從「定理八十八(第一百十二題)X.111 凡斷線與合名線不同類。」出發,
吳起潛,利用代數的原理,「若云不然,則必 甲 ⊥ 乙 =寅( 甲⊤ 乙 ),(寅
⊤一) 甲 =(寅⊥一) 乙 ,於此 寅=一,53則 二 乙=O,無是理也,故不 為同類。」將同類的原則說明清楚,也因為「斷線與合名線不同類」歐幾里得才 會做出以下的「推論(系、準前論)Remark」:54
斷線以下六無比例線,皆非中線,相與非同類。蓋有比例線上作等中線正方 之矩形,餘邊有比例,與原線無等,本卷二十三而有比例線上等斷線正方之矩 形,餘邊第一斷線,本卷九十八等第一中斷線正方之矩形,餘邊第二斷線,本卷 九十九等第二中斷線正方之矩形,餘邊第三斷線,本卷一百等少線正方之矩形,
餘邊第四斷線,本卷一百一等合比中方線正方之矩形,餘邊第五斷線,本卷一百二
等合中中方線正方之矩形,餘邊第六斷線,本卷一百三皆無比例,與等中線正 方矩形之餘邊異,故斷線以下六無比例線,皆非中線,又此六餘邊相與不同 類,故等積正方邊之六無比例線,相與非同類,理自明。
準前論,斷線與合名線不同類,本卷本題故凡有比例線上矩形,與斷線以下六 無比例線之正方等積,則諸餘邊同為斷線,即第一斷線以下六斷線是也。凡 有比例線上矩形,與合名線以下六無比例線之正方等積,則諸餘邊同為合名 線,即第一合名線以下六合名線是也。六斷線、六合名線,相與不同類,所 以無比例線之數共十有三,詳列於左(下):
一、中線 二、合名線 三、第一合中線 四、第二合中線 五、太線
六、比中方線 七、兩中面之線 八、斷線
53 假設「寅=一」這招非常的精闢。
54 引自李善蘭、偉烈亞力譯,《幾何原本》第十卷卷下,頁 41b-43a。
九、第一中斷線 十、第二中斷線 十一、少線
十二、合比中方線 十三、合中中方線
其實這個 Remark,其實是將前面所討論的「六和六較線」做個簡單的總結,
因為「六和線」與六「合名線」的開方與「六較線」與六「斷線」的開方的因果 關係,也因此歐幾里得才會說「六斷線、六合名線,相與不同類,所以無比例線 之數共十有三。55」所以緊接著又用了「定理八十九(第一百十三題)X.112 合 名線上之矩形,與有比例線之正方等,則其餘邊為斷線,此斷線之二分,與合名 線之二分有等,且比例同,亦為同類。」、「定理九十(第一百十四題)X.113 斷 線上之矩形,與有比例線之正方等,則其餘邊為合名線,其二分,與斷線之二分 有等,且比例同,亦為同類。」、「定理九十一(第一百十五題)X.114 斷線與合 名線成矩形,若斷線與合名線之二分有等,且比例同,則等面之方邊為有比例線。」 這三個命題,看似不同,實為等價關係:
「定理九十一(第一百十五題)X.114
《幾何原本》 斷線與合名線成矩形,若斷線與合名線之二分有等,且比例 同,則等面之方邊為有比例線。
庚 辛
子 丑
丁 戊
乙 己
甲
丙
壬
解曰:甲乙為斷線,與丙丁合名線成矩形,設合名線之二分 丙戊戊丁,與斷線之二分甲己己乙有等,且比例同,等面之 方邊為庚,題言庚為有比例線。
論曰:置有比例線辛,於丙丁上作矩形,與辛之正方等,餘 邊為壬子,一卷四十五則壬子為斷線,其二分人丑子丑,與合名 線之二分丙戊戊丁有等,比例亦同。本卷一百十三惟丙戊戊丁,
與甲己己乙有等,而比例同,故甲己與己乙比,若壬丑與丑 子比,五卷十一屬理,甲己與壬丑比,若己乙與丑子比,故餘 甲乙與餘壬子比,若甲己與壬丑比。五卷十九惟甲己與壬丑有
55 加上「中線」無理線段便有 13 條。
等,所以甲乙與壬子有等。本卷十惟甲乙與壬子比,若丙丁甲 乙之矩形與丙丁壬子之矩形比,六卷一故丙丁甲乙之矩形,與 丙丁壬子之矩形有等。惟丙丁壬子之矩形,與辛之正方等,
故丙丁甲乙之矩形,與辛之正方有等。惟丙丁甲乙之矩形與 庚之正方等,故庚辛之二正方有等。惟辛之正方為有比例面,
故庚之正方亦為有比例面,所以庚為有比例線,其正方與丙 丁甲乙之矩形等。是以斷線與合名線成矩形,若斷線之二分,
與合名線之二分有等,且比例同,則等面正方之邊,為有比 例線。
系:準題,無比例線之矩形中,亦有有比例面。56
《無比例線新解》
解 斷線 呷 = 甲⊤ 乙 ,合名線 呷 =寅 甲 ⊥ 寅 乙 。二線二分上絕對值,相與有等,且比例同為寅然則 其矩形 □ =
寅 甲 乙 ( Τ )
之等面方邊寅 甲 乙 ( Τ )
為有比例線。定義六
如以數明之, 呷 = 四Τ 三,呷 =二 四⊥二 三 ,
57則其矩形之等面方邊
二
,為僅正方有等有比例線,故為 有比例線。58」【討論】延續自定理九十與九十一,吳起潛利用數字,使得此命題變的更清楚
(
四Τ 三 二 四)(
⊥二 三)
=二,則,「其矩形之等面方邊二
,為僅正方有等有比例線,故為有比例線。」
歐幾里得利用這三個定理(命題),來討論「斷線」與「合名線」的共軛關 係,雖然歐幾里得應不知何謂『共軛』,但是透過「若斷線之二分,與合名線之 二分有等,且比例同,則等面正方之邊,為有比例線。」亦能掌握『共軛』的思 維。
56 引自李善蘭、偉烈亞力譯,《幾何原本》第十卷卷下,頁 47b-48b。
57 吳起潛於此有筆誤了「二 四 二 三Τ 」應為錯誤。
58 引自吳起潛,《無比例線新解》,頁 44a。
Heath 版的《幾何原本》只有 115 題,以下一個定理做結束:
「定理九十二(第一百十六題)X.115
《幾何原本》 從中線起,依法遞推,得無數無比例線,各與前六和六較線,
皆不同類。
甲
乙
丙
丁
解曰:甲為中線,從甲起,依法遞推,得無數無比例線,題 言此無數無比例線,各與前六和六較線皆不同類。
論曰:置有比例線乙,令丙之正方,與甲乙之矩形等,則丙 為無比例線,本卷上界説十一蓋無比例線與有比例線成矩形,為 無比例之面故也,本卷三十九題案此面與前諸題中六和六較線之 正方面不同類,蓋前諸題中各線之正方積,在有比例線上,
其餘邊皆非中線故也。本卷六十一至六十六、九十八至一百三又令丁之正 方,與乙丙之矩形等,則丁之正方,為無比例面,本卷三十九題 案所以丁為無比例線,與前六和六較線不同類,蓋前諸題中 各線之正方積在有比例線上,其餘邊皆非丙故也,依此法遞 推可得無數無比例線,皆與六合六較線不同類。
又解曰:以甲丙為中線,題言從甲丙起,遞推得無數無比例 線,各與前六和六較線不同類。
戊
丁 己 丙
乙 甲
論曰:設甲乙有比例線,與甲丙成乙丙矩形,則乙丙為無比 例面,其等積方邊無比例,以丙丁為等積方邊,則丙丁無比 例,而與前六和六較線不同類。蓋前諸線之正方積,在有比 例線上,其餘邊皆非中線故也。又成戊丁矩形,則戊丁為無 比例面,其等積方邊為丁己,亦無比例,與前六和六較線不 同類。蓋前諸線之正方積,在有比例線上其餘邊皆非丙丁故 也。所以從中線起,依法遞推,可得無數無比例線,皆與六
和六較線不同類。59
《無比例線新解》
解 任設中線 呷 =四甲。 有比例線 =乙。 聯 之為直徑規半圓周 叮呷。作 叮,然則 叮=
四
八甲乙 。為 呷 、 中率。與前六和六較線,皆 不為同類,如是遞推所得無數無比例線,與前所得,皆非同 類。60」
【討論】吳起潛利用代數,使得此命題變的更清楚。
而李版用下一個定理(命題)做結束:
「定理九十三(第一百十七題)
《幾何原本》 凡正方形之邊,與對角線無等。
己 甲 乙
丁 丙
戊 庚
辛
解曰:甲乙丙丁為正方形,甲丙為對角線,題言甲丙與甲乙 無等。
論曰:甲丙與甲乙若有等,則二數必皆為偶,或皆為奇,此 理即甲丙之正方,倍於甲乙之正方,可明之,一卷四十七甲丙與 甲乙有等,則甲丙與甲乙比,若二數比,令二數若戊己與庚,
而同比最小數,設戊己為一,則一與庚比,若甲丙與甲乙比。
59 引自李善蘭、偉烈亞力譯,《幾何原本》第十卷卷下,頁 48b-50a。
60 引自吳起潛,《無比例線新解》,頁 44a。
叮
惟甲丙大於甲乙,則戊己大於庚,於理不合,故戊己非一,
而為數。又甲丙與甲乙比,既若戊己與庚比,則甲丙甲乙之 二正方比,若戊己與庚之二正方比,而甲丙之正方,倍與甲 乙之正方,故戊己之正方,倍於庚之正方,則戊己之正方為 偶數,而戊己亦為偶數。蓋無論有若干數,其邊為奇,則其 積亦必為奇,其邊為偶,則其積必為偶也,九卷二十三故戊己為 偶,平分戊己於辛,戊己與庚比依,既為同比之最小數,則 相與為無等之數,戊己為偶數,庚必為奇,若庚亦為偶,則 二可度戊己,亦可度庚。蓋凡偶數可折半故也。今戊己與庚,
為無等之數,於理不合,故庚必為奇數,戊己既倍於戊辛,
則戊己之正方,必四倍戊辛之正方。八卷十一惟戊己之正方,
倍於庚之正方,故庚之正方,倍於戊辛之正方,所以庚之正 方為偶,九卷二十九今庚為奇,於理不合,故甲丙與甲乙長短非 有等,而為無等之線。
又解曰:以甲為對角線,乙為邊,題言甲與乙長短無等。
甲 乙
己 辛 戊
庚
論曰:若云甲與乙有等,試令甲與乙比,若戊己與庚比,而 戊己與庚為同比最小數,則相與為無等之數。七卷二十四設庚為 一,甲與乙比,既若戊己與庚比,則甲乙之正方比,若戊己 與庚之二正方比。惟甲之正方,倍於乙之正方,故戊己之正 方,倍於庚之正方。惟庚為一,故戊己之正方為二,於理不 合,故庚非一而為數。又甲與乙之二正方比,若戊己與庚之 之二正方比,則反理,乙與甲之二正方比,若庚與戊己之二 正方比。惟乙之正方,可度甲之正方,故庚之正方,可度戊 己之正方,所以庚可度戊己。八卷十四惟庚可自度,是庚可度 戊己及庚兩無等數之數,於理不合,故甲與乙長短非有等,
而為無等之線。61
《無比例線新解》
《無比例線新解》