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郭书春数学史自选集:由积求广,从与少广术

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:此术有2个例题,积与广都是分数。第1题是:已知广6/8步,面积4/7(平方)步,3.少广术《筭数书》第67、68条是少广问题。此条有2段抽象性术文,前者是“少广术”,与《九章筭术》少广章的“少广术”程序一致而文字有所不同。

郭书春数学史自选集:由积求广,从与少广术

《筭数书》中尽管没有《九章筭术》的“方田术”,却有“方田术”的逆运算,还有“大广术”的逆运算。这就是已知“方田”即长方形的面积及“从”或“广”,求其“广”或“从”。这里包括求广、求从和少广3种情形;实际上,少广术也是求从的方法,只不过更复杂一些。

1.由积求广

由积求广,《筭数书》称为“启广”,是其第65条:

启广 田从卅步,为启广几何而为田一亩?曰:启八步。术曰:以卅步为法,以二百四十步为实。启从亦如此。

这是一个非常简单的问题:

广=240(平方)步÷30步=8步。

运算中没有分数,应该是“方田术”的逆运算。

2.由积求从

不言而喻,《筭数书》将由积求从称为“启从”,是其第66条:

启从 广廿三步,为启从求田四亩。曰:启从四十一步二十三分步之十七。术曰:直四亩步数,令如广步数,而得从一步。不盈步者,以广命分。复之,令相乘也。有分步者,以广乘分子,如广步数,得一步。广八分步之六,求田七分步之四,其从廿一分之十六。广七分步之三,求田四分步之二,其从一步六分步之一。求从术:广分子乘积分母为法,积分子乘广分母为实,实如法一步。即以广、从相乘,凡令分母相乘为法,分子相乘为实,实如法一。

此条有2段抽象性术文。前者的面积与广都是整数,求从:

从=面积÷广。

还提出,如除不尽,便以广命名一个分数。此术只有一个例题:已知广23步,面积为4亩=240(平方)步×4=960(平方)步,那么,

从=960(平方)步÷23步=41步。

第2段术文是处理面积与广有分数的情形,包括两者都是分数的问题,比《筭数书》的“径分术”除数都是整数要广泛、抽象,与《九章筭术》的“经分术”的内容一致。

值得注意的是,术文提出“广分子乘积分母为法,积分子乘广分母为实”,亦即

这就是颠倒相乘法。笔者过去认为,颠倒相乘法是刘徽提出的[7],显然是错误的。此术有2个例题,积与广都是分数。第1题是:已知广6/8步,面积4/7(平方)步,

3.少广术(www.xing528.com)

《筭数书》第67、68条是少广问题。前者是“少广术”,后者是“少广术”的例题。“少广术”是:

少广 求少广之术曰:先直广,即曰:下有若干步,以一为若干,以半为若干,以三分为若干,积分以尽所求分同之,以为法。即耤直田二百四十步,亦以一为若干,以为积步。除积步如法,得从一步。不盈步者,以法命其分。有曰:复之,即以广乘从,令复为二百四十步田一亩。其从有不分者,直如法增不分,复乘之,以为小十[5];有分步者,以广乘分子,如广步数,得一步。

此条有2段抽象性术文,前者是“少广术”,与《九章筭术》少广章的“少广术”程序一致而文字有所不同。应该说,这里的程序更抽象一些,文字更古朴一些。

第68条是少广术的9个例题:

少广 广一步、半步。以一为二,半为一,同之三,以为法。即值二百四十步,亦以一为二。除如法,得从一步,为从百六十步。因以一步、半步乘。下有三分,以一为六,半为三,三分为二,同之十一。得从百卅步有十一分步之十。乘之田一亩。下有四分,以一为十二,半为六,三分为四,四分为三,同之廿五。得从百一十五步有廿五分步之五。乘之田一亩。下有五分,以一为六十,半为卅,三分为廿,四分为十五,五分为十二,同之百卅七。得从百五步有百卅七分步之十五。乘之田一亩。下有六分,以一为六十,半为卅,三分为廿,四分为十五,五分为十二,六分为十,同之百四十七。得从九十七步有百四十七分步百四十一,乘之田一亩。下有七分,以一为四百廿,半为二百一十,三分为百四十,四分为百五,五分为八十四,六分为七十,七分为六十,同之千八十九。得从九十二步有千八十九分步之六百一十二。乘之田一亩。下有八分,以一为八百四十,半为四百廿,三分为二百八十,四分为二百一十,五分为百六十八,六分为百四十,七分为百廿,八分为百五,同之二千二百八十三,以为法。得从八十八步有二千二百八十三分步之六百九十六。乘之田一亩。下有九分,以一为二千五百廿,半为千二百六十,三分为八百四十,四分为六百卅,五分为五百四,六分为四百廿,七分为三百六十,八分为三百一十五,九分为二百八十,同之七千一百廿九,以为法。得从八十四步有七千一百廿九分步之五千九百六十四。乘之成田一亩。下有十分,以一为二千五百廿,半为千二百六十,三分为八百四十,四分为六卅,五分为五百四,六分为四百廿,七分为三百六十,八分为三百一十五,九分为二百八十,十分为二百五十二,同之七千三百八十一,以为法。得从八十一步有七千三百八十一分步之六千九百卅九。乘之成田一亩。

与《九章筭术》“少广术”的例题一样,这些题目实际上都是:

田广=

求田1亩,问从几何?只不过《筭数书》中n=10,而《九章筭术》中n=12,相差2个更复杂的题目。我们以n=6为例。《筭数书》的解法是:

广

法 60+30+20+15+12+10=147

从=240(平方)步×60÷147步=97步。

这里以1为60。显然,60是2,3,4,5,6的最小公倍数。而《九章筭术》的解法是:

广

法 120+60+40+30+24+20=294

从=240(平方)步×120÷294步=97步。

以1为120。120不是2,3,4,5,6的最小公倍数,而是它们的乘积。不知为什么张苍、耿寿昌在整理《九章筭术》时没有使用最小公倍数60,而使用烦琐的120。不过起码可以说明,张苍等对通分中使用最小公倍数的优越性没有认识。然而,《筭数书》的答案不是最简分数,《九章筭术》则化成了最简分数。

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