:1866年(离开墨海之后,《圆锥曲线说》定稿阶段,坐标系完全成熟)配套天文需求:为抛物线、双曲线、椭圆三类天体轨道完善作图规则。完善细节:四条分区的正负取值、曲线跨限作图、坐标变换,全部补齐。成果落地:依靠四限坐标系,严格写出三类圆锥曲线的代数对应关系,完成轨道的几何证明。
二、各阶段原始中文名称。1)早年尖锥术(1845)的早期名词横轴:底线、横直线,又称正线纵轴:高线、纵直线,又称垂线垂直交点:中心、心(无正负原点用语)分区:只设右上一区,没有四限划分变量名称:横元为天,纵元为地(四元术旧名:天、地、人、物)2)墨海译书定型名称(1859年初刻本《代微积拾级》原文,无“象限”二字)两条主线:横线、纵线(即后世改称的横轴、纵轴)二线交点:心(即后世改称的原点)四个分区:统称为四限右上:第一限左上:第二限左下:第三限右下:第四限正负规则:右为正、左为负;上为正、下为负。原文:二线相交,交点名曰心。分平面为四限。3)后期名词演变(晚清后期修订用字)“四限”慢慢改写为四象限;“心”改为原点;“横线、纵线”固定为横轴、纵轴;汉字术语定型,一直沿用至近代教科书。补充关键史实:韦烈亚力1867年翻译成英文时,只能直译中文名词:central heart(心)、four limits(四限),欧洲当时没有配套术语,只能音译汉字概念,不存在现在所说西方坐标名词。
看到没?即便是中国数学大师,理论体系也不是出道即巅峰的。