• 沒有找到結果。

 =

180 12

19600 14580

 =

2160 285768000

=132300。都廉為

12 140 30 3 

= 12 140 90

= 12 12600

=1050。隅法為 1。整理之後得三次方程式 z3+1050z2+132300z=14749000,

做開帶從立方得z=70。

李潢在最後加入了自己的驗算過程:[(70+1050) × 70+132300] × 70=

(1120 × 70+132300) × 70=(78400+132300) × 70=210700 × 70=14749000,以 表示此答案正確無誤。所以我們得知:乙縣鄉人分派建造長=70 尺=7 丈。

在上面算式中,李潢將12 × 180=2160 稱為「一率,本廣差乘本高,為各 廣高相乘率」;140 × 140 =19600 稱為「二率,本廣差袤本高袤相乘,即本袤 自乘,為各廣之袤各高之袤相乘率」;[(3 × 30+6) × 90+6 × 27 × 90] × 70=

270900 × 6 稱為「三率,乙六因積,即乙一廣差,三下廣各為廣,乘乙高之四 幂。甲六中廣為廣,乘甲高之六幂,共十幂,乘乙袤」;[(70+3 × 350) × 70+6

× 315 × 70] × 70=14749000 稱為「四率,從立方實,即乙一廣差袤,三下廣袤 各為廣,乘乙高袤為高之四幂。甲六中廣袤為廣,乘甲高袤為高之六幂,共十 幂,乘乙袤」。28

3.3 第三術

假令築隄,西頭上、下廣差六丈八尺二寸,東頭上、下廣差六尺二寸,東 頭高少於西頭高三丈一尺,上廣多東頭高四尺九寸,正袤多於東頭高四百七十 六尺九寸。甲縣六千七百二十四人,乙縣一萬六千六百七十七人,丙縣一萬九 千四百四十八人,丁縣一萬二千七百八十一人。四縣每人一日穿土九石九斗二 升。每人一日築常積一十一尺四寸十三分寸之六。穿方一尺得土八斗。古人負 土二斗四升八合,平道行一百九十二步,一日六十二到。今隔山渡水取土,其 平道只有一十一步,山斜高三十步,水寬一十二步。上山三當四,下山六當五,

水行一當二。平道踟蹰十加一,載輸一十四步。減計一人作功為均積,四縣共 造,一日役畢。今從東頭與甲,其次與乙、丙、丁。問給斜、正袤與高,及下 廣,并每人一日自穿、運、築程功,及隄上、下高、廣各幾何?

答曰:一人一日自穿、運、築,程功四尺九寸二分當作六分。 西頭高三丈四尺一寸,上廣八尺,下廣七丈六尺二寸。

28 引自李潢,《緝古算經考注》,郭書春主編,《中國科學技術典籍通彙》數學卷四(鄭州:河南 教育出版社,1993 年),頁 1236。

東頭高三尺一寸,上廣八尺,下廣一丈四尺二寸,正袤四十八丈,斜袤四十八 丈一尺。

甲縣正袤一十九丈二尺,斜袤一十九丈二尺四寸,下廣三丈九尺,高一丈五尺 五寸。

乙縣正袤一十四丈四尺,斜袤一十四丈四尺三寸,下廣五丈七尺六寸,高二丈 四尺八寸。

丙縣正袤九丈六尺,斜袤九丈六尺二寸,下廣七丈,高三丈一尺。

丁縣正袤四丈八尺,斜袤四丈八尺一寸,下廣七丈六尺二寸,高三丈四尺一寸。

這一道題目總共有 290 個字,是《緝古算經》全書中字數最多的一道題目。

3.3.1 求人到程功運、築積尺術

求人到程功運、築積尺術曰:置上山四十步,下山二十五步,渡水二十四 步,平道一十一步,踟蹰之間十加一,載輸一十四步,一返計一百二十四步。

以古人負土二斗四升八合,平道行一百九十二步,以乘一日六十二到,為實。

却以一返步為法。除,得自運土到數也。又以一到負土數乘之,却以穿方一尺 土數除之,得一人一日運功積。又以一人穿土九石九斗二升,以穿方一尺土數 除之,為法,除之,得穿用人數。復置運功積,以每人一日常積除之,得築用 人數。并之得六人,共成二十九尺七寸六分。以六人除之,即一人程功也。

李潢根據王孝通術文的解題過程:一趟來回的步數為(40+25+24+11)

×10

11+14=124。一天能搬運的趟數為 124

62 192

= 124 11904

=96。一人一天能搬運 的土方為 8

96 48 . 2 

= 8 08 .

238 =29 . 76 立方尺。一人一天能挖掘的土方為 8

2 . 99 =

12 . 4 立方尺。挖掘 29 . 76 立方尺的土方需要人數為 4 . 12

76 .

29 =2 . 4。填築 29 . 76

立方尺的土方需要人數為29 100

76 ÷11 130

58 = 100 2976×

1488 130 =

14880 38688

=2 . 6。合計一 天完成搬運、挖掘和填築29 . 76 立方尺的土方需要人數為 1+2 . 4+2 . 6=6。

∴ 一人一天能搬運、挖掘和填築的土方為 6

76 .

29 =4 . 96 立方尺=4 立方尺 9 立方寸 6 立方分。

3.3.2 求隄上、下廣及高、袤術

求隄上、下廣及高、袤術曰:一人一日程功乘總人為隄積。以高差乘下廣 差,六而一,為鼈幂。又以高差脫乘字小頭廣差,二而一,為大臥壍頭幂。又半 高差乘上廣多東頭高之數,為小臥壍頭幂。并三幂,為大小壍鼈率。乘正袤多 小高之數,以減隄積,餘為實。又置半高差,及半小頭廣差與上廣多小頭高之 數,并三差,以乘正袤多小頭高之數。以加率為方法。又并正袤多小高、并上 廣多小高及半高差,而增之兼而增之兼四字衍文半小頭廣差加之為廉法,從。開 立方除之,即小高。加差即各得廣、袤、高。又正袤自乘、高差自乘,并,而 開方除之,即斜袤。

李潢依據《九章算術》商功篇的古法,29將築隄切割成一個平隄和一個羨 除,我們再把羨除切割成一個壍堵和一個鼈臑。小頭就是東端,小高就是東端 的高。首先,我們先假設小高為x 尺,則西頭高為 x+31 尺,上廣為 x+4 . 9 尺,正袤為x+476 . 9 尺,東頭下廣為 x+4 . 9+6 . 2 尺,西頭下廣為 x+4 . 9

+68 . 2 尺。隄積為 4 . 96 × (6724+16677+19448+12781)=4 . 96 × 55630=

275924 . 8 立方尺。

x+476.9 x+4.9

x

x+4.9+68.2

x+31

x+4.9+6.2 西

圖 3.3.2.1

於是,依據「九章求隄積術:并上下廣而半之,以高乘之,又以袤乘之,

即積尺。」30我們得到一個平隄體積=

   

2

2 . 6 9 . 4 9

.

4   

x

x × x × (x+476 . 9)

29 參閱《九章算術》,郭書春、劉鈍點校,《算經十書》(台北:九章出版社,2001 年),頁 129。

30 引自《九章算術》,郭書春、劉鈍點校,《算經十書》(台北:九章出版社,2001 年),頁 129。

= 2 16 2x

× x × (x+476 . 9)=(x+8)x(x+476 . 9)。

圖 3.3.2.2

接著,我們得到一個壍堵體積=

   

2

31 2 . 6 9 . 4 9

.

476    

x

x

  

2

1 . 11 9

. 476 31xx

圖 3.3.2.3

再來,我們得到一個鼈臑體積=

 

6

31 62 9 .

476  

x

 

6 9 . 476 1922 x

圖 3.3.2.4

綜合以上圖形和數學算式,我們將得到以下結果:

1 平隄體積+1 壍堵體積+1 鼈臑體積=隄積,

1922x+152766 . 9+

6 (6724+16677+19448+12781)=4 . 96 × 55630=275924 . 8 立方尺。鼈幂為

6

=275924 . 8-(234658.645+158 . 9+

6

3.3.3 求甲縣高、廣、正、斜袤術

求甲縣高、廣、正、斜袤術曰:以程功乘甲縣人,以六因取積。又乘袤幂,

以下廣差乘高差,以以當作為法,除之,為實。又并小頭上、下廣,以乘小高,

三因之,為垣頭幂。又乘袤幂,如法而一,為垣方。又三因小頭下廣,以乘正 袤,以廣差除之,為都廉,從。開立方除之,得小頭脫袤字即甲袤。又以下廣差 乘之,所得此二字衍文,以正袤除之。所得,加東頭下廣,即甲廣。又以兩頭高 差乘甲袤,以正袤除之,以加東頭高,即甲高。又以甲袤自乘;以隄東頭高減 甲高,餘自乘,并二位,以開方除之,即得斜袤。求高廣以本袤及高廣差求之

以上十二字衍文。若求乙、丙、丁,各以本縣人功積尺,每以前大高、廣為後小 高、廣。凡廉母自乘為方母,廉母乘方母為實母。

自注:此平隄在上,羨除在下。兩高之差即除高除即羨除之省文,下同。其除 兩邊各一鼈臑,中一壍堵。今以袤再乘積當作再乘六因積,廣差乘高差而一,得 截鼈臑袤再脫自字乘為立方一。又壍堵袤自乘為幂一。又三因小頭下廣,大大當 作以袤乘之,廣差而一,與幂為高,故為廉法。又并小頭上、下廣,又三之, 下當有以乘小頭高,為頭幂之文,意同六除當作六除幂。然此頭幂本乘截截字衍文袤。

又袤再乘之,差相乘而一。今還依數乘除一頭當作袤幂,為從。開立方除之,得 截袤為廣此下當有故為方法之文

首先,我們先假設分派給甲縣築隄的正袤為 y 尺,則甲縣築隄兩頭的高差 為480

31y 尺,甲縣築隄兩頭的下廣差為 480 62y

尺。甲縣隄積為4 . 96 × 6724=

33351 . 04 立方尺。

y 8

3.1 34.1

76.2 14.2

480

圖 3.3.3.1

我們模仿前術的作法,可以推得下列結果:

3+10224 y2+767232 y=743620608,做開帶從立方得 y=192。

李潢在最後加入了自己的「還元法」:[(192 × 31+10224) × 192+767232] × 192=[(5952+10224) × 192+767232] × 192=(16176 × 192+767232) × 192=

(3105792+767232) × 192=3873024 × 192=743620608,以表示此答案正確無 誤。所以我們得知:甲縣築隄的正袤為192 尺=19 丈 2 尺,下廣為 14 . 2+

尺=19 丈 2 尺 4 寸。

在這一術的後面注文,還留下劉衡鄉人揭廷鏘以西方開方法增補的兩算草 圖解,與李潢的體例不合。31在羅士琳的《疇人傳續編》第四十九卷〈李潢傳〉

中有提到,現引數語如下:

惜其第三術羼列西法開方兩算草,與侍郎通體義例不協,不解何意,因思 此蓋揭某妄增之草,方伯芟之未盡耳。余恐世支讀侍郎書者,以此議侍郎,故 特表白之。

3.3.4 求隄都積術

求隄都積術曰:置西頭高,倍之,加東頭高,又并西頭上、下廣,半而乘 之。又置東頭高,倍之,加西頭高,又并東頭上、下廣,半而乘之。并二位積,

以正袤乘之,六而一,得隄積也。

此術李潢原稿只留有王孝通術文,並未留下注文和解題過程,而是由其學 生劉衡按照他所留下的注釋抄本來補之,羅士琳認為「原稿奪注,劉君依例補 之可也」。32現將劉衡補充注文抄錄於下:

劉衡謹案:立方上下高廣如一,故以一邊自乘,再乘得積。若邊數不齊,

則必齊其不齊,以致其齊,乃可相乘得積。一面不齊者,止須兩邊相并折半即 齊。若此隄積各邊不齊,而東西高為最,非僅兩邊相并折半之法所能齊也。故 必兩相互易,各三其數,始可致齊以求積。西高倍之,二數也,加東高,則三 矣。東高倍之,二數也,加西高,則三矣。東三西三并之,則二三而六矣。各 以取齊之廣乘之,得六幂,以袤乘之,得六積,故六而一得積。33

31 參閱李潢,《緝古算經考注》,郭書春主編,《中國科學技術典籍通彙》數學卷四(鄭州:河南 教育出版社,1993 年),頁 1251-1253。

32 引自羅士琳,〈李潢傳〉,《疇人傳續編》第四十九卷。

33 引自李潢,《緝古算經考注》,郭書春主編,《中國科學技術典籍通彙》數學卷四(鄭州:河南 教育出版社,1993 年),頁 1253。

=16516 . 8+105648+153760=275924 . 8 立方尺。

筆者已經分析完《緝古算經考注》卷上的三道題目。藉由李潢詳細的注文 說明、解題過程和筆者揣摩的圖解,並儘可能地使用現代數學符號和算式來做 輔助,相信可以幫助大家更了解《緝古算經》艱深難懂的內容。由此可見,李 潢的《緝古算經考注》真是我們學習《緝古算經》最快的入門途徑,也是最佳 的參考書籍。現在,筆者將帶領大家進入第四章,繼續為大家分析《緝古算經 考注》卷下的十七道題目。

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