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《九章算术》内容精要

时间:2023-11-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:第七章“盈不足”讲述算术中盈亏问题的解法。这是世界数学史上一项重大的成就。第九章“勾股”在《周髀算经》中勾股定理的基础上,形成了应用问题的“勾股术”,从此它成了中算中重要的传统内容之一。提出了勾股数问题的通解公式,在西方,毕达哥拉斯、欧几里得等仅得到了这个公式的几种特殊情况,直到3 世纪的丢番图才取得相近的结果,这已比《九章算术》晚约3 个世纪了。

《九章算术》内容精要

第一章“方田”讲述有关平面图形(土地田亩)面积的计算方法,包括分数算法,38 个问题。提出了各种多边形、圆、弓形等的面积公式以及分数的通分、约分和加减乘除四则运算的完整法则。后者比欧洲早1400多年。

(1)今有田广十五步,从十六步。问为田几何?答曰:一亩。

(2)又有田广十二步,从十四步。问为田几何?答曰:一百六十八步。

方田术曰:广从步数相乘得积步,以亩法二百四十步除之,即亩数,百亩为一顷。

(3)今有田广一里,从一里。问为田几何?答曰:三顷七五亩。

(4)又有田广二里,从三里。问为田几何?答曰:二十二顷五十亩。

里田术曰:广从里数相乘得积里,以三百七十五乘之,即亩数。

(5)今有十八分之十二,问约之得几何?答曰:三分之二。

(6)又有九十一分之四十九,问约之得几何?答曰:十三分之七。

约分术曰:可半者半之,不可半者,副置分母子之数,以少减多,更相减损,求其等也,以等数约之。

第二章“粟米”讲述有关粮食交换中的比例问题。书中的“今有术”给出比例式中已知三数求第四数的方法,这种方法欧洲迟至15世纪才出现。

第三章“衰分”讲述配分比例和等差、等比等问题。

第四章“少广”讲述由田亩面积求边长、由球体积求径长的算法,这是世界上最早的多位数开平方、开立方法则的记载。它奠定了中国在高次方程数值解法方面长期领先世界的基础。

开方术(www.xing528.com)

开方术曰:置积为实,借一算步之,超一等。议所得,以一乘所借一算为法,而以除,除已,倍法为定法。其复除,折法而下。复置借算步之如初,以复议一乘之。所得副之,以加定法,以除,以所得副从定法。复除折下如前。

第五章“商功”讲述各种土木工程中的体积计算。我国自远古以来,对筑城、挖沟、修渠等土建工程积累了丰富的经验,创造了许多有关土方体积计算和估算的方法,本章即为经验和方法的理论总结,诸如长方体、台体、圆柱体、锥体等体积的计算公式都与现在一致,只是圆周率取了3,误差较大。

第六章“均输”讲述纳税和运输方面的计算问题,实际上是比较复杂的比例计算问题。今有术、衰分术及其应用方法,构成了今天的正比例、反比例、比例分配、复比例、连锁比例在内的整套比例理论。西方在15世纪以后才形成类似的整套方法。

第七章“盈不足”讲述算术中盈亏问题的解法。这也是处于世界领先地位的成果,传到西方后,影响极大。盈不足术实际上是一种线性插值法。该方法通过丝绸之路传入阿拉伯国家,受到特别重视,被称为“契丹算法”。13 世纪意大利数学家斐波那契的《算经》一书中专门有一章讲“契丹算法”。

第八章“方程”讲述线性方程组的解法,还论及正、负数概念及运算方法。

采用分离系数的方法表示线性方程组,相当于现在的矩阵;解线性方程组时使用的直除法,与矩阵的初等变换一致。这是世界上最早的完整的线性方程组的解法。在西方,直到17 世纪才由莱布尼茨提出完整的线性方程的解法法则。这一章还引进和使用了负数,并提出了正负术——正负数的加减法则。这是世界数学史上一项重大的成就。

方程术例题

今有上禾三秉,中禾二秉,下禾一秉,实三十九斗;上禾二秉,中禾三秉,下禾一秉,实三十四斗;上禾一秉,中禾二秉,下禾三秉,实二十六斗;问上、中、下禾实一秉各几何?

正负术

文林在《数学史教程》中指出:“对负数的认识是人类数系扩充的重大步骤。如果说古希腊无理量是演绎思维的发现,那么中算负数则是算法思维的产物。中算家们心安理得地接受并使用了这一概念,并没有引起震撼和迷惑。”

国外首先承认负数的是7 世纪印度数学家婆罗门及多,欧洲16 世纪时韦达等数学家的著作还回避使用负数。

第九章“勾股”在《周髀算经》中勾股定理的基础上,形成了应用问题的“勾股术”,从此它成了中算中重要的传统内容之一。提出了勾股数问题的通解公式,在西方,毕达哥拉斯、欧几里得等仅得到了这个公式的几种特殊情况,直到3 世纪的丢番图才取得相近的结果,这已比《九章算术》晚约3 个世纪了。

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