第三章、十七與十八世紀韓國勾股術之內容分析
十五世紀末印度航線被發現之後,西方商人與傳教士陸續的來訪東方,西洋 文物不斷的傳入,使得東方文化受到西方文化的衝擊,而當時的朝鮮因為海禁的 關係,仍無法與西洋人有接觸的機會。到了十七後期世紀時,借由中國的書籍及 商人,將西方文物傳入朝鮮,這種外來文化的刺激,雖未能馬上震撼強勢的儒教 文化,但也形成新的社會張力。早在宋、元(960~1368)時期,《九章算術》、《算學 啟蒙》及《楊輝算法》三書即由中國傳至朝鮮,在 1419~1450 年期間,朝鮮將上 述三書加以復刻。
1在十八世紀朝鮮英、正二祖期間,正是清朝乾隆盛世,書籍的 流傳更為快速,清朝賜朝鮮國書籍共三次,朝鮮文人對於書籍的搜購不遺餘力。
他們購買的方式為(一)隨現隨買,(二)預先開書目,按目購求,一次不得,繼續為 之,使得優秀的文人輩出。
2《韓國科學技術史資料大系•數學篇》(1)到(9)中,所提到的編著者,只有慶 善徵及洪正夏是「中人」算學者,慶善徵著有《默思集算法》及《詳明數訣》 ,崔 錫鼎《九數略》的參考書目中,唯一引用的東算的東算書籍為《默思集算法》 。洪 大容所著的《籌解需用》中,就引用慶善徵所著的《詳明數訣》(已佚)。邊彥廷所 著的《籌解實用》中,就引用慶善徵所著的《詳明數訣》及朴繘的《數原》 。慶善 徵的算學成就和著作,在東算形成的整備期,確實有深遠的影響。
3本章主要討論十七、十八世紀韓國的勾股術,在這裡主要討論六本文本,它 們是在這時期中,勾股互求部份論述較多者:趙泰耇的《籌書管見》 、洪大容的《九 一集》與作者不詳的《東算抄》 、洪正夏的《籌解需用》與邊彥廷的《籌解實用》、
以及黃胤錫的《算學入門》 ,比較分析其中的體例與算法,借此來了解韓國勾股術 的風貌,進而對於其內容進行評論。
第一節、《籌書管見》中勾股術之分析 一、趙泰耇的生平與著作
趙泰耇 (1660-1723) 字德叟,號素軒,又號霞谷,楊州人氏。他出身兩班 貴族,父親趙師錫 (1623-1693) 曾擔任右議政。他在肅宗九年 (1683) 成為生員,
並在肅宗十二年 (1686) 別試文科丙科登第。
4他於肅宗三十六年 (1710)擔任赴清 _____________________
1、 參閱杜石然主編, 《李儼錢寶琮科學史全集》第八冊,頁 561。
2、 參閱張存武, 《清代中韓關係論文集》,頁 318~319。
3、參閱李建宗, 《朝鮮算學家•慶善徵《默思集算法》初探》,國立臺灣師範大學數學系教學碩士
班碩士論文,2003 年,頁 119-120。
之冬使,結果,因表咨文所盛櫃在玉田縣夜宿時被偷,遂被罷官;趙泰耇在肅宗 三十八年回任工曹判書與戶曹判書,戶曹更是管轄中人算學者的教育養成機關。
5肅宗四十三年,他又升任右參贊,景宗即位 (1720),他更升任右議政,而成為少 論派領袖。他與『少論』同仁為了皇位繼承之黨爭,與『老論』四大臣金昌集,
李健命,李頤命,與趙泰采衝突對立,老論一派不是被賜死就是流放,此即所謂
『辛壬士禍』 。
6最後,英祖即位 (1724),老論派重新掌權,趙泰耇身後甚至被追 奪官爵。
7趙泰耇到底如何借由『九章』 ,來呈現代表朝鮮『儒學明算者』之數學觀,
由其「跋文」知:
數所以盡物變而居六藝之一。禮言十歲學書計,周官鄉大夫賓興賢能、藝班 於德,行三代教法,概可知矣!是故孔門七十子,皆成德達材之士,而必稱 身通六藝。孔子為委吏,亦曰會計,當而已矣!可見不通乎此,不足以成材 而適用,顧豈可之而不講哉?!
這裡道出中國儒家孔子與數學的關係,趙泰耇指出算學不過是儒家六藝,但是若 不能通算學,則無法『成材而適用』 ,故算學不可不通!
我東藝學鹵莽,於今為甚,世之學士不以為事或不識乘除為何物,其貿貿可 慨也。沈君□而未弱冠,留意於此,患僻居無書,思有以啟發憤悱而不可得,
餘乃為一冊子,粗述乘除諸法、九章諸問,載其切於日用、開於理致者,又 ____________________
4、參考川原秀城 (1998)。又「別試亦名重試,國有慶事,則每十年一次為堂下官重考之考試。」
引蔡茂松 (1995),頁 227-228。
5、簡江作 (1998),頁 249, 254。有關朝鮮數學人才養成教育,應以李朝世宗(1418-1450 在位)時 期建制最為完備。根據《李朝世祖實錄》世祖六年 (1460) 六月辛酉條記載: 「世宗,概念立法 之未明,博求曆算之書,幸得大明曆、回回曆、授時曆通軌及啟蒙、楊輝全集、捷用九章等書。
然書雲觀、習算局算學重監等,無一人知之者。於是,別置算法校正所,命文臣三四人及算學 人等,先習算法,然後推求曆法,數年之內,算書與曆理,皆能通曉。然又慮未傳後世,又設 曆算所,訓導三人,學官十人,算書曆經,常時習熟,每日置簿,每旬取才,考其勤慢,獎懲 鍊業,故知算法者,相繼而出。」
6、景宗朝,王多病無子,於是依「老論派」金昌集(領相) 、李健命(左相)等人的建議,冊封「世 弟」(英祖)代理國政;而柳鳳輝、趙泰耇等「少論派」,則猛力反對,而將金昌集等人流配,
後以叛逆論罪處死。此變,正當景宗元年辛丑至二年壬寅之間,故稱「辛壬士禍」 。後來少論派 的勢力,在英祖時也屢遭挫折。因此英祖身經數度黨爭慘禍,痛感其害,乃禁止一般士類上疏 論政以及是非國事,並兼用「老、少」兩派,以期調和,此即英祖所謂的「蕩平策」 。英祖之孫 正祖,承繼此意,努力「蕩平」 ,亦未重演往日的慘禍。參考李丙燾著(許宇成譯) , 《韓國史大 觀》,頁 358~359。
7、參考川原秀城 (1998)。
恐初學徒得其法不知其理,則有行不著、習不察之患,於是作〈九章問答〉,
演為圖說,以附其後,名之曰《籌書管見》 ,庶幾開卷有得,事半而功倍也。
然此特其蹊逕戶牖耳,非以為足於此,而無用它求也。唯可因此權輿博洽群 書,融貫而會通焉耳。
而趙泰耇又鑑於朝鮮算學的落後,遂撰此書,以〈九章問答〉來彰顯問題的重要 性,並附上圖形,以便了解,進而融會貫通群書。
靜而試於餘力學問之暇、觀玩游泳於此,以適乎情而不為其所役,則所以防 閑外誘、維持此心者,將見其得力矣!故或不然,而徒欲以一藝之能自多而 目命,則是子夏所謂小道可觀,而致遠則泥者,非愚所以纂成是書之意也。
戊戍菊秋素軒書。
8對他來說,算學是可以『防閑外誘、維持此心』 ,就值得讓他自己『操六觚譚藝藪』
了。由『跋文』中所稱的『戊戌菊秋素軒書』 ,則本書成書於 1718 年。
趙泰耇在《籌書管見》書末,就列舉了東國明算法者如:崔致遠,南忠景、
黃喜、徐花潭、李退溪、李栗谷、金始振、任濬、朴繘、慶善徵以及崔錫鼎等人。
9
對於世宗朝盛極一時的《楊輝算法》與《算學啟蒙》 ,
10及民間數學家的《九章算 法比類大全》(1450 年)與程大位的《算法統宗》(1592 年)應該是很熟悉才是。
11金 始振(1618~1667)於 1660 年重刊的《算學啟蒙》,對於十七世紀之後的朝鮮數學,
當然影響深遠,慶善徵的《默思集算法》 、洪正夏的《九一集》與趙泰耇的《籌書 管見》都是很好的例證。
二、 《籌書管見》的體例、結構與勾股術的內容分析
《籌書管見》是一本寫本,此一書名見諸於第一節〈數名〉前的首頁第一行。
在首頁之前,則有〈目錄〉 ,其中列出了不分章的三十七節。前二十四個中有關勾 股的部份為〈勾股名義〉 ,後十三節為〈九章名義〉 , 〈方田〉 (24), 〈粟布〉(24),
〈衰分〉(11), 〈少廣〉(27), 〈商功〉(31), 〈均輸〉(7), 〈盈朒〉(10), 〈方程〉(10),
〈勾股〉(18) 以及〈九章問答〉 ,則是全書的主體部分。上述各節之後括號內之阿
____________________
8、金容雲, 《籌書管見》 ,收入《韓國科學技術史資料大系•數學篇(2)》 ,(漢城:驪江出版社,1995),
頁 195。
9、同上,頁 197。
10、李朝世宗時期的『算學取才之經書諸藝數目』 ,根據《世宗實錄》卷四十七(世宗十二年三月 戊午,1430)的記載,就包括了高麗時代的《九章算術》、《綴術》、《三開》與《謝家》,以及
《詳明算法》 、《算學啟蒙》 、《楊輝算法》 ,《五曹算經》與《地算》 。請參考川原秀城 (1998)。
11、金容雲、金容局, 《韓國數學史》(日文版),楨書局,1978,頁 159。
拉伯數字表示題數。由於這九章總題數 162 遠少於中國《九章算術》,
12所以,作 者所選擇的題目,一定有其特殊考量。由〈勾股名義〉起, 〈九章問答〉為結束,
可見趙泰耇撰寫此書的目標是為了幫助初學者學習《九章算術》及其相關的內容。
書本最後的〈九章問答〉共有六十條,以自問自答形式呈現,其內容乃是針對前 述九章問題的解法,提出說明或評論,應能反映趙泰耇的數學素養。按出現順序,
第一則說明『九章名義』 ,第五十∼五十七條是關於『勾股』 。
此文本有關於勾股術的部份有〈勾股名義〉16 條,它是介紹與勾股問題有關 的數學名詞之約定, 〈勾股章〉18 題 以及〈九章問答〉第 50~57 條。其中〈勾股 名義〉 : 「直曰股,橫曰勾,斜曰弦,勾股相乘折半曰勾股積,勾自乘曰勾冪,股 自乘曰股冪,弦自乘曰弦冪,勾股相併曰勾股和,勾弦相併曰勾弦和,股弦相併 曰股弦和,弦併勾股曰弦和和,勾減股曰勾股較,勾減弦曰勾弦較,股減弦曰股 弦較,弦減勾股和曰弦和較,勾股較減弦曰弦較較, 「弦與勾股較和曰弦較和」」 。
〈勾股名義〉的內容與中算文本中,與吳敬《九章算法比類大全》(1450 年)、
13
楊輝《詳解九章算法》(1261 年)的〈勾股生變十三名圖〉 、
14程大位《算法統宗》
(1592 年)的〈勾股名義生變一十三名〉均相同,
15而此書的〈勾股名義〉則增加了 勾股積、勾冪、股冪及弦冪,減少了弦較和,共有十六種情形。而〈勾股名義〉
這個說法最早出現在顧應祥的《勾股算術》(1533 年)中。
16金容雲在《籌書管見》
(1718)書前,有提到口訣是參考《詳明算法》(1373)及《算法統宗》(1592),由此 可知〈勾股名義〉的部份可能是參考自《算法統宗》 。
籌書管見》 『勾股』章共有 18 題,如下表所示:
題號 名目及條件 術曰 勾股數 1.2.3 勾股弦互求
已知 a,b;
已知 a,c;
已知 b,c;
c= a2 + b2
b= c2 − a2
a= c −2 b
2
b= c2 − a2
a= c −2 b
2
a= c −2 b
2
(3,4,5) (3,4,5) (3,4,5)
____________________
12、 《九章算術》共有 246 個問題。參考郭書春 (1998)。
13、吳敬, 《九章算法比類大全》 ,收入郭書春主編《中國科學技術典籍通彙》數學卷第二分冊,頁 270。
14、楊輝, 《楊輝算法》,收入郭書春主編《中國科學技術典籍通彙》數學卷第一分冊,頁 974。
15、程大位, 《算法統宗》收入郭書春主編《中國科學技術典籍通彙》數學卷第二分冊,頁 1364。
16、顧應祥, 《勾股算術》,收入郭書春主編《中國科學技術典籍通彙》數學卷第二分冊,頁 976。
4.5.6.
7
勾股與諸較及諸和求勾股弦 已知 a,c-b;
已知 b,c-a;
已知 b,c+a;
已知 a,c+b;
c+b= c b a
−
2
c+a= c a b
−
2
c-a= c a b
+
2
c-b= c b a
+
2
(3,4,5) (3,4,5) (5,12,13) (3,4,5)
8. 勾弦和、勾弦較求勾股弦 已知 c+a,c-a;
b= ( c + a )( c − a ) (5,12,13)
9. 勾、股求容方 已知 a,b
s= a b ab
+ 10.11. 比例勾股
12. 勾、股求容圓徑
已知 a,b,c 圓徑=
c b a
ab + +
× 2
4 1 (3,4,5)
13.14. 勾與股弦差求股
已知 a,c-b c+b=
b c
a
−
2
(3,4,5) (5,12,13) 15.16. 立表測望
17.18. 勾、股、弦求面積 已知 a,b,c
(3,4,5)
其中用(3,4,5)者有 1~5、7、12、13、17、18 十題,(5,12,13)者有 6、8、14 三題,趙泰耇用最簡易勾股數字來表達勾股術中的意義,解法也都是利用中算的 古法求作,其中包含八種題型及測量題,前七種題型與《九章算術》及《九章算 法比類大全》均相同, 「弦與勾股和較求勾股」未被列入, 「勾弦和較求勾股弦」
(題 8)是新增,
17立一表、立二表三角測量問題(如題 15、16) ,以及已知直角三角 形三邊長,求其面積之問題(題 17、18) 。而本章也附錄了幾個圖形,其中最後四 題之附圖還相當複雜,
18但作者並未提供『勾股定理』之圖形證明。第 10 題附有
『歌訣』 ,第 15 題附有『解曰』,第 16 題『隔海望山』引『楊輝曰』,
19其他的類
______________________
17、參考附錄(一)
18、同 8,頁 116-119。
型都未見於《九章算術》 『勾股』章。以下為第 15 題的圖形及解法,圖形並不是 很正確,但仍然可以看出趙泰耇的解題方法。
15、今有立木,不知其高,從木根退至 二十五尺,立一表,表高九尺,從 表退五尺,復立短表高三尺,人目 著短表端望木梢與前表端齊平,問 木高?
荅:三十九尺。
術曰:置前表距木遠二十五尺為大句,
前表減後餘六尺為小股,以乘大 句為實,以兩表間五尺為小句以 除實得大股三十尺即表上之高 也,加表高三十九尺。
現代的解法:
若大句 a=25 ,
小股 mb =9-3=6,小句 ma=5,
則 30 5
6 25 × =
× = ma
mb
a =b
木高=30+9=39
解曰:勾股之法以二段求一段,此只有 句,而無弦、無積不可以求股 也,故退作小句股,其形與大句 股相似,以異乘同除求之得大 股。
另解曰:以直形補成倒順兩句股,則弦之 內外各有直積一段兩積相同,以小 股除之得大句,小句除之得大股。
以小股乘二十五尺為容方積,以小 句為餘句除之得餘股。
這裡他把把小句看成餘句,則小股× 大 句=容方積,容方積/餘句=餘股。趙泰耇在 這裡先說明:勾股弦法是已知二段求一段,但這裡只有句,沒有弦及句股積,故 用大小相似句股形求得大股。上圖為文本中的圖形,圖形並不是很正確,但可以 看出來他想用圖形來幫忙解題。
而楊輝《詳解九章算法》的基本題都是用(8,15,17),而趙泰耇則是熱愛(3,
4,5)。 《九章算法比類大全》 「卷九」一開始是勾股弦互求三種算法,再來是勾股 弦圖、勾股生變十三名圖、古問二十四問、比類二十九問以及詩詞四十八問,比
____________________________
19、 《籌書管見》〈勾股〉第 15 題與楊輝《續古摘奇算法》之『遙望木竿』3 題相同。後者收入《楊
輝算法》(本書含《乘除通變本末》,《田畝比類乘除捷法》與《續古摘奇算法》),見郭書春
(1993),頁 1113-1116。
類前五題的數字是(27,36,45)即(3,4,5)來處理,由以上的資料顯示,趙泰耇《籌 書管見》的「勾股章」部份,可能是以《九章算法比類大全》為主要的參考文本。
以討論『勾股』章。在第五十條中,趙泰耇利用兩個圖形來解釋本章題 1-8 的 解法,這裡包括了勾股定理與『勾弦和』 , 『勾弦較』 ,求股等等所謂的『勾股之術』 。
20
針對『勾股容方』 (本章題 9)與『勾股容圓』(本章題 12),趙泰耇所提供的兩 個圖形不具一般性,而且他的論述並未脫離圖形之特定關係,他顯然並未有效地 證明了勾股定理。以下為題 9 及題 12 的圖形及解法:
9、今有勾股容方,只云(句)二十一尺,
股二十九尺,問容方面?
荅:十二尺一寸八分。
術曰:句股相乘得倍積為實,并句股為 法除實。
解法:s=
b a
ab
+ = 12 . 18 29
21 29 21 =
+
×
12、今有勾股容圓,只云句九尺,股十 二尺,弦十五尺,問容圓徑幾何?
荅:六尺。
術曰:四倍句股積為實,并句股弦為法 除實。
解法:D=
c b a
ab + +
2 = 6
15 12 9
12 9
2 =
+ +
×
×
文本裡的(句)並未被寫出來,可能是筆誤。由他的術解知道,其實他所用的方法為 中國的古法,但圖形應是解題所畫的圖形。他顯然只訴諸『以圖明之』 ,但這兩個
_____________________
20、同 8,頁 179-180。趙泰耇所提供的兩個圖形不具一般性,而且他的論述並未脫離圖形之特定
指涉,所以,他顯然並未有效的證明了勾股定理。不過。他顯然只訴諸這兩個圖形,就同時為
本章題 1-8 的解法,提供了合理的說明。
圖形都迥異於史家所還原的劉徽附圖,
21或許是出自趙泰耇他的解題需要。
第五十三條問答是關於本章題 10:『方城求面,以餘勾餘股求城之半面,何 也?』趙泰耇不僅以圖形解說,而且還『以四率列之,其理尤明!』至於理論依 據,則是『形之相似,故可以彼此相求也。』
2210、今有方城不記廣狹,城之四面當中 有門,東門外直距三百六十步,有 一石人,自南門出行六十二步半,
見其立石,問城方幾步?
荅:三百步
術曰:以三百六十步為餘股,六十二步 半為於句,以餘勾餘股相乘為實 平方開之,得容方面,即城之半 廣也,倍之得全廣。 容方之積與餘 勾餘股相乘之積同也。
現代符號表示:
城邊長=2s s s b s
a − )( − ) = (
解法:
150 5 . 62 360
5 . 62 5 360
. 62
360
2=
×
=
⇒
×
=
⇒
= s
s s s
⇒ 2s=2×15=300
_______________________
21、關於數學史家所認定的劉徽證法附圖,參考郭書春 (1998),頁 466-472。
22、金容雲, 《籌書管見》 ,收入《韓國科學技術史資料大系•數學篇(2)》 ,漢城:驪江出版社,1995,
頁 183-185。22、同上,頁 188-192。
第五十五∼五十七條問答是針對〈勾股〉章最後一題,亦即第 17、18 題,其內容 如下:已知三角形三邊長,求其面積。由於趙泰耇所提供的解法,涉及求一邊上 的高之長,利用第五十四條的『勾股之術』 ,自是很容易理解。
23在第五十五條問 答中,解釋某一邊的高落在三角形內的情況:如銳角三角形,第五十六條問答中,
則是萬一這樣的高落在形外:如鈍角三角形,來說明其法理,但實質上是相同的。
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