《緝古算經》,原名《緝古算術》,初唐數學家王孝通著於武德九年〔626年〕前所著。後被列入算經十書,改名為《緝古算經》。[1]
《緝古算經》一書在中國數學史上有重要影響,王孝通在書中將幾何問題代數化,在世界上首次系統地創立三次多項式方程,對代數學的發展,有重要意義。王孝通在此書中建立 25個三次方程,其中自第二問至第十八問中的23個三次方程有如下形式:
剩下第十九問、二十問各有一個雙二次方程:
。
內容
《緝古算經》全書共二十問,書首為《上緝古算術表》。各問題的形式大致相同,每問以「假令」開頭,以「問:……各幾何?」或「問:……個多少?」結尾;隨後是答案:「答曰……」;最後一段是「術曰」,詳細敘述建立方程的理論依據和具體程序。每題都有答案,但關於解題方法,王孝通則言簡意駭。
「假令天正十一月朔夜半,日在鬥十度七百分度之四百八十。以章歲為母,朔月行定分九千,朔日定小餘一萬,日法二萬,章歲七百,亦名行分法。今不取加時日度。問:天正朔夜半之時月在何處?」。這是一道天文題,求半夜時月亮的赤道經度,王孝通用算術解題。
假令太史造仰觀臺,上廣袤少,下廣袤多。上下廣差二丈,上下袤差四丈,上廣袤差三丈,高多上廣一十一丈,甲縣差一千四百一十八人,乙縣差三千二百二十二人,夏程人功常積七十五尺,限五日役臺畢。羨道從臺南面起,上廣多下廣一丈二尺,少袤一百四尺,高多袤四丈。甲縣一十三鄉,乙縣四十三鄉,每鄉別均賦常積六千三百尺,限一日役羨道畢。二縣差到人共造仰觀臺,二縣鄉人共造羨道,皆從先給甲縣,以次與乙縣。臺自下基給高,道自初登給袤。問:臺道廣、高、袤及縣別給高、廣、袤各幾何?」。
對於這個建造觀象台和台道的廣度、高度、深度的計算,王孝通列出三個
形式的三次方程式,和一個形式的三次方程式 。
「假令築堤,西頭上、下廣差六丈八尺二寸,東頭上、下廣差六尺二寸。東頭高少於西頭高三丈一尺,上廣多東頭高四尺九寸,正袤多於東頭高四百七十六尺九寸。甲縣六千七百二十四人,乙縣一萬六千六百七十七人,丙縣一萬九千四百四十八人,丁縣一萬二千七百八十一人。四縣每人一日穿土九石九鬥二升。每人一日築常積一十一尺四寸十三分寸之六。穿方一尺得土八鬥。古人負土二鬥四升八合,平道行一百九十二步,一日六十二到。今隔山渡水取土,其平道只有一十一步,山斜高三十步,水寬一十二步,上山三當四,下山六當五,水行一當二,平道踟躕十加一,載輸一十四步。減計一人作功為均積。四縣共造,一日役華。今從東頭與甲,其次與乙、丙、丁。問:給斜、正袤與高,及下廣,並每人一日自穿、運、築程功,及堤上、下高、廣各幾何?
王孝通解此題,建立了一個二次方程,兩個三次方程:
第一個三次方程:
第二個三次方程:
- ;
王孝通求得其解:31
「假令築龍尾堤,其堤從頭高、上闊以次低狹至尾。上廣多,下廣少,堤頭上下廣差六尺,下廣少高一丈二尺,少袤四丈八尺。甲縣二千三百七十五人,乙縣二千三百七十八人,丙縣五千二百四十七人。各人程功常積一尺九寸八分,一日役畢,三縣共築。今從堤尾與甲縣,以次與乙、丙。問:龍尾堤從頭至尾高、袤、廣及各縣別給高、袤、廣各多少。」
王孝通 兩個三次方程。
- ;解之得 x=18尺;
- 解之得 x=33尺;
「假令穿河,袤一裏二百七十六步,下廣六步一尺二寸;北頭深一丈八尺六寸,上廣十二步二尺四寸;南頭深二百四十一尺八寸;上廣八十六步四尺八寸。運土於河西岸造漘,北頭高二百二十三尺二寸,南頭無高,下廣四百六尺七寸五厘,袤與河同。甲郡二萬二千三百二十人,乙郡六萬八千七十六人,丙郡五萬九千九百八十五人,丁郡三萬七千九百四十四人。自穿、負、築,各人程功常積三尺七寸二分。限九十六日役,河漘俱了。四郡分共造漘,其河自北頭先給甲郡,以次與乙,合均賦積尺。問:逐郡各給斜、正袤,上廣及深,並漘上廣各多少?」
解二次方程,三次方程個一。
三次方程: 得 方倉上底邊 x=3尺,下底邊=9尺,高=12尺。
「假令四郡輸粟,斛法二尺五寸,一人作功為均。自上給甲,以次與乙。其甲郡輸粟三萬八千七百四十五石六鬥,乙郡輸粟三萬四千九百五石六鬥,丙郡輸粟,二萬六千二百七十石四鬥,丁郡輸粟一萬四千七十八石四鬥。四郡共穿窖,上袤多於上廣一丈,少於下袤三丈,多於深六丈,少於下廣一丈。各計粟多少,均出丁夫。自穿、負、築,冬程人功常積一十二尺,一日役。問:窖上下廣、袤、深,郡別出人及窖深、廣各多少?」
解兩個三次方程。
「假令亭倉上小下大,上下方差六尺,高多上方九尺,容粟一百八十七石二鬥。今已運出五十石四斗。問:倉上下方、高及余粟深、上方各多少?」
求穀倉上邊長,王孝通所述方法,相當於解一個三次方程[2]:
為求余粟深度,王孝通的辦法是建立又一個三次方程:
「假令芻甍上袤三丈,下袤九丈,廣六丈,高一十二丈。有甲縣六百三十二人,乙縣二百四十三人。夏程人功當積三十六尺,限八日役。自穿築,二縣共造。今甲縣先到。問:自下給高、廣、袤、各多少?」是關於建築觀象台、河堤、糧窖等工程中的土方問題。
解一個三次方程:
得 乙縣工程 高 x=72尺; 甲縣工程高=120-72=48尺、上廣=36尺 、袤=66尺。
「假令圓囤上小下大,斛法二尺五寸,以率徑一周三。上下周差一丈二尺,高多上周一丈八尺,容粟七百五斛六鬥。今已運出二百六十六石四鬥。問:殘粟去口、上下周、高各多少?」
解兩個三次方程。
「假令有粟二萬三千一百二十斛七鬥三升,欲作方倉一,圓窖一,盛各滿中而粟適盡。令高、深等,使方面少於圓徑九寸,多於高二丈九尺八寸,率徑七,周二十二。問:方、徑、深多少?」
解一個三次方程。
「假令有粟一萬六千三百四十八石八鬥,欲作方倉四、圓窖三,令高、深等,方面少於圓徑一丈,多於高五尺,斛法二尺五寸,率徑七,周二十二。問:方、高、徑多少?」
解一個三次方程。
「假令有粟三千七十二石,欲作方倉一、圓窖一,令徑與方等,方於窖深二尺,少於倉高三尺,盛各滿中而粟適盡(圓率、斛法並與前同)。問:方、徑、高、深各多少?」
解一個三次方程。
「假令有粟五千一百四十石,欲作方窖、圓窖各一,令口小底大,方面於圓徑等,兩深亦同,其深少於下方七尺,多於上方一丈四尺,盛各滿中而粟適盡(圓率、斛法並與前同)。問:方、徑、深各多少?」
解一個三次方程。
「假令有粟二萬六千三百四十二石四鬥,欲作方窖六、圓窖四,令口小底大,方面與圓徑等,其深亦同,令深少於下方七尺,多於上方一丈四尺,盛各滿中而粟適盡(圓率、斛法並與前同)。問上下方、深數各多少?」
解一個三次方程。
「假令有句股相乘冪七百六十五分之一,弦多於句三十六十分之九。問:三事各多少?」
解一個三次方程: 。[3]
「假令有股弦相乘冪四千七百三十九五分之三,句少於弦五十四五分之二。問:股多少?」
解一個三次方程。
「假令有句弦相乘冪一千三百三十七二十分之一,弦多股一、十分之一。問:股多少?」
解一個三次方程。「答曰:九十二五分之二。」
「術曰:冪自乘,倍多而一,為立冪。又多再自乘,半之,減立冪,余為實。又多數自乘,倍之,為方法。又置多數,五之,二而一,為廉法,從。開立方除之,即股(句弦相乘冪自乘,即句冪乘弦冪之積。故以倍股弦差而一,得一股與半差為方,令多再自乘半之為隅,橫虛二立廉……倍之為從隅……多為上廣即二多……法故五之二而一)。」
王孝通所述,相當於建立一個三次方程[4]:
- +=-
「假令有股弦相乘冪四千七百三十九五分之三,句少於弦五十四五分之二。問:股多少?」
解一個三次方程。
「假令有股弦相乘冪七百二十六,句七、十分之七。問:股多少?」
解一個雙二次方程。
「假令有股十六二分之一,句弦相乘冪一百六十四二十五分之十四。問:句多少?」
解一個雙二次方程:
。
版本
《緝古算經》在唐代就有抄本,宋元豐七年(1084年)有秘書監趙彥若等校定刊本,但到明代,刊本幾乎遺失,僅存章丘李開先所藏一部南宋刊本。清代毛晉獲得《緝古算經》,影抄傳世。《緝古算經》影抄本後歸常熟毛扆汲古閣收藏;清乾隆年間孔繼涵得毛扆汲古閣所藏宋元豐七年《緝古算經》影抄本和其他算書六種,連同戴東原從永樂大典中編輯出的《海島算經》等書合為十部,一同刻印刊行;孔繼涵所刻《緝古算經》,世稱為微波謝本。同時《四庫全書》又收入吏部侍郎王傑所藏《緝古算經》的毛晉影抄本。微波謝本後佚,影抄本現存北京故宮博物院。
清代中期,研究《緝古算經》之風盛行,先後有李潢《緝古算經考注》二卷,張敦仁《緝古算經細草》一卷,陳杰《緝古算經細草》一卷,《緝古算經注》二卷,《緝古算經音義》一卷,及按微波謝本抄錄的《緝古算經經文》一卷;揭廷鏘《緝古算經考注圖草》一卷。
1963年中華書局出版錢寶琮校點多《算經十書》,其中包括《緝古算經》[5]
1998你 郭書春 校點 《緝古算經》 《算經十書》 卷2 遼寧教育出版社。
參考文獻
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