安安以迁迁
22-01-20 18:55

关于“加减乘除混合运算时先乘除后加减,同级运算从左到右”这样的约定是哪来的历史,要追溯到十六世纪末到十七世纪。

在那以前,比如《几何原本》或是《九章算术》中讲述算术式,都是直接用语言来描述的,“将一数加以另一数与第三数之积”和“一数加上另一数之和乘以第三数”这样的话是不会造成歧义的,如果会有歧义,也是作者的错,他是应当改正的。

当然,用这样的方式来描述比较复杂的算式,就非常麻烦了。象著名的解三次方程的卡尔达诺,在他的书里写方程32x^2+16+x^4=48x,得写成"32.quad.'p.16.'p.1.quad.quad.aequalia 48.pos.",无比痛苦。

从十六世纪末开始,书写复杂的算术式的需要就十分紧迫了(很难想象用卡尔达诺的方法,牛顿怎么写他的书),从那时到整个十七世纪,符号运算大大发展,加减乘除之类的符号还有以字母代表变量都被发明出来。也就有了避免歧义的方法,比如加上或下横线来表示某部分运算要先做,或是用两边加点或加括号的方式来表示。在这方面作出最重要贡献的是笛卡尔和莱布尼兹。

他们那时研究很多的几何问题,经常碰到面积相加之类的,比如a,b,c都是长度,aa+bc就是以a为边的正方形和以b,c为边的长方形面积的和。即便没明讲“先乘除后加减”,也不会误以为是aa+b后再乘以c,因为一个面积加一个长度没有几何意义。而在他们的著作中此类情况远比先加减后乘除的多,于是只需在后面这种情况时解释。于是就隐式地规定了“先乘除后加减”的规则。

关于符号运算的历史,Michel Serfati专门做了博士论文“La constitution de l'écriture symbolique mathématique”(数学符号书写的确立),可在 http://t.cn/A6JYlcqX 下载,是法语的,里面可以看见不少现代系统确立前的奇葩写法。