2014年1月5日星期日

评“缉古算经”

缉古算经

唐·王孝通

上辑古算经表

  臣孝通言:臣闻九畴载叙,纪法著于彝伦;六艺成功,数术参于造化。夫为君上者,司牧黔首,布神道而设教,采能事而经纶,尽性穷源,莫重于算。昔周公制礼,有九数之名。窃寻九数,即《九章》是也。其理幽而微,其形秘而约,重句聊用测海,寸木可以量天,非宇宙之至精,其孰能与于此者?汉代张苍删补残缺,校其条目,颇与古术不同。魏朝刘徽笃好斯言,博综纤隐,更为之注。徽思极毫芒,触类增长,乃造重差之法,列于终篇。虽即未为司南,然亦一时独步。自兹厥后,不断前踪。贺循、徐岳之徒,王彪、甄鸾之辈,会通之数无闻焉耳。但旧经残驳,尚有阙漏,自刘已下,更不足言。其祖恒之《缀术》,时人称之精妙,曾不觉方邑进行之术,全错不通;刍亭方亭之问,于理未尽。臣今更作新术,于此附伸。臣长自闾阎,少小学算。镌磨愚钝,迄将皓首。钻寻秘奥,曲尽无遗。代乏知音,终成寡和。伏蒙圣朝收拾,用臣为太史丞,比年已来,奉敕校勘傅仁均历,凡驳正术错三十余道,即付太史施行。伏寻《九章·商功篇》有平地役功受袤之术,至于上宽下狭、前高后卑,正经之内,阙而不论,致使今代之人不达深理,就平正之门,同欹邪之用。斯乃圆孔方柄,如何可安?臣昼思夜想,临书浩叹,恐一旦瞑目,将来莫睹,遂于平地之余,续狭斜之法,凡二十术,名曰《缉古》。请访能算之人,考论得失,如有排其一字,臣欲谢以千金。轻用陈闻,伏深战悚。谨言。
缉古算经
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“如有排其一字,臣欲谢以千金”,太狂妄了吧。




  假今天正十一月朔夜半,日在斗十度七百分度之四百八十。以章岁为母,朔月行定分九千,朔日定小余一万,日法二万,章岁七百,亦名行分法。今不取加时日度。问:天正朔夜半之时月在何处?(推朔夜半月度,旧术要须加时日度。自古先儒虽复修撰改制,意见甚众,并未得算妙,有理不尽,考校尤难。臣每日夜思量,常以此理屈滞,恐后代无人知者。今奉敕造历,因即改制,为此新术。旧推日度之术,巳得朔夜半日度,仍须更求加时日度,然知月处。臣今作新术,但得朔夜半日度,不须加时日度,即知月处。此新术比于旧术,一年之中十二倍省功,使学者易知)
  答曰:在斗四度七百分度之五百三十。
  术曰(推朔夜半月度,新术不复加时日度,有定小余乃可用之):以章岁减朔月行定分,余以乘朔日定小余,满日法而一,为先行分。不尽者,半法已上收成一,已下者弃之。若先行分满日行分而一,为度分,以减朔日夜半日所在度分,若度分不足减,加往宿度;其分不足减者,退一度为行分而减之,余即朔日夜半月行所在度及分也(凡入历当月行定分,即是月一日之行分。但此定分满章岁而一,为度。凡日一日行一度。然则章岁者,即是日之一日行分也。今按:《九章·均输篇》有犬追兔术,与此术相似。彼问:犬走一百走,兔走七十步,令免先走七十五步,犬始追之,问几何步追及?答曰:二百五十步追及。彼术曰:以兔走减犬走,余者为法。又以犬走乘兔先走,为实。实如法而一,即得追及步数。此术亦然。何者?假令月行定分九千,章岁七百,即是日行七百分,月行九千分。令日月行数相减,余八千三百分者,是日先行之数。然月始追之,必用一日而相及也。令定小余者,亦是日月相及之日分。假令定小余一万,即相及定分,此乃无对为数。其日法者,亦是相及之分。此又同数,为有八千三百,是先行分也。斯则异矣。但用日法除之,即四千一百五十,即先行分。故以夜半之时日在月前、月在日后,以日月相去之数四千一百五十减日行所在度分,即月夜半所在度分也)。
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全是胡说八道,月球、地球的运转轨道他根本就不知道!






  假令太史造仰观台,上广袤少,下广袤多。上下广差二丈,上下袤差四丈,上广袤差三丈,高多上广一十一丈,甲县差一千四百一十八人,乙县差三千二百二十二人,夏程人功常积七十五尺,限五日役台毕。羡道从台南面起,上广多下广一丈二尺,少袤一百四尺,高多袤四丈。甲县一十三乡,乙县四十三乡,每乡别均赋常积六千三百尺,限一日役羡道毕。二县差到人共造仰观台,二县乡人共造羡道,皆从先给甲县,以次与乙县。台自下基给高,道自初登给袤。问:台道广、高、袤及县别给高、广、袤各几何?
  答曰:
  台高一十八丈
  上广七丈,
  下广九丈,
  上袤一十丈,
  下袤一十四丈;
  甲县给高四丈五尺,
  上广八丈五尺,
  下广九丈,
  上袤一十三丈,
  下袤一十四丈;
  乙县给高一十三丈五尺,
  上广七丈,
  下广八丈五尺,
  上袤一十丈,
  下袤一十三丈;
  羡道高一十八丈,
  上广三丈六尺,
  下广二丈四尺,
  袤一十四丈;
  甲县乡人给高九丈,
  上广三丈,
  下广二丈四尺,
  袤七丈;
  乙县乡人给高九丈,
  上广三丈六尺,
  下广三丈,
  袤七丈。
  术曰:以程功尺数乘二县人,又以限日乘之,为台积。又以上下袤差乘上下广差,三而一,为隅阳幂。以乘截高,为隅阳截积。又半上下广差,乘斩上袤,为隅头幂。以乘截高,为隅头截积。并二积,以减台积,余为实。以上下广差并上下袤差,半之,为正数,加截上袤,以乘截高,所得增隅阳幂加隅头幂,为方法。又并截高及截上袤与正数,为廉法,从。开立方除之,即得上广。各加差,得台下广及上下袤、高。
  求均给积尺受广袤,术曰:以程功尺数乘乙县人,又以限日乘之,为乙积。三因之,又以高幂乘之,以上下广差乘袤差而一,为实。又以台高乘上广,广差而一,为上广之高。又以台高乘上袤,袤差而一,为上袤之高。又以上广之高乘上袤之高,三之,为方法。又并两高,三之,二而一,为廉法,从。开立方除之,即乙高。以减本高,余即甲高。此是从下给台甲高。又以广差乘乙高,以本高而一,所得加上广,即甲上广。又以袤差乘乙高,如本高而一,所得加上袤,即甲上袤。其上广、袤即乙下广、袤,台上广、袤即乙上广、袤。其后求广、袤,有增损者,皆放此(此应六因乙积,台高再乘,上下广差乘袤差而一。又以台高乘上广,广差而一,为上广之高。又以台高乘上袤,袤差而一,为上袤之高。以上广之高乘上袤之高,为小幂二。因下袤之高,为中幂一。凡下袤、下广之高,即是截高与上袤与上广之高相连并数。然此有中幂定有小幂一。又有上广之高乘截高,为幂一。又下广之高乘下袤之高,为大幂二。乘上袤之高为中幂一。其大幂之中又小幂一,复有上广、上袤之高各乘截高,为中幂各一。又截高自乘,为幂一。其中幂之内有小幂一。又上袤之高乘截高,为幂一。然则截高自相乘,为幂二,小幂六。又上广、上袤之高各三,以乘截高,为幂六。令皆半之,故以三乘小幂。又上广、上袤之高各三,令但半之,各得一又二分之一,故三之,二而一,诸幂乘截高为积尺)。
  求羡道广、袤、高,术曰:以均赋常积乘二县五十六乡,又六因,为积。又以道上广多下广数加上广少袤,为下广少袤。又以高多袤加下广少袤,为下广少高。以乘下广少袤,为隅阳幂。又以下广少上广乘之,为鳖隅积。以减积,余三而一,为实。并下广少袤与下广少高,以下广少上广乘之,鳖从横廉幂。三而一,加隅幂,为方法。又以三除上广多下广,以下广少袤、下广少高加之,为廉法,从。开立方除之,即下广。加广差,即上广。加袤多上广于上广,即袤。加高多袤,即道高。
  求羡道均给积尺甲县受广、袤,术曰:以均赋常积乘甲县上十三乡,又六因,为积。以袤再乘之,以道上下广差乘台高为法而一,为实。又三因下广,以袤乘之,如上下广差而一,为都廉,从。开立方除之,即甲袤。以广差乘甲袤,本袤而一,以下广加之,即甲上广。又以台高乘甲袤,本袤除之,即甲高。
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“上广袤少,下广袤多。上下广差二丈,上下袤差四丈,上广袤差三丈,高多上广一十一丈”
这些条件,根本无法解题。“台高一十八丈 上广七丈,下广九丈,上袤一十丈,下袤一十四丈”,这个结论不知道从何得来?中间少了一个条件,各条边长和高度没有一条是已知的,都是互相比较的关系。这道题根本没法做!



  假令筑堤,西头上、下广差六丈八尺二寸,东头上、下广差六尺二寸。东头高少于西头高三丈一尺,上广多东头高四尺九寸,正袤多于东头高四百七十六尺九寸。甲县六千七百二十四人,乙县一万六千六百七十七人,丙县一万九千四百四十八人,丁县一万二千七百八十一人。四县每人一日穿土九石九斗二升。每人一日筑常积一十一尺四寸十三分寸之六。穿方一尺得土八斗。古人负土二斗四升八合,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,水宽一十二步,上山三当四,下山六当五,水行一当二,平道踟蹰十加一,载输一十四步。减计一人作功为均积。四县共造,一日役华。今从东头与甲,其次与乙、丙、丁。问:给斜、正袤与高,及下广,并每人一日自穿、运、筑程功,及堤上、下高、广各几何?
  答曰:
  一人一日自穿、运、筑程功四尺九寸六分;
  西头高三丈四尺一寸,
  上广八尺,
  下广七丈六尺二寸,
  东头高三尺一寸,
  上广八尺,
  下广一丈四尺二寸,
  正袤四十八丈,
  斜袤四十八丈一尺;
  甲县正袤一十九丈二尺,
  斜袤一十九丈二尺四寸,
  下广三丈九尺,
  高一丈五尺五寸;
  乙县正袤一十四丈四尺;
  斜袤一十四丈四尺三寸,
  下广五丈七尺六寸,
  高二丈四尺八寸;
  丙县正袤九丈六尺,
  斜袤九丈六尺二寸,
  下广七尺,
  高三丈一尺;
  丁县正袤四丈八尺,
  斜袤四丈八尺一寸,
  下广七丈六尺二寸,
  高三丈四尺一寸。

  求人到程功运筑积尺,术曰:置上山四十步,下山二十五步,渡水二十四步,平道一十一步,踟蹰之间十加一,载输一十四步,一返计一百二十四步。以古人负土二斗四升八合,平道行一百九十二步,以乘一日六十二到,为实。却以一返步为法。除,得自运土到数也。又以一到负土数乘之,却以穿方一尺土数除之,得一人一日运动积。又以一人穿土九石九斗二升,以穿方一尺土数除之,为法。除之,得穿用人数。复置运功积,以每人一日常积除之,得筑用人数。并之,得六人。共成二十九尺七寸六分,以六人除之,即一人程功也。

  求堤上、下广及高、袤,术曰:一人一日程功乘总人,为堤积。以高差乘下广差,六而一,为鳖幂。又以高差乘小头广差,二而一,为大卧堑头幂。又半高差,乘上广多东头高之数,为小卧堑头幂。并三幂,为大小堑鳖率。乘正袤多小高之数,以减堤积,余为实。又置半高差及半小头广差与上广多小头高之数,并三差,以乘正袤多小头高之数。以加率为方法。又并正袤多小头高、上广多小高及半高差,兼半小头广差加之,为廉法,从。开方立除之,即小高。加差,即各得广、袤、高。又正袤自乘,高差自乘,并,而开方除之,即斜袤。

  求甲县高、广、正、斜袤,术曰:以程功乘甲县人,以六因取积,又乘袤幂。以下广差乘高差为法除之,为实。又并小头上下广,以乘小高,三因之,为垣头幂。又乘袤幂,如法而一,为垣方。又三因小头下广,以乘正袤,以广差除之,为都廉,从。开立方除之,得小头袤,即甲袤。又以下广差乘之,所得以正袤除之,所得加东头下广,即甲广。又以两头高差乘甲袤,以正袤除之,以加东头高,即甲高。又以甲袤自乘;以堤东头高减甲高,余自乘,并二位,以开方除之,即得斜袤。若求乙、丙、丁,各以本县人功积尺,每以前大高、广为后小高、主廉母自乘,为方母。廉母乘方母,为实母(此平堤在上,羡除在下。两高之差即除高。其除两边各一鳖腝,中一堑堵。今以袤再乘六因积,广差乘袤差而一,得截鳖腝袤,再自乘,为立方一。又堑堵袤自乘,为幂一。又三因小头下广,大袤乘之,广差而一,与幂为高,故为廉法。又并小头上下广,又三之,以乘小头高为头幂,意同六除。然此头幂,本乘截袤。又袤乘之,差相乘而一。今还依数乘除一头幂,为从。开立方除之,得截袤)。

  求堤都积,术曰:置西头高,倍之,加东头高,又并西头上下广,半而乘之。又置东头高,倍之,加西头高,又并东头上下广,半而乘之。并二位积,以正袤乘之,六而一,得堤积也。
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立体几何求体积,不过说的不清不楚,无图,也不知道具体条件。


“西头上、下广差六丈八尺二寸,东头上、下广差六尺二寸。东头高少于西头高三丈一尺,上广多东头高四尺九寸,正袤多于东头高四百七十六尺九寸”,这些条件明显不够。
和上题一样,少条件,各条边长的对应关系已知,但没有给出任何一条边长,所以根本无解!
“西头高三丈四尺一寸,
  上广八尺,
  下广七丈六尺二寸,
  东头高三尺一寸,
  上广八尺,
  下广一丈四尺二寸,
  正袤四十八丈,
  斜袤四十八丈一尺;”

这个答案是怎么解出来的?

这个堤是很不规则的一个棱台,后面又加入了代数运算,不过是体积/人每日所做的工程量=人数x天数





  假令筑龙尾堤,其堤从头高、上阔以次低狭至尾。上广多,下广少,堤头上下广差六尺,下广少高一丈二尺,少袤四丈八尺。甲县二千三百七十五人,乙县二千三百七十八人,丙县五千二百四十七人。各人程功常积一尺九寸八分,一日役毕,三县共筑。今从堤尾与甲县,以次与乙、丙。问:龙尾堤从头至尾高、袤、广及各县别给高、袤、广各多少。
  答曰:
  高三丈,
  上广三丈四尺,
  下广一丈八尺,
  袤六丈六尺;
  甲县高一丈五尺,
  袤三丈三尺,
  上广二丈一尺;
  乙县高二丈一尺,
  袤一丈三尺二寸,
  上广二丈二尺二寸;
  丙县高三丈,袤一丈九尺八寸,
  上广二丈四尺。

  求龙尾堤广、袤、高,术曰:以程功乘总人,为堤积。又六因之,为虚积。以少高乘少袤,为隅幂。以少上广乘之,为鳖隅积。以减虚积,余,三约之,所得为实。并少高、袤,以少上广乘之,为鳖从横廉幂。三而一,加隅幂,为方法。又三除少上广,以少袤、少高加之,为廉法,从。开立方除之,得下广。加差,即高、广、袤。

  求逐县均给积尺受广、袤,术曰:以程功乘当县人,当积尺。各六因积尺。又乘袤幂。广差乘高,为法。除之,为实。又三因末广,以袤乘之,广差而一,为都廉,从。开立方除之,即甲袤。以本高乘之,以本袤除之,即甲高。又以广差乘甲袤,以本袤除之,所得加末广,即甲上广。其甲上广即乙末广,其甲高即垣高。求实与都廉,如前。又并甲上下广,三之,乘甲高,又乘袤幂,以法除之,得垣方,从。开立方除之,即乙袤。余放此(此龙尾犹羡除也。其堑堵一,鳖腝一,并而相连。今以袤再乘积,广差乘高而一,所得截鳖腝袤再自乘,为立方一。又堑堵袤自乘,为幂一。又三因末广,以袤乘之,广差而一,与幂为高,故为廉法)。
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“假令筑龙尾堤,其堤从头高、上阔以次低狭至尾。上广多,下广少,堤头上下广差六尺,下广少高一丈二尺,少袤四丈八尺。”
条件没给够,无解,道理如上题。



  假令穿河,袤一里二百七十六步,下广六步一尺二寸;北头深一丈八尺六寸,上广十二步二尺四寸;南头深二百四十一尺八寸;上广八十六步四尺八寸。运土于河西岸造漘,北头高二百二十三尺二寸,南头无高,下广四百六尺七寸五厘,袤与河同。甲郡二万二千三百二十人,乙郡六万八千七十六人,丙郡五万九千九百八十五人,丁郡三万七千九百四十四人。自穿、负、筑,各人程功常积三尺七寸二分。限九十六日役,河漘俱了。四郡分共造漘,其河自北头先给甲郡,以次与乙,合均赋积尺。问:逐郡各给斜、正袤,上广及深,并漘上广各多少?
  答曰:
  漘上广五丈八尺二寸一分;
  甲郡正袤一百四十四丈,
  斜袤一百四十四丈三尺,
  上广二十六丈四寸,
  深一十一丈一尺六寸;
  乙郡正袤一百一十五丈二尺,
  斜袤一百一十五丈四尺四寸,
  上广四十丈九尺二寸,
  深一十八丈六尺;
  丙郡正袤五十七丈六尺,
  斜袤五十七丈七尺二寸,
  上广四十八丈三尺六寸,
  深二十二丈三尺二寸,
  丁郡正袤二十八丈八尺,
  斜袤二十八丈八尺六寸,
  上广五十二丈八寸,
  深二十四丈一尺八寸。
  术曰:如筑堤术入之(覆堤为河,彼注甚明,高深稍殊,程功是同,意可知也)。以程功乘甲郡人,又以限日乘之,四之,三而一,为积。又六因,以乘袤幂。以上广差乘深差,为法。除之,为实。又并小头上、下广,以乘小头深,三之,为垣头幂。又乘袤幂,以法除之,为垣方。三因小头上广,以乘正袤,以广差除之,为都廉,从。开立方除之,即得小头袤,为甲袤。求深、广,以本袤及深广差求之。以两头上广差乘甲袤,以本袤除之,所得加小头上广,即甲上广。以小头深减南头深,余以乘甲袤,以本袤除之,所得加小头深,即甲深。又正袤自乘,深差自乘,并,而开方除之,即斜袤。若求乙、丙、丁,每以前大深、广为后小深、广,准甲求之,即得。
  求漘上广,术曰:以程功乘总人,又以限日乘之,为积。六因之,为实。以正袤除之,又以高除之,所得以下广减之,余又半之,即漘上广。
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“假令穿河,袤一里二百七十六步,下广六步一尺二寸;北头深一丈八尺六寸,上广十二步二尺四寸;南头深二百四十一尺八寸;上广八十六步四尺八寸。”

这道题给的条件倒是足够,这个堤是个棱台,上底(北面)面积为:(74.4+37.2)x18.6/2=1037.88平方尺
下底(南面)面积为:(520.8+37.2)x241.8/2=67462.2平方尺,梯形长度为3456尺(一里二百七十六步)

棱台的体积公式为V=〔S1+S2+开根号(S1*S2)〕/3*H =88551632立方尺=88551.632立方丈
,除以总人数/3.72立方尺=126天,原答案96天完成,错误!





  假令四郡输粟,斛法二尺五寸,一人作功为均。自上给甲,以次与乙。其甲郡输粟三万八千七百四十五石六斗,乙郡输粟三万四千九百五石六斗,丙郡输粟,二万六千二百七十石四斗,丁郡输粟一万四千七十八石四斗。四郡共穿窖,上袤多于上广一丈,少于下袤三丈,多于深六丈,少于下广一丈。各计粟多少,均出丁夫。自穿、负、筑,冬程人功常积一十二尺,一日役。问:窖上下广、袤、深,郡别出人及窖深、广各多少?
  答曰:
  窖上广八丈,
  上袤九丈,
  下广一十丈,
  下袤一十二丈,
  深三丈;
  甲郡八千七十二人,
  深一十二尺,
  下袤一十丈二尺,
  广八丈八尺;
  乙郡七千二百七十二人,
  深九尺,
  下袤一十一丈一尺,
  广九丈四尺;
  丙郡五千四百七十三人,
  深六尺,下袤一十一丈七尺,
  广九丈八尺;
  丁郡二千九百三十三人,
  深三尺,
  下袤一十二丈,
  广一十丈。
  求窖深、广、袤,术曰:以斛法乘总粟,为积尺。又广差乘袤差,三而一,为隅阳幂。乃置堑上广,半广差加之,以乘堑上袤,为隅头幂。又半袤差,乘堑上广,以隅阳幂及隅头幂加之,为方法。又置堑上袤及堑上广,并之,为大广。又并广差及袤差,半之,以加大广,为廉法,从。开立方除之,即深。各加差,即合所问。
  求均给积尺受广、袤、深,术曰:如筑台术入之。以斛法乘甲郡输粟,为积尺。又三因,以深幂乘之,以广差乘袤差而一,为实。深乘上广,广差而一,为上广之高。深乘上袤,袤差而一,为上袤之高。上广之高乘上袤之高,三之,为方法。又并两高,三之,二而一,为廉法,从。开立方除之,即甲深。以袤差乘之,以本深除之,所加上袤,即甲下袤。以广差乘之,本深除之,所得加上广,即甲下广。若求乙、丙、丁,每以前下广、袤为后上广、袤,以次皆准此求之,即得。若求人数,各以程功约当郡积尺。
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“四郡共穿窖,上袤多于上广一丈,少于下袤三丈,多于深六丈,少于下广一丈。”,条件不足,无解!

a1-b1=10尺
a2-a1=30尺
a1-h=60尺
b2-a1=10尺

4个方程式,5个变量,方程组无解!




  假令亭仓上小下大,上下方差六尺,高多上方九尺,容粟一百八十七石二斗。今已运出五十石四斗。问:仓上下方、高及余粟深、上方各多少?
  答曰:
  上方三尺,
  下方九尺,
  高一丈二尺;
  余粟深、上方俱六尺。
  求仓方、高,术曰:以斛法乘容粟,为积尺。又方差自乘,三而一,为隅阳幂。以乘截高,以减积,余为实。又方差乘截高,加隅阳幂,为方法。又置方差,加截高,为廉法,从。开立方除之,即上方。加差,即合所问。
  求余粟高及上方,术曰:以斛法乘出粟,三之,以乘高幂,令方差幂而一,为实(此是大、小高各自乘,各乘取高。是大高者,即是取高与小高并)。高乘上方,方差而一,为小高。令自乘,三之,为方法。三因小高,为廉法,从。开立方除之,得取出高。以减本高,余即残粟高。置出粟高,又以方差乘之,以本高除之,所得加上方,即余粟上方(此本术曰:上下方相乘,又各自乘,并以高乘之,三而一。今还元,三之,又高幂乘之,差幂而一,得大小高相乘,又各自乘之数。何者?若高乘下方,方差而一,得大高也。若高乘上方,方差而一,得小高也。然则斯本下方自乘,故须高自乘乘之,差自乘而一,即得大高自乘之数。小高亦然。凡大高者,即是取高与小高并相连。今大高自乘为大方。大方之内即有取高自乘幂一,隅头小高自乘幂一。又其两边各有以取高乘小高,为幂二。又大小高相乘,为中方。中方之内即有小高乘取高幂一。又小高自乘,即是小方之幂又一。则小高乘大高,又各自乘三等幂,皆以乘取高为立积。故三因小幂为方,及三小高为廉也)。
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b-a=6尺
h-a=9尺
S1=a^2
S2=b^2
V=(S1+S2+平方根(S1xS2))/3Xh=187.2石=468立方尺(一斛=2.5立方尺)
化简得:a^3+15a^2+66a-360=0

一元三次方程,可解,但很复杂,可能还有复数根。支那古人对此根本一无所知。





  假令刍甍上袤三丈,下袤九丈,广六丈,高一十二丈。有甲县六百三十二人,乙县二百四十三人。夏程人功当积三十六尺,限八日役。自穿筑,二县共造。今甲县先到。问:自下给高、广、袤、各多少?
  答曰:
  高四丈八尺,
  上广三丈六尺,
  袤六丈六尺。
  求甲县均给积尺受广、袤,术曰:以程功乘乙县人数,又以限日乘之,为积尺。以六因之,又高幂乘之,又袤差乘广而一,所得又半之,为实。高乘上袤,袤差而一,为上袤之高。三因上袤之高,半之,为廉法,从。开立方除之,得乙高。以减甍高,余即甲高。求广、袤,依率求之(此乙积本倍下袤,上袤从之。以下广及高乘之,六而一,为一甍积。今还元须六因之,以高幂乘之,为实。袤差乘广而一,得取高自乘以乘三上袤之高,则三小高为廉法,各以取高为方。仍有取高为立方者二,故半之,为立方一。又须半廉法)。
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棱台体积,公式如上。
V=(3x6+9x6+平方根3x6x9x6)x12/3=412.7立方丈
412700/(632+243)/36=13.1天

8天根本干不完!




  假令圆囤上小下大,斛法二尺五寸,以率径一周三。上下周差一丈二尺,高多上周一丈八尺,容粟七百五斛六斗。今已运出二百六十六石四斗。问:残粟去口、上下周、高各多少?
  答曰:
  一周一丈八尺,
  下周三丈,
  高三丈六尺,
  去口一丈八尺,
  粟周二丈四尺。
  求圆囤上下周及高,术曰:以斛法乘容粟,又三十六乘之,三而一,为方亭之积。又以周差自乘,三而一,为隅阳幂。以乘截高,以减亭积,余为实。又周差乘截高,加隅阳幂,为方法。又以周差加截高,为廉法,从。开立方除之,得上周。加差,而合所问。
  求粟去口,术曰:以斛法乘出斛,三十六乘之,以乘高幂,如周差幂而一,为实。高乘上周,周差而一,为小高。令自乘,三之,为方法。三因小高,为廉法,从。开立方除之,即去口(三十六乘讫,即是截方亭,与前方窖不别)。置去口,以周差乘之,以本高除之,所得加上周,即粟周。
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上下周差一丈二尺,高多上周一丈八尺,容粟七百五斛六斗
R-r=2尺
h-6R=18尺
体积=3xR^2+3xr^2+平方根(3xR^2x3xr^2)xh/3=2x705.6x2.5=1764立方尺

化简得:18r^3+102r^2+156r-1676=0
一元三次方程,解略。




  假令有粟二万三千一百二十斛七斗三升,欲作方仓一,圆窖一,盛各满中而粟适尽。令高、深等,使方面少于圆径九寸,多于高二丈九尺八寸,率径七,周二十二。问:方、径、深多少?
  答曰:
  仓方四丈五尺三寸(容粟一万二千七百二十二斛九斗五升八合),
  窖径四丈六尺二寸(容粟一万三百九十七石七斗七升二合),
  高与深各一丈五尺五寸。
  求方、径高深,术曰:十四乘斛法,以乘粟数,二十五而一,为实。又倍多加少,以乘少数,又十一乘之,二十五而一,多自乘加之,为方法。又倍少数,十一乘之,二十五而一,又倍多加之,为廉法,从。开立方除之,即高、深。各加差,即方径(一十四乘斛法,以乘粟为积尺。前一十四馀,今还元,一十四乘。为径自乘者,是一十一;方自乘者,是一十四。故并之为二十五。凡此方、圆二径长短不同,二径各自乘为方,大小各别。然则此堑方二丈九尺八寸,堑径三丈七寸,皆成方面。此应堑方自乘,一十四乘之;堑径自乘,一十一乘之,二十五而一,为隅幂,即方法也。但二隅幂皆以堑数为方面。今此术就省,倍小隅方,加差为矩袤,以差乘之为矩幂。一十一乘之,二十五而一。又差自乘之数,即是方圆之隅同有此数,若二十五乘之,还须二十五除。直以差自乘加之,故不复乘除。又须倍二廉之差,一十一乘之,二十五而一,倍差加之,为廉法,不复二十五乘除之也)。
  还元,术曰:仓方自乘,以高乘之,为实。圆径自乘,以深乘之,一十一乘,一十四而一,为实。皆为斛法除之,即得容粟(斛法二尺五寸)。
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设方仓边长为:a,圆窖半径为r,高深相等=h

有:2r-a=0.9尺,a-h=29.8尺
a^2xh+(22/7)xr^2xh=2x23120.73x2.5=2x57801.825立方尺

最后化简为一元三次方程,求解过程很难,略。



  假令有粟一万六千三百四十八石八斗,欲作方仓四、圆窖三,令高、深等,方面少于圆径一丈,多于高五尺,斛法二尺五寸,率径七,周二十二。问:方、高、径多少?
  答曰:
  方一丈八尺,
  高深一丈三尺,
  圆径二丈八尺。
  术曰:以一十四乘斛法,以乘粟数,如八十九而一,为实。倍多加少,以乘少数,三十三乘之,八十九而一,多自乘加之,为方法。又倍少数,以三十三乘之,八十九而一,倍多加之,为廉法,从。开立方除之,即高、深。各加差,即方径(一十四乘斛法,以乘粟,为径自乘及方自乘数与前同。今方仓四,即四因十四。圆窖三,即三因十一。并之,为八十九,而一。此堑径一丈五尺,堑方五尺,以高为立方。自外意同前)。
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道理同上,略




  假令有粟三千七十二石,欲作方仓一、圆窖一,令径与方等,方于窖深二尺,少于仓高三尺,盛各满中而粟适尽(圆率、斛法并与前同)。问:方、径、高、深各多少?
  答曰:
  方、径各一丈六尺,
  高一丈九尺,
  深一丈四尺。
  术曰:三十五乘粟,二十五而一,为率。多自乘,以并多少乘之,以乘一十四,如二十五而一,所得以减率,余为实。并多少,以乘多,倍之,乘一十四,如二十五而一,多自乘加之,为方法。又并多少,以乘一十四,如二十五而一,加多加之,为廉法,从。开立方除之,即窖深。各加差,即方、径、高(截高五尺,堑径及方二尺,以深为立方。十四乘斛法,故三十五乘粟。多自乘并多少乘之,为截高隅积,即二廉,方各二尺,长五尺。自外意旨皆与前同)。
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道理同上,略。




  假令有粟五千一百四十石,欲作方窖、圆窖各一,令口小底大,方面于圆径等,两深亦同,其深少于下方七尺,多于上方一丈四尺,盛各满中而粟适尽(圆率、斛法并与前同)。问:方、径、深各多少?
  答曰:
  上方、径各七尺,
  下方、径各二丈八尺,
  深各二丈一尺。
  术曰:以四十二乘斛法,以乘粟,七十五而一,为方亭积。令方差自乘,三而一,为隅阳幂,以截多乘之,减积,余为实。以多乘差,加幂,为方法。多加差,为廉法,从。开立方除之,即上方。加差,即合所问(凡方亭,上下方相乘,又各自乘,并以乘高,为虚。命三而一,为方亭积。若圆亭上下径相乘,又各自乘,并以乘高,为虚。又十一乘之,四十二而一,为圆亭积。今方、圆二积并在一处,故以四十二复乘之,即得圆虚十一,方虚十四,凡二十五,而一,得一虚之积。又三除虚积,为方亭实。乃依方亭复问法,见上下方差及高差与积求上下方高术入之,故三乘,二十五而一)。
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用棱台或圆台体积公式,略。




  假令有粟二万六千三百四十二石四斗,欲作方窖六、圆窖四,令口小底大,方面与圆径等,其深亦同,令深少於下方七尺,多於上方一丈四尺,盛各满中而粟适尽(圆率、斛法并与前同)。问上下方、深数各多少?
  答曰:
  方窖上方七尺,
  下方二丈八尺,
  深二丈一尺,
  圆窖上下径、深与方窖同。
  术曰:以四十二乘斛法,以乘粟,三百八十四而一,为方亭积尺。令方差自乘,三而一,为隅阳幂。以多乘之,以减积,余为实。以多乘差,加幂,为方法。又以多加差,为廉法,从。开立方除之,即上方。加差,即合所问(今以四十二乘。圆虚十一者四,方虚十四者六,合一百二十八虚,除之,为一虚之积。得者仍三而一,为方亭实积。乃依方亭见差复问求之,故三乘,一百二十八除之)。
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同上



  假令有句股相乘幂七百六十五分之一,弦多于句三十六十分之九。问:三事各多少?
  答曰:
  句十四二十分之七,
  股四十九五分之一,
  弦五十一四分之一。
  术曰:幂自乘,倍多数而一,为实。半多数,为廉法,从。开立方除之,即句。以弦多句加之,即弦。以句除幂,即股(句股相乘幂自乘,与句幂乘股幂积等。故以倍句弦差而一,得一句与半差之共乘句幂,为方。故半差为廉法,从,开立方除之。按:此术原本不全,今依句股义拟补十三字)。
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毕氏定理,求三角形三边长。



  假令有句股相乘幂四千三十六五分之□,股少于弦六五分之一。问:弦多少?(按:此问原本缺二字,今依文补一股字,其股字上之□系所设分数,未便悬拟,今姑阙之)。
  答曰:弦一百一十四十分之七。
  术曰:幂自乘,倍少数而一,为实。半少,为廉法,从。开立方除之,即股。加差,即弦。
  假令有句弦相乘幂一千三百三十七二十分之一,弦多股一、十分之一。问:股多少?
  答曰:九十二五分之二。
  术曰:幂自乘,倍多而一,为立幂。又多再自乘,半之,减立幂,余为实。又多数自乘,倍之,为方法。又置多数,五之,二而一,为廉法,从。开立方除之,即股(句弦相乘幂自乘,即句幂乘弦幂之积。故以倍股弦差而一,得一股与半差□□□□□为方令多再自乘半之为隅□□□□□横虚二立廉□□□□□□□□□□□倍之为从隅□□□□□□□□□□□多为上广即二多□□□□□□□□□法故五之二而一)。
  案:此术脱简既多,法亦烦扰,宜云幂自乘,多数而一,所得四之,为实。多为廉法,从。立方开之,得减差,半之,即股(幂自乘,与勾幂弦幂相乘积等。令勾幂变为股弦并乘股弦差,故差而一,所得乃股弦并乘弦幂)。
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毕氏定理



  假令有股弦相乘幂四千七百三十九五分之三,句少于弦五十四五分之二。问:股多少?
  答曰:六十八。
  术曰:幂自乘,倍少数而一,为立幂。又少数再自乘,半之,以减立幂,余为实。又少数自乘,倍之,为方法。又置少数,五之,二而一,为廉法,从。开立方除之,即句。加差,即弦。弦除幂,即股。
  假令有股弦相乘幂七百二十六,句七、十分之七。问:股多少?
  答曰:股二十六五分之二。
  术曰:幂自乘,为实。句自乘,为方法,从。开方除之,所得又开方,即股(□□□□□□□□□□□□□□数亦是股□□□□□□□□□□□□为长以股□□□□□□□□□□□□得股幂又开□□□□□□□□□□□股北分母常……)
  假令有股十六二分之一,句弦相乘幂一百六十四二十五分之十四。问:句多少?
  答曰:句八、五分之四。
  术曰:幂自乘,为实。股自乘,为方法,从。开方除之,所得又开方,即句。
缉古算经跋
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毕氏定理


  按《唐书·选举志》制科之目,明算居一,其定制云:凡算学,孙子、五曹共限一岁,九章、海岛共三岁,张邱建、夏侯阳各一岁,周髀、五经算共一岁,缀术四岁,缉古三岁,记遗三等数皆兼习之。窃惟数学为六艺之一,唐以取士共十经。周髀家塾曾刊行之,余则世有不能举其名者。扆半生求之,从太仓王氏得孙子、五曹、张邱建、夏侯阳四种,从章邱李氏得周髀、缉古二种,后从黄俞邰又得九章。皆元丰七年秘书省刊板,字书端楷,雕镂精工,真世之宝也。每卷后有秘书省官衔姓名一幅,又一幅宰辅大臣,自司马相公而下俱列名于后,用见当时郑重若此。因求善书者刻画影摹,不爽毫末,什袭而藏之。但焉得海岛、五经、缀术三种,竟成完璧,并得好事者刊刻流布,俾数学不绝于世,所深愿也。
康熙甲子仲秋汲古后人毛扆谨识
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孙子算经学一年,那种小学水平的书,唐朝人居然要研究一年。
九章难了点,加上海岛算经,共学三年,对唐人来讲,是个吃力的活。
周髀、五经共学一年,辑古学三年,靠!


完全是小儿科,求体积不过是简单的初中几何,后面几道三角形求边长,都是小学生的水平!
其中几道题涉及到了一元三次方程求解,作者完全是胡扯蛋!




《缉古算经》,一卷,唐初王孝通撰。成书年代约在西元七世纪初期,是现有传本的古算书中,继《九章算术》之后具有较高水平的最重要的算经之一。《缉古算经》原名《缉古算术》,唐初纳入国子监学馆明算科学习书目之后,改名《缉古算经》。

王孝通的生卒年代不详,生平事迹世人所知也不多。据《上缉古算术表》,作者自称当时他已是“迄将皓首”之人。王孝通上表的时间是在武德九年(公元626年)之后不久,可推测他大约生于北周武帝年间(561—579)。王孝通在隋朝做过官,唐初奉敕校勘过傅仁均历。他是唐初的算历博士,官至通直郎太史丞。尝于武德六年(623)、九年(625)两次校勘傅仁钧所编“戊寅元历”,驳正错误三十余条。所撰《缉古算术》,包括二十个问题,除第一题是计算月亮方位的天文历法方面的问题外,第二至五题是修筑台、堤、河道等计算问题,第六至十四题是各种粮仓、粮窖的修筑问题,第十五至二十题都是和直角三角形有关的所谓句股问题。现传本中(明毛晋汲古阁影抄南宋本),第十七、十八、十九、二十等四问题已残缺不全。 《缉古算术》的编撰年代不详,据专家考证应在武德九年之前。

《缉古算经》最重要的内容,是关于修筑两端宽狭不一,且高低不同的堤坝之类的问题。孝通从对几何图形的认识列出系数一元三次方程式,并完成所谓“带从开立方”解法。全书二十个问题中,列出的三次方程式多达二十八个。惟所列方程的系数和解出的根,都限于正数。到十一至十三世纪,中国数学在求解方程的方法方面又有显著的进步,不但可求解任意商次方程,系数亦不限于正数,更有完整的列方程方法。

评“五曹算经”

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 《五曹算经》是“算经十书”的一种,一般认为由北周甄鸾所作,李淳风等为之作注。

简介

  《五曹算经》 ,北周甄鸾所著。甄鸾通历法,曾编《天和历》,于566年颁行。“五曹”是指五类官员。其中"田曹"所收的问题是各种田亩面积的计算,“兵曹”是关于军队配置、给养运输等的军事数学问题,“集曹”是贸易交换问题,“仓曹”是粮食税收和仓窖体积问题,“金曹”是丝织物交易等问题。全书共收67个问题,其数学内容没有超出《九章算术》的内容。其南宋刻本,收藏于北京大学图书馆。

  唐代史料中多有“《五曹》、《孙子》等十部算经”一类说法,表明此书是“算经十书”中较受唐代官方重视的一部算书。作为唐宋官方数学教育的教材,《五曹算经》代有刊刻传抄,受到历朝很多数学家的重视,其历史影响不可低估。另一方面,与十部算经中其他算书相比,《五曹算经》的编排和卷名更显著地表明它服务于相应的社会经济制度。因此,对《五曹算经》的研究有助于我们了解中国数学史及相关社会背景问题。然而,由于此书所载算题“解题方法都很浅近,数字计算不须要分数的概念”,而被视为“稍为有些落后的”,从数学史“内史”角度来看,学者们容易认为其研究价值不高。此外,该书分为“田曹”、“兵曹”、“集曹”、“仓曹”、“金曹”五卷,每卷标题后又都有李淳风所作题解,似乎很容易就能把各卷算题同当时行政事务对应起来。所以,以往的数学史论著往往仅注意它在算法上粗略的一面。对于算题的社会背景,论说也很简略粗疏,还出现了一些误解。


作者简介

  甄鸾,字叔遵(535-566),无极(今河北省无极县)人,北周数学家,官司隶校尉、汉中太守。信佛教,擅长于精算,制天和历法,于天和元年(566年)起被采用颁行。曾注释不少古算书,著有《五经算术》等。 另有周天和年历一卷,《七曜算术》二卷。

  所谓《算经十书》,除《缀术》及后边的《缉古算经》外,都有他撰注的记载。他所撰的《五曹算经》、《五经算术》和《数术记遗》,今有传本。《五曹算经》是一部为地方官员撰写的应用数学书,内容浅近。《五经算术》对于《尚书》、《诗经》、《周易》、《周官》、《礼记》、《论语》等经籍中涉及数学、天文历法的内容,作了注释,在数学上并没有创新。《数术记遗》题“汉徐岳撰,甄鸾注”。近人认为此书是甄鸾自撰自注而伪托徐岳的作品,也有的学者认为确为徐岳撰、甄莺注。书中记载三种进位制度和14种记数法,其中“积算”即筹算,而“珠算”虽不是元、明之后的珠算盘,但开后者之先河,似无可疑。“计数”则介绍了一种别于古代传统的测望方法。其余算法则大都脱离实际。他对《周髀算经》的注释,水平不高,而关于其他算经的注释,都已失传。


《五曹算经》与北朝土地制度

  北魏初年推行“计口授田”制,实际上是一种民屯,其实施办法可见于太平真君五年(444年)下令“有牛家与无牛家一人种田二十二亩,偿以私锄功七亩,如是为差;至与小、老无牛家种田七亩,小、老者偿以锄功二亩。皆以五口以下贫家为率。各列家别口数,所劝种顷亩,明立簿目”,太和元年(477年)又规定“一夫制治田四十亩,中男二十亩。”这种“授田”制度可以追溯到战国时期的魏、秦等国。《九章算术》记载了多种形状田地的面积计算方法,与春秋战国时代统计土地数量、收取地租、大量开垦土地、土地买卖等活动需要测量多种形状的土地面积有密切的关系,也与当时的授田制有一定的关系。由于当时数学有理论化的倾向,这就引导人们追求方法的普遍性并使获得普遍性和精确性高的算法成为可能,而在当时适应变法求强的各种要求严格的法律和规章制度,也使寻求精确度高的算法成为必要因此《九章算术》有多种表述上具有普遍性、精度较高的田地面积计算,是不奇怪的。晋代也颁布了诸如“男子一人占田七十亩,女子三十亩”之类占田、课田等土地制度。但东汉至六朝时期,国家无力遏制豪族兼并土地,行政工作中计算土 《五曹算经》地面积的需求就降低了,这一时期对土地的丈量更多体现在买卖田地的契约中,但在晋代以前,地契中对土地各项信息的记录并不规范,各项信息往往记载非常模糊。故从实用角度而言,成书于晋代的《孙子算经》并无详细记载田地面积的计算方法的迫切需要。同样理由也适用于反映5世纪前期中原地区社会经济状况的《张丘建算经》,因为北魏前期授田制基本只推行于边境及首都平城附近。但从北魏开始,国家控制土地的力量又增强了,由此就能更有力地推行朝廷颁布的土地条令。在这一背景下,有的算书中计算田地面积的题目应当会重新增多。不过“授田”制更多的是对前朝制度的继承,将田地面积计算方法恢复到《九章算术》的数量或许就够了,为什么《五曹算经》中会增加这么多描述土地形状的术语和相应的算法呢?

  这种情形应该与均田制有密切关系。均田制初行于北魏,后代累有采用,到唐中后期废止。均田制以长期战乱造成的大量无主田、荒地为前提,虽少有触犯大官僚和士家大族的利益,但为广大下层农民获得合法土地提供了一定的保证,而且涉及的地域甚广。北魏均田制的标志性事件是太和九年(485年)颁布均田令,规定了农民在各种情况下受露田、桑田的数量,其中数字最大的是“诸男夫十五以上,受露田四十亩,妇人二十亩,奴婢依良。丁牛一头受田三十亩,限四牛。所授之田率倍之,三易之田再倍之,以供耕休及还受之盈缩”,男夫受“桑田”二十亩。而在人多地少的“狭乡”,如农民不愿迁移,所受田地数量就会少些。由于是政府主持,地方籍帐中出现大量授田及还田的记录,都对各块土地的标的、“四至”及面积有详细描述。算书中对田地面积计算法求多求全,与这种由国家对土地管理的增强带来的规范化不无关系。另一方面,在均田制下,农民死后或年逾七十原则上要将所受露田归还给政府,实际操作中往往采取更灵活的方法,如后代可以继承前代所受桑田作为露田(“倍田”),从而使部分田地的还受在家庭内部解决等等。但无论还田采取何种形式,对于重新受田,官府依然要在户籍中进行记录。而既然对田地的各项信息都要详细记载,那么也应对田地面积进行丈量。这与此前少有涉及还田的土地制度相比,丈量田地面积不但在工作量上大大增加,而且成为地方行政部门的一项日常工作。

  均田制对于土地面积的计算带来的具体影响,可概括为两方面。一方面,对土地面积的计算更频繁了,最初可能只需把大块土地划分成小块授予农民,太和九年令规定民户所受田地“不得隔越他畔”,即每户所受田地应连成一片,但由于这些田地带有桑田、露田等不同性质,往往又被细分为若干段。经过农民还田官府再授田,或经过多次后代分割继承前代所分桑田等过程,这些小块土地可能会变得越来越细碎,而每块土地的面积都要被丈量出来,因此不仅开始时计算量大,而且频繁的计算会长期出现。另一方面,由于土地被划分为细碎的小块,由于地貌等原因,就容易出现各种形状不规则的田地。

  为应付均田制带来的划分、丈量田地面积的繁重计算量,需要编辑相应的算书,提供形状足够多的田地的计算法,以便地方官吏碰到某种形状的田地,就能马上依术计算。《五曹算经》“田曹”卷当以为适应这种需要而编辑的算书为原型。田曹共有19个问题涉及19块田,其中面积超过1顷(100亩)的只有3块(最大的2顷60亩奇100步)。其他的田地中,超过北魏实行均田法时一个适龄男性劳动力所受桑田20亩的只有两块,大于10亩小于20亩的田5块,大于1亩小于10亩的田地6块,低于1亩的田地3块,其中最小的为63步。考虑到北魏时还有一些大户、官员受田都以顷计,《五曹算经》中出现3块超过一顷的田地是可以理解的。余下的16块田地,最大的也只有63亩奇80步,只比一对壮年夫妇所受露田之和60亩稍多一点,还不及一对有牛夫妇所应受的露田数;次大的只有23亩奇150步,也只略多于一壮年妇女所应受露田额20亩、而远小于一个壮年男子所应受的露田额40亩。其他的14块田都小于20亩。如果根据距离《五曹算经》编成年代更近的西魏大统十三年瓜州籍帐,则可看出民户所受每段田地面积都小于20亩,大多数都在10亩以下,而“田曹”卷的19块田中20亩以下面积的田地就有14块,从题目涉及数量上看,这些算题和相应的方法适合于官吏进行学习并付诸应用。同时“田曹”卷收集了形状种类尽可能多的田地计算法,可以满足北魏授田与均田法需要关于各种形状田地的面积算法之要求。范围广泛、频繁进行的计算工作,也使得所需要的大量官吏无暇在精细算法上下功夫,而均田制在北朝还属初创阶段,由于战乱又时废时兴,在工作中难免带有一些粗放和原始的特点,因此《五曹算经》中有些算法不太精确,是可以理解的。

  下面,我们将对这些精确度不高的算法进行具体讨论。

  1. 由半对角线求正方形田的面积。“田曹”卷第11题,由正方形田的中心到一个顶点的距离(对角线之半)求其面积,其方法为先求对角线,再求正方形的边长,然后自乘。这个问题与《孙子算经》卷上第14题的题设、数字和解法都相同,只是文字稍异。在《九章算术》的“少广”章,专门介绍了开方术,可由面积求出正方形的边长。《孙子算经》卷上第19题和《张丘建算经》卷中的倒数第4题也是由方田(正方形)面积用开方法求其边长。这种利用开方的方法原则上可以求出精确值。但《五曹算经》和《孙子》在求边长时,没有用到开方术,而是根据边长与对角线之比为5:7的近似比率,用比例方法求出边长。对于这类问题,古代可能想到的精确算法有两种。一种是利用勾股定理,由对角线用开方法求出边长,再由边长自乘,得到面积。另一种是利用出入相补原理,可以得知对角线上的正方形面积(对角线的平方)等于两个边长上的正方形的面积(边长的平方)之和,因此可以由对角线自乘,再除以2得到这块田的面积。《五曹》和《孙子》所用算法求出的面积(一顷八十三亩奇一百八十步)比实际面积(一顷八十亩奇十八步)大三亩奇一百六十二步。不使用早几百年就已出现,且时代稍早的算书、甚至同一部算书中仍在使用的精确算法,这种做法说明《五曹》和《孙子》记载的是一种更原始的算法,而其编者并没有根据早已改进的算法来纠正它。我们上面所述的第二种精确算法,需要较多的抽象化和理论化方面的考虑,不容易想到。第一种精确算法需要用到开方,无疑比较复杂、难以掌握,远不如书中所载近似算法那么直截了当,易为一般基层官吏所掌握。

  2.四不等田。土地方位通常用“四至”来描述,如果土地面积较大,对丈量精确度又要求不高,一些形状与矩形相去不太远的田地,就能将其近似地作为矩形来处理,这样方田的计算方法通常就能够满足需求。但现实中肯定还存在大量与矩形相差很远的田地,从早期出土文献中能够发现关于不规则四边形的记录。例如汉代买地券中有“南广九十四步,西长六十八步,北广六十五,东长七十九步,为田二十三亩奇百六十四步”,买地券中出现的土地未必真实存在,但从计算结果来看汉代恐怕还没有推行后代计算四不等田面积的通用公式,因为用包括《五曹算经》在内的后世几部算书中统一的算法去计算前述土地面积,并不能算出相同得数;不过,既然东汉已经有了对这种四不等田及其面积的描述,那么《五曹》、《敦煌算书》“均田法”和《夏侯阳》都统一采用的算法(两组对边平均值的乘积),很可能在早于这些算书的时代就已经出现,只是未见于现存的几部更早的算书而已。

  3.在曲边形田地的面积计算上,《五曹算经》较前代算书,几乎没有任何进展。即使这类土地本来难以有所变化,也应把一大原因归结为在土地丈量的实际操作中,碰到曲边形土地的机会要远小于四边形土地,而精确计算此类图形面积的方法对于有些地方行政工作者来说,不仅有些高深,而且比较麻烦费事。故《五曹算经》将弧田、覆月田中的曲边,都按直边对待,而将这两种图形,都近似化为三角形来计算面积。这种做法无疑降低了计算的准确性,却简化了运算步骤,方便文化程度不高的下级官吏掌握。

  4.对于六边梯形,《五曹算经》有3种,在上列算书中是包含类别最多的,而这在早于它的算书中一种都没有,晚于它的《敦煌算书》和《夏侯阳算经》只分别有2种和1种。在现实中,这种长条形状的田是很多的。它们本可以通过分为两个梯形分别计算其面积、然后求和来解决,但《五曹算经》却采用了另一条思路:先算出三广的平均值,再乘以从。这种算法说明造术者的思路是把这种图形化为矩形来计算,这与三角形田和梯形田的求积法有相似性:对特殊的广进行平均(对梯形是把两广求其平均,对三角形则视为一广为零的梯形来处理,对六边梯形则是三广平均),可以代替各广,他(们)还没有认识到这种代替只适用于一些特殊形状的图形。《五曹》关于这些图形的求积法的思想基础,是面积由一系列线段积累而成的观念。这种观念是很自然的思想,在先秦文献中已经存在,在《九章》及其刘徽注也用到了。当考虑不严密时,古人很容易想到用几条特殊的广的平均值作为诸广的代表。因此,尽管《五曹》中六边梯形的求积法不见于现存早于它的其他算书,但它们未必都由《五曹》那些问题的作者首先提出。《五曹》提出或采用这些精度不高的六边梯形的面积算法,说明它适应现实急务的需要:毕竟这种算法比分为两个梯形来计算,要简便得多,也便于大量基层官吏学习和掌握。

  总之,《五曹算经》中出现的形状种类繁多的田地面积计算法,是北朝田地制度下行政部门需要频繁划分、丈量土地的形势对相应的计算工具的必然要求,而其中采用一些精度不高的算法,则不仅与均田制刚刚创立、还不够完善有关,而且也由于这些算法比更精确的算法简单便捷、更易于基层官吏掌握,同时又可以满足大范围的频繁测量与计算有关。唐代田曹的职能“掌园宅、口分、永业及荫田”,需要测算各种田地面积,正与《五曹算经》“田曹”中的问题所讨论的对象非常吻合,由于北周与唐代制度有密切联系,而均田制从北魏到唐中期都有施行,在服务于行政管理的算书中,将计算田地面积的题目列于“田曹”名目之下,是非常恰当的。


评“张丘建算经”

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《张邱建算经》

  《张邱建算经》(约公元5世纪)现传本有92问,比较突出的成就有最大公约数与最小公倍数的计算,各种等差数列问题的解决、某些不定方程问题求解等。「百鸡问题」是《张邱建算经》中的一个著名数学问题,它给出了由三个未知量的两个方程组成的不定方程组的解。百鸡问题是:「今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一。凡百钱买鸡百只,问鸡翁母雏各几何。」依题意即解

  自张邱建以後,中国数学家对百鸡问题的研究不断深入,百鸡问题也几乎成了不定方程的代名词,从宋代到清代围绕百鸡问题的数学研究取得了很好的成就。

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张丘建,北魏清河(今山东邢台市清河县)人,中国著名之数学家。著有《张丘建算经》。自小聪明好学,酷爱算术。一生从事数学研究,造诣颇深。

“百鸡问题”是南北朝时期,一个关于不定方程整数的典型问题,收录于《张丘建算经》中,张丘建对此有精湛和独到的见解。其著作《张丘建算经》的体例为问答式,条理精密,文词古雅,是中国古代数学史上的杰作,也是世界数学数据库中的一份重要遗产。后世学者如:北周甄鸾、唐李淳风皆相继为该书作注释。刘孝孙则为算经撰了细草。



评“五经算术”

卷上

《尚书》定闰法:

“帝曰:咨汝羲暨和,期三百有六旬六日。以闰月定四时成岁。”孔氏注云:“咨,嗟;暨,与也。匝四时曰期。一岁十二月,月三十日,正三百六十日。除小月六为六日,是为一岁。有余十二日,未盈三岁足得一月,则置闰焉。以定四时之气节,成一岁之历象。”

甄鸾按:一岁之闰惟有十日九百四十分日之八百二十七。而云余十二日者,理则不然。何者?十九年七闰,今古之通轨。以十九年整得七闰,更无余分。故以十九年为一章。今若一年有余十二日,则十九年二百二十八日。若七月皆小,则剩二十五日;若七月皆大,犹余十八日。先推日月合宿,以定一年之闰,则十九年七闰可知。

推日月合宿法:

置周天三百六十五度于上,四分度之一于下‧又置月行十三度十九分度之七。除其日一度,余十二度。以月分母十九乘十二度,积二百二十八;内子七得二百三十五为章月。以度分母四乘章月得九百四十日为法。又以四分乘度三百六十五,内子一,得一千四百六十一。乃以月行分母十九乘之,得二万七千七百五十九为周天分。以日法九百四十除之,得二十九日,不尽四百九十九。即是一月二十九日九百四十分日之四百九十九。与日合宿也。

求一年定闰法:

置一年十二月。以二十九日乘之,得三百四十八日。又置十二月,以日分子四百九十九乘之,得五千九百八十八。以日法九百四十除之,得六日。从上三百四十八日,得三百五十四日,余三百四十八。以三百五十四减周天三百六十五度,不尽十一日。又以余分三百四十八减章月二百三十五。而章月少,不足减。上减一日,下加法九百四十分,得一千一百七十五。以实余三百四十八乃减下法,余八百二十七。是为一岁定闰十日九百四十分日之八百二十七。

求十九年七闰法:

置一年闰十日,以十九年乘之得一百九十日。又以八百二十七分,以十九年乘之得一万五千七百一十三。以日法九百四十除之,得十六日,余六百七十三。以十六加上日,得二百六日。以二十九除之,得七月,余三日。以法九百四十乘之,得二千八百二十。以前分六百七十三加之,得三千四百九十三。以四百九十九命七月分之,适尽。是谓十九年得七闰月,月各二十九日九百四十分日之四百九十九。
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以一年=365.2425天为准,19年=6939.6075天

阴历一年=354天,19年7闰,总计=19x354+7x30或29=6726+(203--210)=(6929---6936)天
无论这7个闰月是大月-30天-还是小月-29天,误差都是很大的。

假如7个闰月都是大月,19个阴历年=6936天,距离真正的19年=6939.6075天,差了3.6075天。

这种立法使用760年差144.3天,季节完全颠倒,7月成了冬天,12月成了夏天。

支那古人只知道一年=365.25天,世界其它国家很早就算出一年=365.2425天,支那直到元朝的郭守敬才得出这一结果,实际上这个数据更可能是元朝时从外面传进来的。


《尚书》、《孝经》“兆民”注数越次法:

“天子曰兆民,诸侯曰万民。”甄鸾按:吕刑云:“一人有庆,兆民赖之”注云:“亿万曰兆。天子曰兆民,诸侯曰万民。”又按周官:乃经土地而井,牧其田野。九夫为井,四井为邑,四邑为邱,四邱为甸,四甸为县,四县为都。以任地事而令贡赋。凡税敛之事,所以必共井者,存亡更守,入出相同,嫁娶相媒,有无相贷,疾病相忧,缓急相救,以所有易以所无也。兆民者,王畿方千里,自乘得兆井。王畿者,因井田立法,故曰兆民。若言兆井之民也。如以九州地方千里者九言之,则是九兆,其数不越于兆也。诸侯曰万民者,公地方百里,自乘得一万井。故曰万民。所以言侯者,诸侯之通称也。

按注云:“亿万曰兆”者,理或未尽。何者?按黄帝为法,数有十等。及其用也,乃有三焉。十等者,谓亿、兆、京、垓、秭、壤、沟、涧、正、载也。三等者,谓上、中、下也。其下数者,十十变之。若言十万曰亿,十亿曰兆,十兆曰京也。中数者,万万变之。若言万万曰亿,万万亿曰兆,万万兆曰京也。上数者,数穷则变。若言万万曰亿,亿亿曰兆、兆兆曰京也。若以下数言之,则十亿曰兆;若以中数言之,则万万亿曰兆;若以上数言之,则亿亿曰兆。注乃云“亿万曰兆”者,正是万亿也。若从中数,其次则需有十万亿、次百万亿、次千万亿、次万万亿曰兆。三数并违,有所未详。按尚书无此注,故从孝经注释之。
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亿、兆、京的大小,各持一词,实际上也不重要。

古代人根本用不到这么大的数,现在的一亿=一万万,一兆=一百万,日本的一兆还是循古制=一万亿



《诗》伐檀毛、郑注不同法:

“不稼不穑,胡取禾三百亿兮;不狩不猎,胡瞻尔庭,有县特兮。”注云:“万万曰亿。兽三岁曰特。”笺云:“十万曰亿。三百亿,禾秉之数也。”

甄鸾按:黄帝为法,数有十等。及其用也,乃有三焉。十等者,谓亿、兆、京、垓、秭、壤、沟、涧、正、载。三等者,谓上、中、下也。其下数者,十十变之。若言十万曰亿,十亿曰兆,十兆曰京也。中数者,万万变之。若言万万曰亿,万万亿曰兆,万万兆曰京也。上数者,数穷则变。若言万万曰亿,亿亿曰兆、兆兆曰京也。据此而言,郑用下数,毛用中数矣。
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这里的亿是形容词,无论是指三千万还是三百亿,都是虚指。



《诗》丰年毛注数越次法:

“丰年多黍多稌,亦有高廪,万亿及秭。”毛注云:“丰,大;稌,稻。廪所以藏斋盛之穗。数万至万曰亿;数亿至亿曰秭。”笺云:“丰年,大有之年。万亿及秭,以言谷数多也。”

甄鸾按:毛注云数万至万曰亿者,此即中数,万万曰亿也。又云数亿至亿曰秭者,或有可疑。何者?按黄帝数术云:中数者,万万曰亿,万万亿曰兆,万万兆曰京,万万京曰垓,万万垓曰秭。此应云数亿至垓曰秭,而言数亿至亿曰秭者,有所未详。
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无聊,考证这玩意。

《周易》策数法:

“天地之数五十有五,此所以成变化而行鬼神也。干之策二百一十有六;坤之策百四十有四。凡三百有六十,当期之日。二篇之策,万有一千五百二十,当万物之数也。是故四营而成易,十有八变而成卦;八卦而小成。引而申之,触类而长之,天下之能事毕矣。”

甄鸾按:天以一生水,地以二生火,天以三生木,地以四生金,天以五生土。天数奇,二十五;地数耦,三十。并天地之数,合五十五,谓之大衍之数。揲蓍得干者,三十六策然后得九一爻。爻有三十六策。合二百一十六。揲蓍得坤者,二十四策然后得六一爻。爻有二十四策。合一百四十四。并乾坤之策,三百六十。当一期之日者,举全数也。上、下经有六十四卦,卦有六爻,合三百八十四爻。阴阳各半,阳爻称九,阴爻称六。九、六各百九十二也。阳爻以三十六策乘之,得六千九百一十二;阴爻以二十四乘之,得四千六百八。并阴阳之策,合得一万一千五百二十也。四营者,仰象天,俯法地,近取诸身,远取诸物也。十八变者,三变而成爻,十八变而六爻也。八卦而小成者,言虽成易,犹未备也。
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全是胡扯!



《论语》“千乘之国”法:

“子曰:'导千乘之国。…'”注云:“司马法:六尺为步,步百为亩,亩百为夫,夫三为屋,屋三为井,井十为通,通十为成,成出革车一乘。然则千乘之赋,其地千成也。”今有千乘之国,其地千成,计积九十亿步。问为方几何?

答曰:三百一十六里六十八步一十八万九千七百三十七分步之六万二千五百七十六。

术曰:置积步为实,开方除之即得。

按千乘之国,其地千成。方十里,置一乘地十里,以三百步乘之,得三千步。重张相乘,得九百万步。又以千成乘之,得积九十亿步。以开方除之,即得方数。

开方法曰:借一算为下法。步之常超一位,至万而止。置上商九万于实之上。又置九亿于实之下,下法之上,名曰方法。命上商九万以除实毕。倍方法九亿得十八亿。乃折之:方法一折,下法再折。又置上商四千于上,以次前商之后。又置四百万于方法之下,下法之上,名曰隅法。方、隅皆命上商四千以除实毕。倍隅法得八百万。上从方法,得一亿八千八百万。乃折之:方法一折,下法再折。又置上商八百于上,以次前商之后。又置八万于方法之下,下法之上,名曰隅法。方、隅皆命上商八百以除实毕。倍隅法得十六万。上从方法,得一千八百九十六万。乃折之:方法一折,下法再折。又置上商六十于上,以次前商之后。又置上商六十于上,以次前商之后。又置六百于方法之下,下法之上,名曰隅法。方、隅皆命上商六十以除实毕。倍隅法得一千二百。上从方法,得一百八十九万七千二百。乃折之:方法一折,下法再折。又置上商八于上,以次前商之后。又置八于方法之下,下法之上,名曰隅法。方、隅皆命上商八以除实毕。倍隅法得一十六​​。上从方法,下法一亦从之,得一十八万九千七百三十七分步之六万二千五百七十六。以里法三百步除之,得三百一十六里。不尽六十八步。即得三百一十六里六十八步一十八万九千七百三十七分步之六万二千五百七十六也。
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开平方而已。
“六尺为步,步百为亩,亩百为夫,夫三为屋,屋三为井,井十为通,通十为成,成出革车一乘。然则千乘之赋,其地千成也。”
千乘之国的面积=1000x10x10x3x3x100x100=9000000000平方步=100000平方里

开平方根,边长为=316.23里

周官车盖法:

“参分弓长,以其一为尊。”注云:“尊,高也。六尺之弓,上部近平者二尺。爪末下于部二尺。二尺为句,四尺为弦,求其股。股十二。开方除之,面三尺几半。”

甄鸾按:句股之法,横者为句,直者为股,斜者为弦。若句三,则股四而弦五。此自然之率也。今此车盖,句二弦四则股三,此亦自然之率矣。求之法,句、股各自乘,并而开方除之,即弦也。股自乘,以减弦自乘,其余开方除之,即句也。句自乘,以减弦自乘,其余开方除之,即股也。假令句三自乘得九,股四自乘得十六,并之得二十五,开方除之得五,弦也。股四自乘得十六;弦五自乘得二十五,以十六减之,余九。开方除之得三,句也。句三自乘得九,弦五自乘得二十五,以九减之,余十六。开方除之得四,股也。今车盖崇二尺,弓四尺。以崇下二尺为句,弓四尺为弦,为之求股。求股之法,句二尺自乘得四,弦四尺自乘得十六。以四减十六,余十二。开方除之,得三,即股三尺也也。余三,倍方法得六;又以下法一从之得七。即股三尺七分尺之三。故曰几半也。
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二尺为句,四尺为弦,求其股。股十二。开方除之,面三尺几半。

开方12=3.46




《仪礼》丧服绖带法:

“苴绖大搹,左本在下。去五分一以为带。齐衰之绖,斩衰之带也,去五分一以为带。大功之绖,齐衰之带也,去五分一以为带。小功之绖,大功之带也,去五分一以为带。缌麻之绖,小功之带也,去五分一以为带。”注云:“盈手曰搹。搹,扼也。中人之扼围九寸。以五分一为杀者,象五服之数。”今有五服衰绖,迭相差五分之一。其斩衰之绖九寸,问齐衰、大功、小功、缌麻绖各几何?

答曰:齐衰七寸五分寸之一、大功五寸二十五分寸之十九、小功四寸一百二十五分寸之七十六、缌麻三寸六百二十五分寸之四百二十九。

甄鸾按:五分减一者,以四乘之,以五除之。置斩衰之绖九寸,以四乘之得三十六为绖实;以五除之得齐衰之绖七寸五分寸之一。以母五乘七寸得三十五;内子一得三十六。以四乘之得一百四十四为实。以五乘下母五得二十五为法。除之得大功绖五寸二十五分寸之十九。以母二十五乘五寸得一百二十五,内子十九,得一百四十四。以四乘之得五百七十六为实。以五乘下母二十五得一百二十五为法。以除之,得小功绖四寸一百二十五分寸之七十六。以母一百二十五乘绖四寸,得五百。内子七十六,得五百七十六,又以四乘之得二千三百四为实。以五乘下母一百二十五得六百二十五为法。以除之,得缌麻之绖三寸六百二十五分寸之四百二十九。
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开始长9寸,逐次减去五分之一,答案如上。
9x0.8x0.8x0.8x0.8x0.8=略
很简单的分数乘法。




丧服制食米溢数法:

“朝一溢米,夕一溢米。”注云:“二十两曰溢,一溢为米一升二十四分升之一。”

甄鸾按:一溢为米一升二十四分升之一法:置一斛米,重一百二十斤。以十六乘之,为积一千九百二十两。以溢法二十两除之,得九十六溢为法。以米一斛百升为实。实如法得一升。不尽四升,与法具再半之,名曰二十四分升之一。称法:三十斤曰钧,四钧曰石。石有一百二十斤也。所以名斛为石者,以其一斛米重一百二十斤故也。
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20两米=1又1/4斤=1又1/24升
一斛米=120斤=125升

所以一斛米也称为一石米,一石=四钧=120斤





《礼记》王制国及地法:

凡四海之内有九州。大界方三千里。三三而九,计方一千里者有九也。今为里田之法,方一千里为广一里,则长一百万里也。分方一千里为畿内,余为八州。州各得方一千里。各以方里自乘为积里。诸国皆仿方一百里国三十。一国万里,三十国合三十万里。方七十里国六十。一国四千九百里,六十国合二十九万四千里。方五十里国一百二十。一国二千五百里,一百二十国合三十万里。上法一州有二百一十国,合地八十九万四千里。以减一州之地大数一百万里,余一十万六千里为闲田。此据一州而言。若八州则地七百一十五万二千里,以减八州八百万里,余八十四万八千里为闲田。

畿内方百里国九。一国万里,九国合九万里。方七十里国二十一。一国四千九百里,二十一国合十万二千九百里。方五十里国六十三。一国二千五百里,六十三国合十五万七千五百里。上法畿内有九十三国,计地三十五万四百里。以减一百万里,余六十四万九千六百里为闲田。以八州之地七百一十五万二千里,并畿内三十五万四百里,九州之国合地七百五十万二千四百里。以减九州之地大数九百万里,余一百四十九万七千六百里为闲田。此商制也。

郑注云:“周公制礼,九州大界方七千里。七七四十九,即四千九百万里。计方一千里者,四十九也。”分方千里为畿内,余为八州。州各得一千里者六。一州合地六百万里。方五百里国四。一国二十五万里,四国合一百万里。方四百里国六。一国十六万里,六国合九十六万里。方三百里国十一。一国九万里,十一国合九十九万里。方二百里国二十五。一国四万里,二十五国合一百万里。方一百里国一百六十四。一国一万里,一百六十四国合一百六十四万里。上法,一州二百一十国,计地五百五十九万里。以减一州之地大数六百万里,余四十一万里,为附庸闲田。

按《周礼》据千里为法,则公国四,侯国六,伯国十一,子国二十五,男国一百六十四。合二百一十国者,非周之数矣。据地方一千里为地一百万里。五国合为地五百万里。方百里者五十九。方百里为地一万里。五十九国合为地五十九万里。上二法,计得地五百五十九万里。容前二百一十国,余方百里者四十一。方百里为地一万里;百里之国四十一,为地四十一万里。上据地以下三法,合地六百万里。一州之大数。

“古者以周尺八尺为步,今以周尺六尺四寸为步。古者百亩当今东田百四十六亩三十步。古者百里当今百二十一里六十步四尺二寸二分。”注云:“周尺之数,未之详闻。按礼制,周犹以十寸为尺。盖六国时多变乱法度。或言周尺八寸,则步更为八八六十四寸。以此计之,古者百亩当今百五十六亩二十五步。古者百里当今百二十五里也。”

甄鸾按:“古者以周尺八尺为步,今以周尺六尺四寸为步。古者一百亩当今东田一百四十六亩三十步。”计之法:置古步八尺,以八寸乘之为六十四寸。自相乘得四千九十六寸为古步法。又置今步六尺,以八寸乘之,内四寸,得五十二寸。自相乘得二千七百四寸为今步法。置田一百亩,以百步乘之得一万步。以古步法乘之,得四千九十六万寸为实。以今步法二千七百四寸除之,得一万五千一百四十七步。不尽二千五百一十二寸,约之得一百六十九分步之一百五十七。以亩法一百步除积步,得一百五十一亩,余四十七步及分。以经中东田一百四十六亩三十步减之,计剩五亩一十七步及分。此即经自不合。

求经云:“古者百里当今一百二十二十一里六十步四尺二寸二分”法:置百里,以三百步乘之,得三万步。以古一步六十四寸乘之,得一百九十二万寸。以今步法五十二寸除之,得三万六千九百二十三步,余四寸。以里法三百步除积步,得一百二十三里,不尽二十三步四寸。以经中一百二十一里六十步四尺二寸二分减之,计剩一里二百六十二步一尺三寸八分。亦经自不合。

求郑氏注云:“古者百亩当今一百五十六亩二十五步。”依郑计之法:置经中古者八十寸,今六十四寸相约。古步率得五,今步率得四。古步率五自乘得二十五为古步法;今步率四自乘得十六为今步法。置田一百亩为一万步。以古步法二十五乘之得二十五万。以今步法十六除之得一万五千六百二十五步。以亩法一百步除之,得一百五十六亩,不尽二十五步。

求郑注云:“古者百里当今一百二十五里”法:置一百里,以三百步乘之,得三万步。以古步率五乘之,得一十五万为实。以今步率四乘里法三百步,得一千二百为法。实如法而一,得一百二十五里。按经自不合;郑注又不与经同。未详所以。
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古今长度尺度的变化,里、步、亩是历朝历代基本的尺度。