算术一般就是指自然数、正分数的四则运算，同时作为现代小学课程内容，主要通过计数、度量而引入一些简单的应用题。算术的主体内容虽然难度不大，却是数学中最古老的一个分支，经过长达数千年的时间，逐渐地积累起来的，并作为经验不断凝固在人们的意识中。

自然数是在为满足生产、生活中的计算和计数需求，而产生的抽象概念。除了计数需求，还要计算包括长度、重量和时间在内的各种量，因此进一步出现分数。

现代初等算术运算方法的发展，起源于10世纪或11世纪的印度；经阿拉伯人传到欧洲。15世纪，被改造成现在的形式。19世纪中叶，格拉斯曼首次成功地挑选出一个定义加法与乘法运算的基本公理体系；而算术的其它命题，可以作为逻辑的结果，从该体系中得到推导。后来，皮亚诺进一步完善了格拉斯曼的体系。

算术的基本概念和逻辑推论法则，以人类的实践活动为基础，深刻地反映了世界的客观规律性，构成了数学其它分支的最坚实的基础。

初等代数

初等代数是古老算术的演变、推广和发展。 在古代，当算术积累了丰富的数量问题的解法后，为寻求更系统的、更普遍的方法，以解决各种数量关系问题，产生了方程的求解为中心问题的初等代数。以至于长期以来，数学家们把代数学理解成方程的科学，并把主要精力集中在方程的研究上。即研究数字和文字的代数运算理论和方法，更确切的说，是研究多项式的代数运算理论和方法，其研究方法是计算性的。

讨论方程，首先是如何把实际中的数量关系表达为代数式，根据等量关系列出方程。其中代数式包括整式、分式和根式这三大类。代数式可以进行加、减、乘、除四则运算，以及乘方和开方，服从基本运算定律。

解方程问题的发展过程中，数系得到了扩充。算术中讨论的整数和分数的概念扩充到有理数的范围，因此初等代数能解决更多的问题。但仍然存在一些方程在有理数范围内无解。于是，数的概念再一次扩充到实数，进而又进一步扩充到复数。

那么复数范围内还会存在方程无解吗，复数还需要进行扩展吗？NO！代数学一个著名的定理——代数基本定理表明：n次方程有n个根。1742年12月15日，欧拉在一封信中明确地陈述了代数基本定理，德国的数学王子高斯在1799年给出了严格的证明。

综合上面的叙述，组成初等代数的基本内容就是：

• 三种数，有理数、无理数、复数；
• 代数式，整式、分式、根式；
• 中心内容整式方程、分式方程、根式方程和方程组；
• 加、减、乘、除、乘方、开方组成的六则运算；
• 五条基本运算律：加法交换律、加法结合律、乘法交换律、乘法结合律、分配律；
• 两条等式基本性质：等式两边同时加上一个数，或者等式两边同时乘以一个非零的数，等号均成立；
• 三条指数律：同底数幂相乘，底数不变指数相加；指数的乘方等于底数不变指数相乘；积的乘方等于乘方的积。

有上述基本内容可以看出，初等代数内容的学习设置于现代中学课程中，作为算术的继续和推广，主要的问题就是代数式的有限次数的代数运算，以及产生的方程求解。

代数方程的求解发展简史：

高等代数

初等代数学向两个方向进一步发展：未知数更多的一次方程组；未知数次数更高的高次方程。在这两个方向上的发展，使得代数学发展到高等代数的阶段。高等代数作为代数学发展到高级阶段的总称，包括许多分支。现在大学里开设的高等代数，一般包括两部分：线性代数和多项式代数。

高等代数的研究对象，在初等代数的基础上进一步扩充，引入了包括集合、向量、向量空间、矩阵、行列式等在内的新概念。这些新概念具有和数相类似的运算特点，但其研究的方法和运算的方法更加抽象和复杂，新对象的运算，并不总是符号数的基本运算定律。于是代数学纳入了包括群论、环论、域论在内的代数系统，其中群论是研究数学和物理现象的对称性规律的有力工具，也成为现代数学中最具概括性的重要的数学概念，广泛应用于其他部门。

高等代数的基本内容

多项式可视为一类简单的函数，其应用非常广泛。多项式理论的中心问题是，代数方程根的计算和分布，也叫做方程论。研究多项式理论，主要在于探讨代数方程的性质，寻找解方程的方法。

多项式代数所研究的内容，包括整除性理论、最大公因式、重因式等。其中整除性质对于解代数方程是很有用的。解代数方程对应多项式的零点问题，零点不存在，所对应的代数方程无解。

在线性代数中最重要的概念是：行列式和矩阵。行列式的概念最早由日本数学家关孝和在1683年的著作《解伏题之法》中提出，并给予较详细的叙述。欧洲第一个提出行列式概念的是莱布尼茨。1841年，德国数学家雅可比总结并提出了行列式的系统理论。

行列式具有一定的计算规则，它可以作为解线性方程组的工具，把一个线性方程组的解表示成公式，这也意味着行列式是一个数，或一种运算。

由于行列式有着相同的行数和列数，排成的表是正方形的，基于行列式的研究进而发现了矩阵的理论。同是由数排成行和列的数表，矩阵是一个数组，且行数和列数不要求相等。利用矩阵，可以把线性方程组中的系数组成向量空间中的向量；基于矩阵理论，多元线性方程组的解的结构问题，得到彻底解决。除此之外，矩阵在力学、物理、科技等方面得到广泛的应用。

抽象代数

抽象代数也被称为近世代数，创始人之一是被誉为天才数学家的伽罗华。伽罗华通过研究代数方程存在根式解所满足的条件，给出了全面而透彻的解答，解决了困扰数学家们长达数百年之久的问题，并提出的“Galois域”、“Galois群”和“Galois理论”都是近世代数所研究的最重要的课题。Galois群理论被公认为19世纪最杰出的数学成就之一。Galois群论还给出了几何图形能否用尺规作图的一般判别法，圆满解决了三等分任意角、倍立方体的问题。更重要的是，群论开辟了全新的研究领域，以结构研究代替计算，把从偏重计算研究的思维方式转变为用结构观念研究的思维方式，并把数学运算归类，使群论迅速发展成为一门崭新的数学分支，对近世代数的形成和发展产生了巨大影响。

1843年，哈密尔顿发明了不满足乘法交换律的“四元数”。第二年，格拉斯曼推演出更具一般性的几类代数。1857年，凯莱设计出另一种不可交换的矩阵代数。这些研究打开了抽象代数的大门。事实上，减弱或删去普通代数的某些假定，或将某些假定与其他可兼容的假定代替，就能得到许多种代数体系。

• 1870年，Kronecker给出了有限Abel群的抽象定义；
• Dedekind开始使用“体”的说法，并研究了代数体；
• 1893年，韦伯定义了抽象的体；
• 1910年，施坦尼茨展开了体的一般抽象理论；Dedekind和Kronecker创立了环论；
• 1910年，施坦尼茨总结了包括群、代数、域等在内的代数体系的研究，开创了抽象代数学。

抽象代数的奠基人及理论

• 被誉为"代数女皇"的杰出女数学家E·诺特，被公认为抽象代数奠基人之一，她的工作在代数拓扑学、代数数论、代数几何的发展中有重要影响；
• 1930年，源于1847年的布尔代数，毕尔霍夫建立格论；
• 第二次世界大战后，出现了各种代数系统的理论和布尔巴基学派；
• 1955年，Cartan等建立了同调代数理论。

抽象代数的研究对象是各种抽象的、公理化代数系统。由于代数可处理实数、复数以外的向量、矩阵、变换等对象，并分别依赖它们各有的演算定律，而数学家将它们共有的内容升华抽象出来，达到更高层次的抽象代数，使之成为当代大部分数学的通用语言。抽象代数自身包含有群、环、Galois理论、格论等许多分支，并与数学其它分支交叉而产生了代数几何、代数数论、代数拓扑、拓扑群等新的数学学科。