3.1 卷 1 內容分析
3.1.8 盈朒
村松沒有解釋何謂盈朒。今村知商在《豎亥錄》中解釋盈朒為「盈朒之式者,
不依有品品驗也,111並、互因乘而知多少,而多之內減去少,而止於之數為實,
法亦仿之,歸除而為商。又或互因乘而知多少,而多少合而為實,亦多之內減去 少,而止於之數為法,歸除而為商也,然何於物物有式之違哉?112」而在程大位
111 品品,為日語,各式各樣、形形色色的意思。引自徐澤林,〈豎亥錄〉,《和算選粹補編》,p.52。
112 引自徐澤林,〈豎亥錄〉,《和算選粹補編》,p.13。
31 式表出。盈不足術在西方數學中有契丹算法之稱,見於 Leonado Fibonacci 所著《算盤書》(Liber Abaci, 1202),意譯則為疊借術,增損術,見 D.E.Smith, History of Mathematics, Vol.2, P441。
但從西文數學史著作所見,在中世紀,西方應用這一方法主要用於解決非盈虧類問題,與中
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盈適足、不足適足,而從《九章算術》與《算法統宗》皆可看到這樣的編排但在
《算爼》卷 1 盈朒這一節中我們只看到盈不足與兩盈、兩不足這兩類題目,恰好 就是卷 1.8.65,卷 1.8.66,卷 1.8.67 這三道問題,有可能是村松知道在算適足時 可以看成前兩類問題的特例來處理,因此就不收入適足的問題了,按此推論,村 松確實了解盈不足術的內涵而編寫《算爼》。
3.1.9 卷 卷 卷 1 結 卷 結 結語 結 語 語 語
卷 1 大抵上是介紹基本記數規則,與簡單的數學計算。比較特別的在小數的 部分與中算略有差異,並且在本節就使用圓周率為 3.14 以供題目所用。而由卷 1 的編排,可以對應《算法統宗》與《豎亥錄》都是以計數規則開始。並從本節所 介紹的數學知識:介紹單位名稱、一次乘法除法、單位換算、邊長、面積、體積 的關係,在介紹簡單的面積計算與比例關係,還有簡單的利息計算跟盈不足術,
可以發現這些都非常適合日常生活應用,對於只是要簡單計算的平常人熟讀卷 1 應足於應付了。
3.2 卷 卷 卷 卷 2 內容分析 內容分析 內容分析 內容分析
為方便讀者查閱,筆者將卷 2 的數學知識列表如表 14:
表 14 卷 2 數學知識
卷數 卷數卷數
卷數 章章章章節名稱節名稱節名稱節名稱 數學知識數學知識數學知識數學知識
卷 2
積直 面積或體積換算
相應 比例計算、直角三角形的邊長比。
差分 三樣物品等差數列 盈朒 解二元一次聯立方程式
角法 圓內接正 3 邊形~正 16 邊形邊長與半徑及面積關係 步積 圓面積所截問題三方並、圓箭問題
簡單的堆垛問題
坪積 錐台類體積公式、正四面體、切籠形、球體積 開平方 開平方、相應開平、帶縱開平
開立方 開立方、相應開立、帶縱開立
《算爼》卷 2 的目錄如表 15:115
115 因排版之便筆者將其作為表格並橫向排列且數字採用阿拉伯數字,原文數字為漢字。
34 357175 7020
÷ =
50...61756175 36 171.527... 171.5
÷ = ≈
35
橫乘深,八十步,以之除實,知五十間 也。又自南埋平地時,溝之縱乘深,四 百步,以之除實,埋十間也。
20 4
× =
80步, 4000 80 50÷ =
間 而由南開始填時100 4
× =
400, 4000 400 10÷ =
間 卷 2.1.4今城中有鐵炮丸二百二十萬,每日拋 去十二萬五干,每日鑄加八萬五千也,
問幾日丸盡?
答曰:五十五日丸盡也。
術曰:以二百二十萬為實,別十二萬五 千內減八萬五干,以餘四萬除實,合 答。
城中有鐵炮共 220 萬顆,每日拋去 125000 顆,且每日會鑄造增加 85000 顆,問幾天會用盡鐵炮?
答:55 日
125000 85000
− =
40000, 2200000 40000÷ =
55天第一道問題圓木棍轉換成方木棍,此題在《塵劫記》已有類似的問題,而村 松在計算的過程中用到卷 1 圓面積的法,給定直徑求圓面積,即直徑平方乘 0.785,
0.785 3.14
= 4
,且也用到 1 間為 6 尺 5 寸的定數,這些隱藏在題目背後的比率,村松假定讀者閱讀完卷 1 後已能知曉,故在術文中就不再說明。而第二道問題恰 在卷 1.5.52 題是類似的,其中的差異在於卷 1.5.52 這道題目是計算平面的,而卷 2.1.3 則是計算立體的,即除了長、寬外還可以計算深度,無獨有偶的第三道問 題與卷 1.5.47 的飛腳追道行人的問題本質上是類似的,在卷 2.1.4 的題目上是炮 彈消耗跟補充的計算。由後面兩道問題也呼應卷 1 所學的積直,在卷 2 繼續推廣 加深。
3.2.2 相應 相應 相應 相應
在卷 2 的相應此節中仍計算比例相關問題。本節題目共有 17 題,內容有計 算 3 年複利、由 3 年複利求本金、3 人按比例不同分配金錢、3 年複利求本來的 米量、每月還貸金求幾成利、有 1 年貸金算 1 個月得多少利、按比例分配 8 人土 地、4 人分按次第分黃金、利用配方調出薰香、勾股弦的邊長比及其他應用。茲 舉 6 個例題如表 17:
表 17 《算爼》卷 2.2 相應 例題
原文 現代算式與說明
卷 2.2.6
今銀一貫六百目,每年利加利,為外
有銀 1600 目,每年利滾利,為外二成 半,問三年本利和多少?
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37
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較多的黃金,並且按照次序由低至高分配黃金,就其術文,村松所指的次序應是 變成 1200、1500、1800、2100 這般,恰好是前面石配額差額的相加,即之前依 300 石遞減,分配黃金的比例時就按照 300 遞增。也就是將
1200 1500 1800 2100
+ + + =
6600當分母,分別將 1200、1500、1800、2100 當分 子,再分別與黃金 3300 兩相乘求得各知行高所可以領取的黃金。卷 2 相應後面放了 8 題勾股弦問題,這裡比較特別的是在之後的卷,勾股弦 問題村松將它們獨立成勾股弦節,但是在卷 2 卻是收錄在相應裡,或許村松是取 其邊長比例為由,收錄在相應裡。由後面兩題,第一個是已知 3:4:5 的邊長關係,
計算勾 6 時,股多少;另一個則是若發生直角三角形被切開時,截口長度仍與原 來直角三角形有比例關係。
3.2.3 差分 差分 差分 差分
村松在卷 2 的差分延續配分比例概念不過比較的物品超過了兩個以上,村松 在此一共放了 5 道題目,茲列舉 4 道題目如表 18:
表 18 《算爼》卷 2.3 差分 例題
原文 現代算式與說明
卷 2.3.23
今銀三百目,其四分而次第十二匁 衰,問頭一份之銀。
答曰:九十三匁。
術曰:三百目為實,125別置一、二、三,
疊成六個,此乘差十二匁七十二匁,加實三百七十二匁, 以四除,合答此數亦稱幾衰也 。
有銀 300 目,分四份每份差 12 匁,問 頭一份多少?
答:93 匁。
1 2 3
+ + =
6,6 12 72× =
,300 72 372+ =
372 4÷ =
93卷 2.3.24
今三百個,其四分之,第一定九十個,
次第同衰,問其衰數。
答曰:衰差十個自第一起減,自第四起增之法也。
術曰:置九十個,乘分四三百六十個 ,內減三 百個,止余六十個,為實,別合一、二、
三,六個,以除實,合答置疊一、二、三者,分為四,
故置疊至三也。分為十,則置 疊至
九也。
有 300 個物品,分四份,第一份定 90 個,其他同衰,問衰數?
答:衰差 10 個。
90 4
× =
360, 360 300 60− =
, 1 2 3+ + =
6, 60 6 10÷ =
卷 2.3.26
今馬三百匹,配於六人,第一定八十
馬 300 匹,配給 6 人,第一人定 80 匹,
第六人定 20 匹,且同衰,問差數
125 徐澤林錯字成三百目為時,今更正為三百目為實。
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匹,第六定二十匹,第一至末同衰,問 差數。
答曰:差十二匹。
術曰:八十匹內減二十匹,餘六十匹為 實,別六人內減定法一人,余五人,以 除實,合答。
答:差 12 匹。
80 20
− =
60, 6 1 5− =
, 60 5 12÷ =
卷 2.3.27
今谷三斗七升裝者與四斗二升裝者合 五百俵,此石二百零一石五斗也,126問 各俵數幾何?
答曰:四斗二升裝者三百三十俵,三斗 七升裝者百七十俵。
術曰:置五百,乘四斗二升,得二百十 石,此內減本石,止余八石五斗為實,
別以三斗七升減四斗二升,余五升為 法,除實,合答。
有 3 斗 7 升與 4 斗 2 升的容器共 500 俵,且共 201 石 5 斗,問個容器有幾俵?
答:4 斗 2 升裝者 330 俵,3 斗 7 升裝 者 170 俵。
500 0.42
× =
210石,210 201.5 8.5− =
石 0.42 0.37− =
0.05,8.5 0.05 170÷ =
由上面的題目看來,村松的差分偏向等差數列的求首項與公差的問題,像第 一題就是給總和與公差及項數求首項,第二題則給總和與首項及項數求公差,至 於第三題則是給總和也給第一與第六項及項數求公差。而最後一題就其本意其實 與雞兔同籠是同樣的概念,雖然雞兔同籠在日本對應的應是龜鶴算,但是《算爼》
並沒有出現龜鶴算的問題,取而代之的問題即是本題討論給定總俵數與總容量,
而去算出不同容器的俵數。
3.2.4 盈朒 盈朒 盈朒 盈朒
村松在卷 2 的盈朒節已不討論盈不足術,反而進一步討論中算的方程,在程
126 徐澤林錯字成二百零一十五斗,今更正為二百零一石五斗。
40
150 15 25 13350 135 25 15 12075
x y
41
42
且未用書寫的方式記錄。
除此之外,第二題與第一題的解法其實不太一樣,第二題村松想將(檜 y)消 去,但採用的方法不是第一二式互乘(檜 y)係數,而是先將第一式的(檜 y)係數變 為 1 再乘以第二式(檜 y)係數,這樣第一二式係數就一致了,而採用這個方法的 好處在於求出(松 x)價錢後,可利用之前將(檜 y)係數變為 1 的式子馬上得到(檜
y)價錢。由這兩個解法,可看出村松確實是掌握了解二元聯立方程組的技術。
3.2.5 角法 角法 角法 角法
村松沒有說明角法是什麼,筆者引《和算選粹》(徐澤林, 2009)對關孝和所 著《括要算法》中利卷對角術的說明「角術即給定正多邊形(稱為角形)的邊長
a(稱為面),尋找邊長 a 與外接圓半徑 R(稱為角中徑)、內切圓半徑 r(稱為平中
徑)之間的關係。130」但在《算爼》中的角法裡村松給定的是固定半徑的圓內接 正多邊形,並去尋找正多邊形的邊長與勾(內切圓半徑+半徑)的關係及正多邊形 的面積,在《算爼》中村松從正三角形、正五邊形一路討論到正十六邊形的關係,比今村知商的《豎亥錄》從正三角形到正十邊形還要多。但是村松與今村知商一 樣,對於邊長與勾還有面積的關係只給了法(比例),沒有推論過程,故難以了解 當時是如何得到這些比例的,雖然村松於介紹完正十六邊形時說「右作角法,當 以規矩求,矩者,勾股弦也,規者,弧矢弦,其本卒也。以弧矢弦作角法,雖術 在四卷目八角十五角,然弧矢弦之法,大凡也,131故角法亦同前。132」筆者試著 以村松所謂的勾股弦與弧矢弦推導,發現難度頗高,因此筆者將對正三角形與正 六邊形稍作解釋,並嘗試推導正五邊形的邊長與勾的關係。請參考表 20:
表 20 《算爼》卷 2.5 角法 例題
原文 現代算式與說明
卷 2.5.30
圖 10 卷 2.5.30
勾配= 0.5
= 0.57736
3 2 勾
≈
股中勾= 3
0.866
2
≈
尺=8.66 寸 面積=1
2 × ×
方 中勾
130 引自徐澤林,《和算選粹》,p.149。
131 大凡,大概的意思。
132 引自徐澤林,《和算選粹補編》,p.94。
43
44
45
46
3.2.6 步積 步積 步積 步積
村松解釋步積為「縱橫乘,和平方者,言步也,言坪者,誤也。135」即在計 算平面圖形的面積,不過在卷 1 的因歸直此節有收錄較簡單的平面圖形面積,本 節則是比較複雜的圖形面積,共有 8 題,包含有給正方形邊長換算圓面積、給圓 求圓內接正方形、三圓相切求中間面積、四圓相切求中間面積、給正方形外周長
村松解釋步積為「縱橫乘,和平方者,言步也,言坪者,誤也。135」即在計 算平面圖形的面積,不過在卷 1 的因歸直此節有收錄較簡單的平面圖形面積,本 節則是比較複雜的圖形面積,共有 8 題,包含有給正方形邊長換算圓面積、給圓 求圓內接正方形、三圓相切求中間面積、四圓相切求中間面積、給正方形外周長