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4.3 艮七冊分析

4.3.1 方田章

方田章的內容主要是探討各種田畝面積的計算公式,諸如方形、圭形(三角 形)、梯形、勾股形(直角三角形)、圓形以及弧矢形等,其中大多數是精確的,

有一些則是近似的。共分成「丈量」和「田形」兩部分。而傳統方田章內的分數 之加、減、乘、除四則運算與約分,則已出現在第三卷筆算下,這裡並未贅述。

4.3.1.1 丈量

首列「定畝」、「積步求畝法」和「珠算飛歸法」,在這之後則是一系列「求 畝」、「還原」與「步帶奇零」的問題,並介紹「諸率」、「九則折畝率」。 一、定畝

畝法二百四十步自秦至清歷代遵用,除此還有其它定畝的方法,如圖 4.10,

茲以現代符號說明如下:

(1)1 畝=1 步×240 步=1 丈×60 丈;

(2)1 弓=1 步=5 尺=10 分,1 分=5 寸,1 釐=5 分;

(3)1 弓冪=1 弓2=25 尺2

(4)1 畝=240 步2(弓冪)=60×4×25 尺2=6000 尺2

=60 丈2二、積步求畝法

積步求畝法可分成「用二十四除式」和「折廣式」兩種,茲舉例並以現代符 號說明如下:

(一)用二十四除式

術:直田一坵,長四十弓,廣十四弓四分,

相乘得五百七十六步。用二十四除之得二 畝四分。

今解:40 弓×

10

14 4 弓=576 步2= 240 576

畝=2.4 畝(1 弓2=1 步2

(二)折廣式

術:長四十弓。四廣,一曰十三弓,一曰 十九弓四尺,一曰十二弓一尺,一曰十二 弓三尺,先并諸廣,得五十六弓八尺。每 尺作二分,歸整得五十七弓六分。四廣當 用四除折之,折得十四弓四分。始與長弓

今解:40 弓× (13 19.8 12.2 12.6) 4

1 + + +

=40 弓× 57.6

41 × 弓=40 弓×14.4 弓

一步

一弓 清代算學家方中通及其算學研究

圖 4.10

珠算飛歸法是指以「二十四除之」的捷 法,主要是為了方便於積步化畝,其口訣如

下:「一加三隔四;二加六隔八; 進一除二四,一曰二十四子一方歸;進二除四 八,一曰四十八子進二枚; 進三除七二,一曰七十二子進三枚; 進四除九六,

一曰九十六子進四枚; 獨三進一位二五;獨九進三位七五; 一二身作五,一曰 見一作五下除二; 一四四作六;一六八作七;一九二作八; 一八作七五;三六 作一五;二一六作九。」

三、積尺求畝法

積尺求畝法可分成「用六除式」和「用倍尺又二十四除式」兩種,茲舉例並 以現代符號說明如下:

(一)用六除式

術:直八十尺,廣七十五尺,相乘得六 千尺,用六除之得一畝。

今解:80 尺×75 尺=6000 尺2=1 畝

(可視為 6÷6)。

(二)用倍尺又二十四除式

術:直八十尺,倍為一百六十尺。廣七 十五尺,倍為一百五十尺。然後相乘得 二萬四千尺,再用二十四除見畝。

今解: 80 尺×75 尺=(160 尺×150 尺)÷4=(24000 尺2)÷4=6000 尺

2=1 畝(可視為 24÷24)。

四、合積求畝法

合積求畝法可分成「化尺式」和「化步式」兩種,茲舉例並以現代符號說明 如下:

(一)化尺式(化尺為步)

術:直十六步,廣七十五尺,以二因廣 尺,得一百五十尺,作十五弓。然後相乘,

得二百四十為積步。如法見畝。

今解:16 步×75 尺=16 步×

5

75步=16 步×15 步=240 步2=1 畝

(二)化步式(化步為尺)

術:直十六步,廣七十五尺,以五因 直步,得八十尺,然後相乘,得六千尺 為積尺。如法見畝。

今解:16 步×75 尺=(16×5)尺×75 尺

=80 尺×75 尺=6000 尺2=1 畝。

五、不積求畝式

不積求畝式需用到用如下的「諸率」求畝,可分成「主直式」和「主廣式」

兩種。

【諸率】

(1)二弓折半六而一(而一者歸也);三弓用八歸;

(2)四弓用六歸;五弓用六八歸(或先六後八或先八後六者皆可);

第四章、《數度衍》的內容分析(二)

(5)十五弓用二八歸;十六弓用三歸又加倍;

(6)十八弓折半又五因;二十四弓十為畝(見十弓為一畝也);

(7)二十五弓折半又六八歸;三十二弓四因又三歸;

(8)三十六弓用五因;三十七弓半用八八歸(兩次八歸也);

(9)四十八弓加一倍;六十四弓三歸又八因;

(10)七十二弓加倍又五因;七十五弓用四八歸;

(11)九十六弓用四因 茲舉例並以現代符號說明如下:

(一)主直式

術:如以直為主者,直或二弓,或 二十弓,或二百弓,則以廣弓之數在 位,折半餘用六歸見畝。

今解:240=20×12,

6 2 œA‹|”VÉ 12

œA‹|”VÉ

= × 。

(二)主廣式

術:如以廣為主者,廣或十五弓,

或一百五十弓,則以直弓之數在位,

先用二歸,後用八歸見畝。

今解:240=15×16,

8 2 16 = 直弓之數×

直弓之數 。

六、步帶奇零法

步帶奇零法可分成「單分母子式」和「雙分母子式」兩種,其算法是屬於「奇 零乘法」的範疇,茲以現代符號說明如下:

(一)單分母子式: 57

25 1425 5

19 5 75 5 15 19 5 34

15× = × = × = = 。

(二)雙分母子式: 240

980 235200 20

49 49 4800 20

2 9 49

9747× = × = = 。

七、還原法

還原法共分成下列「反畝為步式」、「反步為直廣式」、「倍直半廣式」、「半直 倍廣式」和「直田積反求直廣式」五式,即求畝法的還原。除此之外還附列「飛 歸還原」和「九則折畝率」如下:

(一)飛歸還原:退一加二四;退二加四八;退三加七二;退四加九六;五留一 二;六留一四四;七留一六八;八留一九二;九留二一六。

(二)九則折畝率

(1)上上則:三畝折一畝三分,乃二畝三分三釐零折一畝也。毛畝上定身 三因三歸。

(2)上中則:三畝折一畝二分五釐,乃二畝四分折一畝也。毛畝上用飛歸。

(3)上下則:三畝折一畝二分,乃二畝五分折一畝也。毛畝上用四因,或 積步上用六歸。

清代算學家方中通及其算學研究

(5)中中則:三畝折一畝,毛畝上用三歸。

(6)中下則:三畝折九分,乃三畝三分三釐零折一畝也。毛畝上用三因。

(7)下上則:三畝折八分,乃三畝七分五釐折一畝也。毛畝上用八因三歸,

或積步上用九歸。

(8)下中則:三畝折七分五釐,乃四畝折一畝也。毛畝上用四歸。

(9)下下則:三畝折七分,乃四畝二分八釐零折一畝也。毛畝上七因三歸。

塘或六畝一分四釐折一畝。

此外,為了方便記憶,本卷還附有口訣如下:「毛田上上定三因,因後三歸 實即真,只有上中飛又用,若逢上下四因成,定身中上先加一,得數三歸即便清,

獨是中中來折實,三歸一徧即分明,毛當中下三因得,下上三歸又八因,若遇下 中歸用四,三歸下下七先因,或從積步來求實,九則中間兩則行,上下六歸下上 九,不須毛畝快如神。」

4.3.1.2 田形

田形是關於平面圖形的面積算法,在明清之際有不少的算書都有提及,如吳 敬《九章算法比類大全》(1450 年)、王文素《算學寶鑑》(1522 年)、柯尚遷《數 學通軌》(1578 年)、徐心魯《盤珠算法》(1573 年)、程大位《算法統宗》(1592 年)等。而本節內容主要是出自《算法統宗》卷之三方田,以下共分成「諸形量 法」和「減并截量法」兩個部分。

一、諸形量法

共有二十八個圖形,其中有一個圖形未給名稱,其中只有十四個圖形《算法 統宗》出現過。這些圖形的面積公式中,有些只是近似而已,但在不要求十分精 準的情況下,仍有其實用性。茲將其圖形以及面積公式,以現代數學符號表示如

【附錄五】。

此外,以下七種圖形的面積算法也和【附錄五】的「三廣形」一樣。

鼓 形

六 角 形

箭 頭 形

箭 翎 形

錠 形

象 限 形

鎖 形

W M E

a N

S M a

W

a

M E W

a M E

a N

S M

b1 b2

b3

a W

a M E

第四章、《數度衍》的內容分析(二)

如圖 4.11,減并截量法乃是將一個不規則圖形減并成一些基本圖形後,然後 再利用這些基本圖形的面積作加減,如通曰:「先增虛形以求,後減虛形以得,

此亦變法也。」而這些基本圖形包括方形、長形、圭形、梯形、勾股形、弧矢形、

牛角形。圖 4.11 中除了「牛角減圭」和「角減弧矢」之外,其餘都岀自《算法 統宗》。

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