本卷的內容與《同文算指》前編下卷大致相同,都是談論「奇零運算」的 部分,「奇零運算」就是分數的運算,而分數的筆算寫法和現在的表示法正好相 反,是「分母在上,分子在下」,例如:
7
4
表示為4
7
。全文共分成十一部分,後 附「鋪地錦」、「洛書算」兩種算法。一、奇零列位法
「奇零者,不盡數也,加減乘除,皆有奇零,惟除為多耳,以法命之曰,幾分 之幾,除數為母,列上,零數為子,列下。」奇零以除法除有餘的情況來看,即 現在所謂的「分數」,只是表示法不同而已,如下題。
式:有實四十六,法七,用數六,除四十二,尚實四,命之曰七之四,
七列上,四列下。
二、奇零別多寡法
「母同子異,別在子,子同母異,別在母,俱異者,別在子母也。」以下就分 子、分母的異同,分成三種情況來說明分數的比較大小。
(一)母同式:分數同分母時之大小比較,如下題。
式:奇零有二,一曰七之三,一曰七之四。
術:「辨其孰多孰寡,今母數等矣,但據子數別之,子多者為多,
子少者為少耳。」分母相同分子越大,其值越大,故「
7 3 7 4 >
」。(二)子同式:分數同分子時之大小比較,如下題。
式:如二分十之一,得五,三分十之一,止得三三耳,當以母 數少者為多。
術:「若子數相等,母數不等者,其母數小,子數反大;母數大,
子數反小。」分子相同分母越大,其值越小,故「
2 1 1 < 3
」。(三)子母俱異式:分子和分母都不同的分數之大小比較,如下題。
七 四
七 七 四 三 此多 此少
三 二 一 一 半為少 子數不及母之 為多 子數得母之半
稍 差 四一 二 二○ 一
二乘二十得四十為少 一乘四十一得四十一為多 差 遠
八 三 六 二 十八為多 三六乘得 十六為少 二八乘得
相 同 一六 四 一二 三
三乘十六四乘十二皆四十八
用現在的符號表示即(1)差遠:由
3 × 6 > 2 × 8
,知「
12
「
9
試母:12÷3=4,12÷4=3;(ii)試子:17-8=9,17-9=8;(iii)
七 七
又試:8÷4=2,9÷3=3。
(一)分數的乘法
十一、重零除盡法
「歸除不盡曰奇零,然有原數內,本來先帶奇零者,是大奇數內,又有小奇 數也,若欲除之使盡,當先歸之使一,列小奇於右,列大奇於左,兩母相乘,為 總母,又以小奇母乘大奇子,倂入小奇子,為共子,此即是除盡之數。」重零除 盡法即「繁分數的除法」,共有三式,茲以「大奇內有小奇式」為例說明如下。
大奇內有小奇式:四人分一十五零三之二,其不盡者,整三零三之二也,三之二 為小奇,四之三為大奇,兩母乘得十二,為共母,小奇母乘大奇子,得九,倂小 奇子二,為十一,作共子,是一十二之一十一為除盡數也。
依題意即「
12 11 4
3 2 3 3 4
3 3 2
× = +
= ×
」。3.3.4 籌算
這裡的籌即納皮爾算籌,與我國傳統算籌完全不同,是對數發明人納皮爾
(J.Napier,英國數學家,1550-1617 年)於 1617 年發明的。2515 世紀後,「格 子算法」通行於中亞細亞及歐洲,納皮爾籌便是根據了「格子算法」的原理,但 與格子算法不同的是它把格子和數字刻在「籌」上,這便可根據需要拼湊起來計 算。籌算是經由傳教士羅雅谷傳入中國的,《崇禎曆書》收入的《籌算》(1628 年)即羅雅谷所著,《籌算》一書中便介紹了這種納皮爾籌算,26本卷的內容應 源自這本書。27其內容有「九籌」、「開方籌」的簡介,及籌算的「乘法」、「除法」、
「開平方法」、「開立方法」。茲分別說明如下:
一、九籌
如圖 3.7,納皮爾算籌一至九每籌各分 9 格,
每格斜分為 2。個位數寫於斜線上角,十位數寫於 斜線下角。第一籌正面寫一至九,第二籌寫一至 九各數 2 倍的數,第三到第九各籌中分別寫一至 九各數 3 倍至 9 倍的數。應用納皮爾籌可以把乘 除法變為加減法,是一種非常簡便的計算工具。
圖 3.7 納皮爾算籌28
25參照勞漢生著,王渝生、劉鈍主編《中國數學史大系—珠算與實用算術》,頁 98。
26參照李儼、杜石然著《中國古代數學簡史》,頁 246。
27四庫全書簡明目錄中提到方中通之「筆算、籌算、尺算採《同文算指》及《新法算書》」,而《崇 禎曆書》是《新法算書》的前身。
28圖片來源:姜椿芳總編《中國大百科全書-數學》(北京:中國大百科全書出版社,1994 年),
插圖頁 11。
大 小 四 三 三 二
除盡數 一二 一 一
二、開方籌
「籌有二,曰平方,自乘之還原也,
故用自乘之數。曰立方,自乘再乘之 還原也,故用自乘再乘之數。」開方 籌可分為「平方籌」與「立方籌」兩 種,如右圖。
三、乘法
籌算的乘法運算是先依據實數(被乘數)每一位數字找到其對應的籌並列(即 數字 n 找第 n 號籌),再以法數(乘數)第幾位即查第幾格的原則,並將「平行 四邊形格」內的數合併成一數,最後利用筆算加法就可以求岀所得數。籌算乘法 共分成「一位法式」、「二位法式」、「籌內斜方有○無數式」、「籌內斜方併數進十 式」和「用零籌式」五式,茲舉兩式來說明如下。