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三、《弧矢算術補》內容分析

《弧矢算術補》以李銳《弧矢算術細草》為藍本,演述弧矢術。《弧矢算術》

取弦、矢、圓徑、弧背、殘周、截積六事變化命題,已知其二求另四,六事知其 二之可能情形有十五種,即以李銳所舉十一題來說,每題四術,應有四十四術,

較之十三術頗有差距,此易之瀚所謂缺漏者甚夥是也。羅士琳的數學研究還刻意 追求完善,他每研究一類問題,總試圖全面徹底解決之,178因為之再增補二十七 術。羅士琳在本書目次中列出全部四十術後說:「以上舊有十三術,新補二十七 術,又除有圓徑有弧背,無庸求殘周一術,並缺求三術,適合四十四術之數。」

何以缺求三術,羅士琳在本書序文中也有說明,因有徑與弧背求截積,有徑與截 積求弧背、殘周,必須立地元,且數在三乘方以上,為符原術之例,姑闕之。

是書寫作完成,羅士琳即送請阮元指正,時道光二十四年(1844),阮元八十 一高齡,已告老還鄉,優遊林泉,他很高興簽下「道光二十四年二月廿六阮元閱 于林泉樓下」字句,並蓋上「頤性延齡」之印,足見師生情誼。

《弧矢算術補》全書分〈自序〉、〈目次〉、〈用數〉、〈識別〉、〈問答〉、〈術曰〉

等幾部份,內容大要如下:

178 朱家生、吳裕賓,《羅士琳數學研究述評》,《揚州師院學報.自然科學版》第 11 卷第 2 期,

1991 年 6 月。

4.4.4 羅士琳《弧矢算術補》書頁。

《弧矢算術補》「用數」一仍李銳《弧矢算術細草》「今問正數」: 矢二十五步;弦一百五十步;圓徑二十五步;弧背一百五十五步;

截積二千一百八十七步半;殘周五百九十五步。

「識別」如同「今問正數」,可能都是參考李冶《測圓海鏡》體例。《弧矢算 術補》中有「識別」六題,前三題舊有,後三題羅士琳新增:

1. 半弦冪以矢除之,為矢徑差。

2. 倍截積以矢除之,為矢弦并。

3. 倍矢冪以徑除之,為弦背差。

4. 半弦冪加倍截積以矢除之,為弦徑并。

5. 弧背減弦乘半弦冪,於上;弧背加弦乘倍截積,於下,并上下二位以矢除 之,為一段弦背并(乘弦)內多兩段倍截積。179

6. 半弦冪加倍截積自之,於上;三因弦加殘周為弦背差,乘弦,又以倍截積 乘之,於中;半弦冪自之又倍之,於下,并上中下三位以矢除之,為一段周 背差乘倍截積內多五段周背差乘半弦冪。

「識別」相當現在的定理,為了說明方便,先定義以下將用到的名詞與符號:

矢:CE之長。設為a。

弦:PQ 之長,設為 b。又設半弦為 c。

圓徑:CD之長即直徑,設為d。

又設半徑為r。

截積:弓形PCQ 之面積,設為 A。

弧背:圓弧PCQ 之長,設為 s。

殘周:圓弧PDQ 之長,設為 t。

準此,以上「識別」可以用現在代數 符號表示如下,這些「定理」羅士琳並未 證明,筆者將給出說明或演述之,以明其 用,並檢查其正確性:

1. d a a

c2 = − 。即:圓冪定理。

2. a b a

A = +

2 。即:弓形面積近似公式。

179 原文缺(乘弦)二字,不真,校補。

圓徑

P Q

D C

O E

4.4.5 弧矢圖式

3. s b

編號 今有(已知) 問(求) 備 註 編號 今有(已知) 問(求) 備 註 1 矢、弦 圓徑 舊有 21 弦、圓徑 舊有

2 矢、弦 弧背 舊有 22 弦、圓徑 弧背 新補 3 矢、弦 截積 舊術無草,今補 23 弦、圓徑 截積 新補 4 矢、弦 殘周 新補 24 弦、圓徑 殘周 新補 5 矢、圓徑 弦 舊有 25 弦、弧背 舊有 6 矢、圓徑 弧背 新補 26 弦、弧背 圓徑 新補 7 矢、圓徑 截積 新補 27 弦、弧背 截積 新補 8 矢、圓徑 殘周 新補 28 弦、弧背 殘周 新補 9 矢、弧背 弦 舊有 29 弦、截積 舊有 10 矢、弧背 圓徑 新補 30 弦、截積 圓徑 新補 11 矢、弧背 截積 新補 31 弦、截積 弧背 新補 12 矢、弧背 殘周 新補 32 弦、截積 殘周 新補

13 矢、截積 弦 舊有 33 弦、殘周 舊草迂遠改從簡 14 矢、截積 圓徑 新補 34 弦、殘周 圓徑 新補

15 矢、截積 弧背 新補 35 弦、殘周 弧背 新補 16 矢、截積 殘周 新補 36 弦、殘周 截積 新補 17 矢、殘周 弦 舊求半弦,改求弦 37 圓徑、弧背 矢 舊有 18 矢、殘周 圓徑 新補 38 圓徑、弧背 弦 新補 19 矢、殘周 弧背 新補 39 圓徑、截積 矢 舊有 20 矢、殘周 截積 新補 40 圓徑、截積 弦 新補

羅士琳在原來十三術的基礎上,對以上四十個命題一一立術,一方面是他對 前人成果的全面總結,另一方面又是對前人工作的進一步發展。180《弧矢算術細 草》全書以天元入算,是羅氏對天元一術的又一發揚,其中之「今有弦與殘周,

問矢幾何?」一題,羅士琳認為原草紆遠較煩,改從簡易,今比較二人細草於下:

今有弦一百五十步,殘周五百九十五步,問矢幾何?

答曰:矢二十五步。

術曰:半弦冪自之,又三之為實。二數相并,又以半弦冪乘之為益從。六之 半弦冪為第一廉。181二數并為第二益廉。182一常法。開三乘方得矢。

180 朱家生、吳裕賓,〈羅士琳數學研究述評〉,《揚州師院學報.自然科學版》第 11 卷第 2 期,

1991 年 6 月。

181 李銳書:四之半弦冪為第一廉。羅士琳書:六之半弦冪為第一廉。應以羅書為正確。

182 李銳書:二數并為第二益廉。羅士琳書:二數并為第二廉。羅書漏植「益」字。

李銳草曰:立天元一為矢,以弦半之又自之得5625 為半弦冪。以天元除之, 乘,便為同數。與左相消得949218752 4190625 33750 745 2

x 2 4190625 33750 745 94921875

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