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二、弧矢算術

《弧矢算術》二卷,明顧應祥撰。顧應祥(1483~1565 年)字惟賢,號箬溪,

浙江長興縣人。明弘治乙丑(1805)進士,歷任饒州推官、江西副使、山東布政使、

都察院右副都御史、南京刑部尚書等職。顧應祥勤奮好學,少時受業於王陽明,

著有《傳習錄疑》、《致良知說》等書。而涉獵廣博,尤精於《九章》句股算法,

明嘉靖癸巳年(1533)夏四月在滇南巡撫行堂,顧應祥寫下了自己第一本數學著作

《句股算術》,他在〈自序〉中說:「自幼性好數學,然無師傅,每得諸家算書,

輒中夜思索至於不寐,久之若神告之者,遂盡得其術。」由此可知,顧應祥雖拜 王陽明為師,曾致力性理學的探討,但是數學卻始終是他的興趣所在。156

明嘉靖年間,唐順之作為《弧矢論》,與顧應祥有所討論,157促進了顧應祥 對於弧矢算術的研究,「因弧矢一法失其真傳,取諸家算書,參附己意,補輯成 編」,158嘉靖壬子年(1552)春三月,《弧矢算術》完稿刊刻,顧應祥說道:

弧矢一術,古今算法所載者絕少,錢唐吳信民《九章算法》止載一條;

《四元玉鑑》所截數條,皆不言其所以然之故;沈存中《夢溪筆談》有割圓 之法,雖自謂造微,然止於徑矢求弦,而於弧背求矢、截積求矢諸法俱未備,

予每病之南曹,訟牒頗暇,乃取諸家算書間附己意,各立一法,名曰《弧矢 算術》,藏諸篋笥,俟高明之士取正焉,未敢謂盡得其閫奧也。159

《弧矢算術》全書結構,首為作者自序。次為〈弧矢論說〉,附〈方圓論說〉

二文。其次為圓徑、截矢、截弦、截積、弧背、殘周互求之術,又附《方圓術》,

講述圓求容方、圓徑折變:圓周求徑、圓徑求周、圓周求積、圓徑求積、圓積求 周、圓積求徑等等問題。最後一題「黃鍾算附:假如黃鍾之管空容九分,問圍圓 幾何?」以下關注焦點,主要是徑、矢、弦、截積、弧背、殘周互求之術。

顧應祥以沈括《夢溪筆談》割圓之法止於徑矢求弦,有心為弧背求矢、截積 求矢等問題各立一法,他完成了「圓徑與截矢,求截弦」;「圓徑與從旁截積,求 截矢」;「圓徑與截積,求截弦」;「圓徑與弧背,求矢」;「圓徑與弧背,求截弦」;

156 王連發,《勾股算學家——明顧應祥及其著研究》,(台北:國立臺灣師範大學數學研究所碩士 論文,2002 年),頁 22。

157 唐順之在〈給顧箬溪中丞第二書〉中有:「僕既作為《弧矢論》,以請于明公,而明公亦既演 之為書矣!」之語,見《荊川集補遺》卷三。

158 見《浙江采集遺書總錄》。

159 (明)顧應祥,〈弧矢算術序〉,《弧矢算術》。

「圓徑與弧背,求截積」;「截積與截矢,求截弦」;「截積與截弦,求截矢」;「截 積與截矢,求圓徑」;「截積與截弦,求圓徑」;「截積與截矢,求截弧背」;「截矢 與弦,求圓徑」;「截矢與弦,求截弧背」;「截矢與截弦,求截積」;「截弦與外周,

求截矢」諸題,亦有功於後學矣!唐順之、顧應祥二氏之說,周述學、程大位都 採用過,周述學《神道大編歷宗算會》卷七〈弧矢經補上〉、卷八〈弧矢經補下〉

都講徑弧矢弦互求法;程大位《直指算法統宗》卷三、卷六亦論弧矢術,160甚至

《直指算法統宗》卷三〈方圓論說〉一文,即為顧應祥原作。

李銳(1768~1817)字尚之,號四香,江蘇元和人。諸生。幼開敏,有過人之 資。從書塾中檢得《算法統宗》,心通其義,遂為九章八線之學。161篤學樸厚,

長於經義,通《公羊春秋》、《虞氏易》,著《周易虞氏略例》。162師事錢大昕,163 得中西異同之奧,於古曆尤深,自三統以迄授時,悉能洞澈本原。164錢大昕誨之:

「為弟子不勝其師,不為賢弟子。」,閉戶沈思五年,盡通疇人家言,錢大昕為 當代通儒第一,以為勝己;165阮元譽之:「深於天文算術,江以南第一人也!」

阮元輯《疇人傳》,李銳之力為多。166李銳又著《召誥日名考》,融會古曆,發明 經術;也校釋整理中國古代數學名著,發明古人之術,精通妙悟,數百年絕學獨 能明之。167與焦循、汪萊齊名,有「談天三友」之稱。

李銳的數學成就主要在方程論,所作《開方說》上卷討論多項式方程正根與 係數正負的關係,等同「笛卡爾符號法則」,正是這方面的傑作。他是乾嘉學派 在天文曆算領域的代表人物,學術風格與本派治學宗旨有密切的關係。不論疏理 傳統經典,發揚古代方法;或者考察傳統題材,獲得嶄新成果,都做出了非凡的

160 參閱:李儼,《明清算家的割圓術研究》,《中算史論叢第三集》,收入《李儼、錢寶琮科學史 全集》第七卷,(瀋陽:遼寧教育出版社,1998 年),頁 257。周述學(1522~1566)字繼志,明 山西山陰人。讀書好深思,精天文曆算。為《星道五圖》,推究五緯細行。與唐順之論曆法,

取歷代史志之議,正其訛舛,刪其繁蕪。又撰《神道大編歷宗算會》十五卷,為論算專著。

程大位(1533~1606) 字汝思,號賓渠,安徽休寧人。出身商家,讀書廣博,好書法和算學,

因經商需要遍訪名師,廣泛蒐集算書,刻苦鑽研有得。約四十歲而專研各家學說,加上自己 見解,於六十歲時完成《直指算法統宗》,卷一與卷二為基本事項與演算法,卷三至卷十二為 應用問題解法彙編,卷十三至卷十六爲「難題」彙編,卷十七為雜法,最後附《算學源流》,

是中國古代數學中十分重要的著作,流傳非常廣泛和長久。

161 阮元,〈李尚之傳〉,《揅經室二集》卷四。

162 (清)徐世昌,〈四香學案〉,《清儒學案》卷一百二十六。

163 錢大昕(1728~1804)字曉徵、辛楣,號竹汀。江蘇嘉定人。乾隆甲戌(1754)進士,改庶吉士,

散館授編修,官至少詹事。乾隆乙未(1775)辭官不復出,主講鍾山、婁東、紫陽書院,弟子 著籍甚眾。兼擅數長,精通訓詁、音韻、曆算、金石,尤邃於史。著述宏富,有《二十二史 考異》、《三史拾遺》、《潛研堂全集》、《三統術衍》、《恆言錄》、《辛楣吟稿》等。

164 羅士琳,〈李銳〉,《續疇人傳》,《疇人傳彙編》下冊,(台北:世界書局,1982 年),頁 657。

165 參閱:(清)趙爾巽,《清史稿》列傳二百九十四,〈疇人二〉。

166 參閱:阮元,〈李尚之傳〉,《揅經室二集》卷四。

167 參閱:阮元,〈重刻測圓海鏡細草序〉,《重刻測圓海鏡細草》。

貢獻。168李銳與張敦仁共著《緝古算經細草》,詳論王孝通之學術。於顧廣圻處 得秦九韶《數書九章》,169乃窮究天元一術,郭守敬、李冶之說始明。知唐順之、

顧應祥之書甚無謂也,170然而句股術、弧矢論都是傳統數學裡重要的命題,乃演 作《弧矢算術細草》與《句股算術細草》闡明之,《弧矢算術》與《句股算術》

都是顧應祥的著作。

《弧矢算術細草》一卷,是李銳1798 年的作品,他先敘述寫作動機:

說弧矢者,肇於《九章》〈方田〉,自是以後,北宋沈括以兩矢冪求弧背;

元代李冶用三乘方取矢度,引信觸類,厥法綦詳矣!明顧箬溪應祥作《弧矢算 術》,既如積之未明,徒開方之是衍,務末遺本,不亦傎乎!銳受學師門,泛 觀古籍研九數者十年,冀千慮之一得,爰集弧矢之問,入以天元之法,凡十三 術,都為一卷,願與海內游藝之士共審正焉!

全書體例與結構,首列「弧矢圖式」,次為「今問正數」,主要內容是十三個

「問、答、術」,並用天元一術詳為演「草」。其問與術,列表如下:

編號 今問 術曰

1 今有矢、弦 問圓徑。

矢自乘于上,又以半弦自之,加上位為實。矢為法。得圓徑。

2 今有矢、圓徑 問弦。

以矢減圓徑,餘以矢乘之為實。開平方得半弦。

3 今有弦、圓徑 問矢。

半弦自之為實。圓徑為益從。一常法。開平方得矢。

4 今有矢、弦,

問弧背。

倍矢加弦,又以矢再乘之,于上。半弦自之,又以弦乘之,加 上位為實。矢冪、半弦冪相併為法。得弧背。

5 今有矢、弧背 問弦。

倍矢減弧背,餘以矢冪乘之,又四之為實。四之矢冪為從。弧 背為益廉。一常法益積。開立方得弦。

6 今有弦、弧背 問矢。

半之弦自乘,又以二數相減,餘乘之為實。從空。二數相減餘 為益廉。二步為隅。翻法。開立方得矢。

7 今有圓徑、弧背 問矢。

二數相乘,得數又自之為實。圓徑再自之,又四之于上。又以 二數相乘,四之減上位為第一廉。第二廉空。四步為隅。開三 乘方得矢。

168 參閱:劉鈍,〈開方說提要〉,《中國科學技術典籍通彙.數學卷》第五冊,(鄭州:河南教育 出版社,1993 年),頁 5-3。

169 顧廣圻(1776~1835 或作 1839)字千里,號思適居士、一雲山人。江蘇元和人。不事科舉業,

年逾三十始為諸生。以小學而通經學,以為經學而校勘,為人校刻,當時名流多相推重,凡 經手定,增重藝林。著有《思適齋集》、《說文考異》、《韓非子識談》等。

170 阮元,〈李尚之傳〉,《揅經室二集》卷四。

8

今有矢、殘周 問弦。

二之矢冪,以矢步乘之,又以矢冪乘殘周,加之于上。矢冪自 之,又三之,減上位為實。二之矢冪,以矢步乘之為從。矢步 乘殘周,內減六之矢冪,為第一廉。二之矢步為第二廉。三步 虛隅,三之,減上位為實。圓徑再自之,又四之于上。又以二 數相乘,益積。開三乘方得半弦。

9 今有弦、殘周 問矢。

半弦冪自乘,又三之為實。二數相併,又以半弦冪乘之為益從。

四之半弦為第一廉。二數併為第二益廉。一常法。開三乘方得 矢。

10 今有矢、弦 問截積。

以矢加弦,又以矢乘之為實。二為法。得截積。

11 今有矢、截積 問弦。

二之截積,內減矢冪為實。矢為法,得弦。

12 今有弦、截積 問矢。

倍截積為實。弦為從。一步常法。開平方得矢。

13 今有圓徑、截積 問矢。

倍截積自之為實。從空。四之截積為第一廉。四之圓徑為第二 廉。五虛隅。開三乘方得矢。

其「問、答、術、草」全文,以第一「今問」為例,為:

今有矢二十五步,弦一百五十步,問圓徑幾何?

荅曰:圓徑二百五十步。

術曰:矢自乘于上,又以半弦自之,加上位為實。矢為法。得圓徑。

草曰:立天元一為圓徑,以矢減之得 為矢徑差,又以矢乘之得 為一段半弦冪,寄左。然後以半弦自之得 為同數,與左相 消得 。上法下實得二百五十步,即圓徑也,合問。

此一細草以現在代數符號表示,為:設x 為圓徑,則 x-25 為矢徑差,以矢 乘之得25x-625 為一段半弦冪。半弦自乘得 5625 為同數,得 25x-625 = 5625,

解之得x = 250。這裡所用到的「圓中矢徑差,以矢乘之,即半弦冪」,此一性質 即今之「圓冪定理」。

馮桂芬(1809~1874)字林一,號景亭,江蘇吳縣人。道光庚子年(1840)一甲 二名進士,官翰林院編修。少工駢體文,中年後則致力古文辭。知識廣博,於書

馮桂芬(1809~1874)字林一,號景亭,江蘇吳縣人。道光庚子年(1840)一甲 二名進士,官翰林院編修。少工駢體文,中年後則致力古文辭。知識廣博,於書

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