第 3 章 《九章算術細草圖說》之內容分析(一)
《九章算術細草圖說》是以《九章算術》之體例為基礎,加上劉徽注、
1李 淳風注釋,
2即內容依序為「題目」 、 「答曰」 、 「術曰」 、 「劉徽注」 、 「李淳風注釋」;
另外,再加上李潢的「潢按」 、 「補圖」 、 「細草」 、 「說曰」所組成。
3李潢對於《九 章算術》中的每一個題目,都補上『細草』 ;
4另又適時加以『按』 、 『補圖』 、 『說 曰』 ,其中李潢在卷一、卷四、卷五、卷九這四卷中補了若干圖,這些圖比戴震 的補圖,是更準確的反應了劉徽、李淳風注的本意,且非常細緻,可以說是在古 圖失傳之後,人們所能看到最好的圖。
5如此一來,使得初閱讀《九章算術》者,
更加容易瞭解其內容。
由於《九章算術細草圖說》內容繁多,分為〈方田〉 、 〈粟米〉 、 〈衰分〉 、 〈少 廣〉 、 〈商功〉 、 〈均輸〉 、 〈盈不足〉 、 〈方程〉 、 〈句股〉等九個章節。本章先介紹〈方 田〉 、 〈粟米〉 、 〈衰分〉等三個章節,其餘待下一章再介紹。
在《九章算術細草圖說》中: 「按」主要是校勘或說明注文; 「圖」有為題 目補圖、為注補圖或為說曰補圖; 「細草」是根據《九章算術》術文及其劉徽注、
李淳風等注釋,列出演算過程;「說」是對《九章算術》術文與注文的文字逐句 解釋,或補充解釋細草,或是校勘。我們可以整理成下表所示:
按 補圖 說曰
內容
章節
說明 校勘 問 注 說
細草
(題目) 解釋術文、注文、
細草或校勘
方田 1 5 9 1 8 38 12
粟米 0 5 0 0 0 46 30
衰分 2 3 0 0 0 20 22
少廣 1 3 0 0 24 24 4
商功 0 17 27 0 48 28 13
均輸 0 18 0 0 0 28 28
盈不足 0 8 0 0 0 20 7
方程 3 7 0 0 0 18 15
1
參閱本論文第二章。
2
參閱同上。
3
參閱同上。
4
「細草」就是數學題目的詳細計算過程。
5
參考郭書春主編, 《中國科學技術典籍通彙》數學卷第四分冊(鄭州:河南教育出版社,1993
年),頁 945。
句股 1 11 23 1 14 24 16
總計 85 155 246 147
3.1 方田
方田章內容有方田術、里田術、約分術、合分術、減分術、課分術、平分術、
經分術、乘分術、大廣田術、圭田術、邪田術、箕田術、圓田術、宛田術、弧田 術、環田術等,共計三十八問,本文在此各術皆舉一例探討。在《九章算術》原 文與劉徽注寫道: 「方田者以御田疇界域。」
6也就是說,在方田章探討的問題都 是與面積相關,或解決計算面積有關的方法。
3.1.1 方田術
由於《九章算術細草圖說》中通常相同方法的題目有二至數題,例如方田章 第一問、第二問都是方田術,而李潢為第二問補圖,因此,筆者跳過第一問,從 簡單的例子,方田章第二問長方形面積看起:
(二)題目:
7今有田廣十二步,從十四步,問為田幾何?
8荅曰:一百六十八步。 圖:從十四,廣十二。
9潢按:據注所云,則舊有圖而今亡矣,補之如后。
如圖:廣十二步,從十四步,相乘得一百六十八步。
106
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 1。
7
此處數字(二)為《九章算術細草圖說》方田章題目的原始排序,以下各題同此標示。
8
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 1。
9
此處縮小字體為劉徽注,以下各題同此標示。
10
此處標明「李潢補圖」者,為《九章算術細草圖說》李潢的補圖。例如: 「圖 3-1:方田(李
潢補圖)」 。以下各題同此標示。
圖 3-1:方田(李潢補圖)
術曰:廣縱步數相乘得積步。
11此積謂田幂。凡廣從相乘謂之幂。 臣淳風等謹按:
12經云廣從相乘得積步,注云廣從相乘謂之幂,觀斯注意,積幂義同。以理推之,固當不爾。
何則?幂是方面單布之名,積乃眾數聚居之稱。循名責實,二者全殊。雖欲同之,竊恐不 可。今以凡言幂者據廣從之一方;其言積者舉眾步之都數。經云相乘得積步,即是都數之 明文。注云謂之為幂,全乖積步之本意。此注前云積謂田幂於理得通復云謂之為幂繁而不 當,今者注釋存善去非,畧為科簡,遺諸後學。
以畝法二百四十步除之,即畝數。百畝為一頃。 臣淳風等謹按:此為篇端,故特 舉頃、畝二法。餘術不復言者,從此可知。一畝之田,廣十五步,從而疏之,令為十五行,
即每行廣一步而從十六步。又橫而截之,令為十六行,即每行廣一步而從十五步。此即從 疏橫截之步,各自為方。凡有二百四十步,為一畝之地,步數正同。以此言之,即廣從相 乘得積步,驗矣。二百四十步者,畝法也;百畝者,頃法也。故以除之,即得。
值得注意的是,此處李潢的按文是在方田章唯一用於說明注文,且編排順序 是在「答曰」之後, 「術曰」之前。而方田章其餘五處李潢按文,皆是校勘,且 都是編排於「術曰」之後, 「草曰」之前。另外,為方便對照,在下引「草曰」
右欄,筆者輔以現代數學計算符號說明之:
13草曰:置廣十二步於上位,又置從十 四於下位,上位有十步,至十,以上 一呼下一,一一如一,卽下一百於中 位,以上一呼下四,一四如四,卽於 中位下四十,退下位一等,收上位一 十,以上位二呼下位一,一二如二,
1. 求 14 12
×
2. 以 10×10=100 10×4=40 3. 2×10=20 2×4=8
11
方田術曰:廣縱步數相乘得積步。就是說明面積公式為長方形的長乘以寬, 《九章算術》方田 章皆以此公式為準則。
12
此處縮小字體為李淳風注釋。也就是若無標明何人所注,則為劉徽注;而若是李淳風所注釋,
前方都會寫上「臣淳風等謹按」來標明,以下各題同此標示。
13
在下引「草曰」右欄,筆者輔以現代數學計算符號說明之。後文相關處理,一概仿之。
卽於中位下二十,以上二呼下四,二 四如八,卽於中位下八,上下位俱收 中位,得一百六十八為積步,合問。
4. 100+40+20+8=168(中位)為所求。
由於方田術是整本《九章算術細草圖說》方田章最前面的部分,因此,李潢 不但書寫細草,還特別補上古代算籌的方法與型式,以解釋術文或注文,讓閱讀 者更能瞭解其中算法,由以下「說曰」可以得知:
說曰:古算用籌,《漢書》云:其算法,用竹徑一分長六寸,二百七十一枚 而成,六觚為一握。《孫子算經》云:凡算之法,先識其位,一從、十橫、
百立、千僵,千十相望,萬百相當,又云:六不積,五不隻,謂算籌也。其 乘式,則置實於上位,置法於下位,置乘得數於中位,其除式,則置實於中 位,置法於下位,置除得數於上位。《孫子算經》所謂,乘得在中央,除得 在上方是也。此為篇端,故詳書以存古式,後不復言者,從此可知。
143.1.2 里田術
《九章算術細草圖說》方田章第三問、第四問皆為里田術的題目,而李潢沒 有特別為任何題目補圖,筆者認為應是李潢覺得題目很簡單,算法與前面的方田 術相似,因此不必補圖。我們且看排序在前的第三題:
(三)題目:今有田廣一里,從一里,問為田幾何?
15荅曰:三頃七十五畝。
術曰:廣從里數相乘得積里。以三百七十五乘之,即畝數。 按:此術廣從里數 相乘得積里。故方里之中有三頃七十五畝,故以乘之,即得畝數也。
而為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置廣一里於位,展為三百步,
亦展從一里為三百步,以乘之,得九 萬步為實,以畝法二百四十步為法,
除之,得三百七十五畝,收為三頃七 十五畝,合問。
1. 廣 1 里=300 步 2. 從 1 里=300 步
3. 300 步×300 步=90000 步
24. 步 畝
240 375 90000
2= 5. 又 1 頃=100 畝 6. 故 375 畝=3 頃 75 畝
14
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 3。
15
引自同上。
我們可以發現,里田術比方田術多了「單位換算」的程序。筆者認為,李潢 對於單位的標示宜更加明確。例如:李潢的草曰中說三百步乘三百步,得九萬步。
此處宜寫成九萬積步,如此可以使閱讀者更加明瞭算式,也較不易產生誤解。
另一方面,此題術曰的方法是:1 里×1 里=1 里 ,又 1 里 =375 畝=3 頃 75 畝。但李潢的解法並沒有依照術曰的方法,亦可以算出相同的答案,因此李潢寫
《九章算術細草圖說》 ,決對不是僅僅對於《九章算術》的原文翻譯與解釋術文 或注文,而是有自己的想法,並加以驗證之,這一點我們可以由以下「說曰」得 知:
2 2
說曰:古者,三百步為里,以三百步自乘,得九萬步,如畝法而一,得三百 七十五畝。故注云,故方里之中,有三頃七十五畝也,術從簡易,以廣從里 數相乘得積里,以三百七十五乘之卽畝數,可省一通分,又省一除也。
163.1.3 約分術
《九章算術細草圖說》方田章第五問、第六問皆為約分術的題目,我們看第 五題:
(五)題目:今有十八分之十二,問約之得幾何?
17荅曰:三分之二。
約分 按:約分者,物之數量,不可悉全,必以分言之。分之為數,繁則難用。設有四分之
二者,繁而言之,亦可為八分之四;約而言之,則二分之一也。雖則異辭,至於為數,亦 同歸爾。法實相推,動有參差,故為術者,先治諸分。
術曰:可半者半之,不可半者,副置分母、子之數,以少减多,更相减損,
求其等也,以等數約之。 等數約之,即除也。其所以相减者,皆等數之重疊,故以等 數約之。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置分母十八於下位,置分子十 二於上位,副之,以上減下,下位餘 六,以餘六減副上,上位亦餘六,是 六為等數也,以等數六約十八,得三,
以等數六約十二,得二,是為三分之
1. 求 18 12 = 2. 18-12=6 3. 12-6=6
4. 此時找到等數 6
16
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 4。
17
引自同上。
二,合問。
5. 3 18 = 6 6. 2
12 = 6 7. 故
3 2 18 12 =
我們可以發現,原本方田章之前的題目都是計算面積,但此處卻先說乘法的 運算規則,實乃不得不說明,原因是乘法的運算,為解決之後的大廣田等等面積 問題之先備知識。
18又此處可以知道李潢飽讀經書,尤精算學。例如:方田術的「說曰」提到「 《孫 子算經》所謂,乘得在中央,除得在上方是也。」
19而約分術的「說曰」提到「張 邱建亦云:學算者,不患乘除之為難,而患通分之為難也。」
20如此也可以由戴 敦元撰《九章算術細草圖說》序中說: 「鍾祥李雲門先生,博綜群書,尤精算學,
推步、律呂,俱臻微妙。」
21得知李潢對算學的貢獻。
還有,李潢寫《九章算術細草圖說》時,應已看過整本《九章算術》原文,
並對術文與注文有所統整後,再補按、圖、草、說。且看下列亦是解釋注文的「說 曰」 :
說曰:注云:按,約分者,物之數量不可悉全者,全卽分母乘全之全,謂如 法而一,得全數也,不可悉全者,謂實不滿法,以法命之,是有分也。云:
先治諸分者,統約分、合分、減分、課分、平分、經分、乘分而言。張邱建 亦云:學算者,不患乘除之為難,而患通分之為難也。
22如此說明李潢在約分術的說曰中,已提到排序在後的合分術、減分術、課分術、
平分術、經分術與乘分術。亦說明李潢對《九章算術》原文先後順序的充分瞭解。
3.1.4 合分術
《九章算術細草圖說》方田章第七問、第八問、第九問皆為合分術的題目,我們 看第七題:
18
參閱本論文第 3.1.10 大廣田。
19
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 3。
20
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 5。
21
引自郭書春主編, 《中國科學技術典籍通彙》 ,頁四-947。
22
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 5。
(七)題目:今有三分之一,五分之二,問合之得幾何?
23荅曰:十五分之十一。
合分 臣淳風等謹按:合分者,數非一端,分無定準,諸分子雜互,羣母參差,麄細旣殊,
理難從一,故齊其眾分,同其羣母,令可相并,故曰合分。
術曰:母互乘子,并以為實。母相乘為法。 母互乘子;約而言之者,其分麄;繁 而言之者,其分細。雖則麄細有殊,然其實一也。眾分錯雜,非細不會。乘而散之,所以 通之。通之則可并也。凡母互乘子謂之齊,羣母相乘謂之同。同者,相與通同共一母也;
齊者,子與母齊,勢不可失本數也。方以類聚,物以羣分,數同類者無遠;數異類者無近。
遠而通體者,雖異位而相從也;近而殊形者,雖同列而相違也。然則齊同之術要矣:錯綜 度數,動之則諧,其猶佩觿解結,無往而不理焉。乘以散之,約以聚之,齊同以通之,此 其算之綱紀乎。其一術者,可令母除為率,率乘子為齊。 實如法而一。不滿法者,以 法命之。 今欲求其實,故齊其子,又同其母,令如母而一。其餘以等數約之,即得,所 謂同法為母,實餘為子,皆從此例。 其母同者,直相從之。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置三分、五分在右方,之一、
之二在左方,以右方分母五,乘左方 分子一,三分之一得五,以右方分母 三,乘左方分子二,五分之二得六,
并之,得十一為實,右方分母三、五 相乘得十五為法,實不滿法,以法命 之,為十五分之十一,合問。
1. 求 + = 5 2 3 1
2. 5×1=5 且 3×2=6 3. 5+6=11 為實(分子)
4. 3×5=15 為法(分母)
5. 所求為 15 11
我們知道,合分術其實就是分母不同的分數相加,原本的術文與注文對現代 一般人來說,或許不易看懂,但加上李潢的細草,便可一步一步依照李潢的算式,
得知算法與答案,如此一來,讓更多的人能閱讀《九章算術》這本中國古典數學 名著。另外,李潢亦寫「說曰」來解釋合分術注文如下:
說曰:注云:數同類者無遠,數異類者無近,同類、異類指分母言也。云:
遠而通體者,雖異位而相從也,近而殊形者,雖同列而相違也,異位、同列 指分子言也,謂分母同者,分子雖異位而相從,分母異者,分子雖同列而相 違也。云:其一術者,可令母除為率,率乘子為齊,除者,除同也,羣母相 乘,謂之同,以各分母除同為率,率乘各分子為齊,不言同者,省文也。
2423
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 6。
24
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 8。
3.1.5 減分術
《九章算術細草圖說》方田章第十問、第十一問皆為減分術的題目,我們看 第十題:
(十)題目:今有九分之八,減其五分之一,問餘幾何?
25荅曰:四十五分之三十一。
減分 臣淳風等謹按:諸分子、母數各不同,以少減多,欲知餘幾,减餘為實,故曰減分。
術曰:母互乘子,以少减多,餘為實,母相乘為法,實如法而一。 母互乘子 者知,以齊其子也,以少減多者,齊故可相減也。母相乘為法者,同其母也,母同子齊,
故如母而一,即得。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置九分、五分在右方,之八、
之一在左方,母互乘子,九分之八得 四十,五分之一得九,以少減多,餘 三十一為實,母相乘得四十五為法,
實不滿法,以法命之,為四十五分之 三十一,合問。
1. 求 − = 5 1 9 8
2. 5×8=40 且 9×1=9 3. 40-9=31 為實(分子)
4. 9×5=45 為法(分母)
5. 所求為 45 31
而減分術其實就是分母不同的分數相減,此時,我們發現在減分術中,李潢 並沒有寫「說曰」 ,筆者認為應是李潢覺得減分術與合分術觀念相近,因此,不 必再針對減分術寫「說曰」 。
3.1.6 課分術
《九章算術細草圖說》方田章第十二問、第十三問、第十四問皆為課分術的 題目,我們看第十二題:
(十二)題目:今有八分之五,二十五分之十六。問孰多?多幾何?
26荅曰:二十五分之十六多,多二百分之三。
課分 臣淳風等謹按:分各異名,理不齊一,校其相多之數,故曰課分也。
25
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 8。
26
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 9。
術曰:母互乘子,以少減多,餘為實。母相乘為法。實如法而一,即相多也。
臣淳風等謹按:此術母互乘子,以少分減多分。多與減分義同。唯相多之數,意共减分有 異,減分知,求其餘數有幾,課分知,以其餘數相多也。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置八分、二十五分在右方,之 五、之十六在左方,母互乘子,八分 之五得一百二十五,二十五分之十六 得一百二十八,以少減多,餘三,為 實,母相乘得二百為法,以法命實,
為二百分之三,卽相多也,合問。
1. 求 與 何數較大 25
16 8
5 ,且問兩數相
差多少?
2. 25×5=125 且 8×16=128 3. 128-125=3 為分子 4. 8×25=200 為分母 5. 故 較大
25
16 ,且兩數相差 200
3
此處,課分術與減分術相似,如李淳風所注釋: 「此術母互乘子,以少分減 多分。多與減分義同。」
27因此,李潢亦沒有特別寫課分術的「說曰」 。
3.1.7 平分術
《九章算術細草圖說》方田章第十五問、第十六問皆為平分術的題目,我們 看第十五題:
(十五)題目:今有三分之一,三分之二,四分之三。問減多益少,各幾何 而平?
28荅曰:減四分之三者二,三分之二者一,并,以益三分之一,而各平於十 二分之七。
平分 臣淳風等謹按:平分者,諸分參差,欲令齊等,減彼之多,增此之少,故曰平分也。
術曰:母互乘子, 齊其子也。 副并為平實。 臣淳風等謹按:母互乘子,副并為平實 者,定此平實立限,眾子所當損益,如限為平。 母相乘為法。 母相乘為法者,亦齊其子,
又同其母。 以列數乘未并者各自為列實。亦以列數乘法。 此當副并列數為平實,
若然則重有分,故反以列數乘同齊。 臣淳風等謹按:問云:所平之分多少不定,或三或 二,列位無常。平三知,置位三重;平二知,置位二重。凡此之例,一準平分不可預定多 少,故直云列數而已。 以平實減列實,餘,約之為所減。并所減以益於少。以 法命平實,各得其平。
27
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 9。
28
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 10。
而在約分術曰之後,李潢認為原術文注的部分有錯,因此,李潢寫按文為之校勘 如下:
潢按:注「此當副并列數為平實」,當作「此當副置列數除平實」。
29同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置三分、三分、四分在右方,
之一、之二、之三在左方,母互乘子,
三分之一得十二,三分之二得二十 四,四分之三得二十七,副并得六十 三,為平實,母相乘,得三十六為法,
以列數三乘未并者,三分之一得三十 六,三分之二得七十二,四分之三得 八十一,亦以列數三乘法,得一百八,
以平實六十三減列實七十二,餘九,
減列實八十一,餘十八,以等數九約 所餘,得一與二為所減,亦以等數九 約列實三十六,得四,并所減一與二 以加之,得七,又以等數九約法一百 八,為十二,以命之,是為減四分之 三者二,減三分之二者一,并以益三 分之一,而各平於十二分之七,合問。
1. 求 、 、 三數 4 3 3 2 3
1 ,各加減多少得算 術平均數為何?
2. 1×3×4=12 3. 2×3×4=24 4. 3×3×3=27
5. 12+24+27=63 為平實 6. 3×3×4=36 為法
7. 12×3=36 8. 24×3=72 9. 27×3=81 10. 36×3=108 11. 72-63=9 12. 81-63=18
13. 9÷9=1 且 18÷9=2 14. 36÷9=4
15. 4+1+2=7 16. 108÷9=12 17. 故
12 9 4 3 = ,
12 7 12
2 12
9 − =
18.
12 8 3 2 = ,
12 7 12
1 12
8 − =
19.
12 4 3 1 = ,
12 7 12
1 12
2 12
4 + + =
而此處,平分術與前面的課分術、減分術相似,因此,李潢亦沒有特別寫平 分術的「說曰」 。
29
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 11。而此處「此當副置列數除平實」,依照李 繼閔的《九章算術校證》 (台北:九章出版社,2002 年) ,頁 162,認為李潢的校改,大乖原意,
並改為「此當副併除之列數為平實」。但是依照郭書春的《匯校九章算術》 (台北:九章出版社,
2004 年) ,頁 40,認為是依李潢改而從之無誤。
3.1.8 經分術
《九章算術細草圖說》方田章第十七問、第十八問皆為經分術的題目,我們 看第十七題:
(十七)題目:今有七人,分八錢三分錢之一。問人得幾何?
30荅曰:人得一錢二十一分錢之四。
經分 臣淳風等謹按:經分者,自合分已下,皆與諸分相齊,此乃直求一人之分。以人數 分所分,故曰經分也。
術曰:以人數為法,錢數為實,實如法而一。有分者通之; 母互乘子者,齊其 子;母相乘者,同其母;以母通之者,分母乘全內子。乘,散全則為積分,積分則與分子 相通,故可令相從。凡數相與者謂之率。率者,自相與通。有分則可散,分重疊則約也。
等除法實,相與率也。故散分者,必令兩分母相乘法實也。 重有分者同而通之。 又以 法分母乘實,實分母乘法。此謂法、實俱有分,故令分母各乘全分內子,又令分母互乘上 下。
而在經分術曰之後,李潢認為原術文注的部分也有錯,因此,李潢再寫按文為之 校勘如下:
潢按:注「故令分母各乘全分內子」,全分之「分」字,疑衍。
31同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置八錢三分錢之一於上位,通 分內子,得二十五為實,置七人於下 位,亦以分母三乘之,得二十一為法,
實如法,得一錢二十一分錢之四,合 問。
1. 8 3 1 =
3
25 ,以 25 為實
2. 7×3=21 為法 3. 21
1 4 25 = 21
而此處,經分術與前面的課分術、減分術、平分術相似,因此,李潢亦沒有 特別寫經分術的「說曰」 。
30
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 12。
31
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 13。而此處「故令分母各乘全分內子」,依照
郭書春的《匯校九章算術》 ,頁 42,認為「全」係「全分」之省稱,故無必要刪。但是依照李繼
閔的《九章算術校證》,頁 163,認為「全」與「全分」不可混同,郭說未允,依李潢校刪。
3.1.9 乘分術
《九章算術細草圖說》方田章第十九問、第二十問、第二十一問皆為乘分術 的題目,我們看第十九題:
(十九)題目:今有田廣七分步之四,從五分步之三。問為田幾何?
32荅曰:三十五分步之十二。
乘分 臣淳風等謹按:乘分者,分母相乘為法,子相乘為實,故曰乘分。
術曰:母相乘為法,子相乘為實,實如法而一。 凡實不滿法者,乃有母、子之名。
若有分,以乘其實而長之,則亦滿法,乃為全耳。又以子有所乘,故母當報除。報除者,
實如法而一也。今子相乘則母各當報除,因令分母相乘而連除也。此田有廣從,難以廣諭。
設有問者曰:馬二十匹,直金十二斤。今賣馬二十匹,三十五人分之,人得幾何?荅曰:
三十五分斤之十二。其為之也,當如經分術,以十二斤金為實,三十五人為法。設更言馬 五匹,直金三斤。今賣四匹,七人分之,人得幾何?荅曰:人得三十五分斤之十二。其為 之也,當齊其金、人之數,皆合初問,入於經分矣。然則分子相乘為實者,猶齊其金也;
母相乘為法者,猶齊其人也。同其母為二十,馬無事於同,但欲求齊而已。又,馬五匹,
直金三斤,完全之率,分而言之,則為一匹直金五分斤之三。七人賣四馬,一人賣七分馬 之四。分子與人交互相生,所從言之異,而計數則三術同歸也。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置分母七分、五分在右方,分 子之四、之三在左方,分母相乘,得 三十五為法,分子相乘,得十二為實,
實不滿法,以法命之,為三十五分步 之十二,合問。
1. 求 5 3 7 4 × = 2. 7×5=35 為法 3. 4×3=12 為實 4. 故所求為
35 12
而此處,乘分術與前面的課分術、減分術、平分術、經分術相似,因此,李 潢亦沒有特別寫乘分術的「說曰」 。
3.1.10 大廣田術
《九章算術細草圖說》方田章第二十二問、第二十三問、第二十四問皆為大 廣田術的題目,我們看第二十二題:
32
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 14。
(二十二)題目:今有田廣三步三分步之一,從五步五分步之二。問為田幾 何?
33荅曰:十八步。
大廣田 臣淳風等謹按:大廣田者,初術直有全步而無餘分;次術空有餘分而無全步;此 術先見全步復有餘分,可以廣兼三術,故曰大廣。
術曰:分母各乘其全,分子從之, 分母各乘其全,分子從之者,通全步內分子,如 此則母、子皆為實矣。 相乘為實,分母相乘為法。 猶乘分也。 實如法而一。 今為 術廣從俱有分,當各自通其分。命母入者,還須出之,故令分母相乘為法而連除之。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置廣三步,以分母三乘之,得 九,分子一從之,得一十於上位,置 從五步,以分母五乘之,得二十五,
分子二從之,得二十七於下位,上下 相乘,得二百七十為實,分母三、分 母五相乘,得一十五為法,實如法而 一,得十八步,合問。
1. 求 ⎟ =
⎠
⎜ ⎞
⎝
× ⎛
⎟ ⎠
⎜ ⎞
⎝
⎛
5 5 2 3 3 1
2. 3×3+1=10 上位 3. 5×5+2=27 下位 4. 10×27=270 為實 5. 3×5=15 為法 6. 18
270 = 15
而此處,大廣田術與前面的方田術、里田術方法相似,又運算技巧與課分術、
減分術、平分術、經分術、乘分術相關。因此,如李淳風所注釋: 「大廣田者,
初術直有全步而無餘分;次術空有餘分而無全步;此術先見全步復有餘分,可以 廣兼三術,故曰大廣。」
34故李潢亦沒有特別寫大廣田術的「說曰」 。
3.1.11 圭田術
《九章算術細草圖說》方田章第二十五問、第二十六問皆為圭田術的題目,
我們看第二十五題:
(二十五)題目:今有圭田廣十二步,正從二十一步。問為田幾何?
35荅曰:一百二十六步。
如圖:子丑為正從,寅卯為廣,以甲段與乙段顛倒,相補成直積。注所謂:
「以盈補虛為直田也」。
3633
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 16。
34
引自同上。
35
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 17。
36
此處,圖未標明出處者,為筆者仿李潢的圖重新畫之。例如: 「圖 3-2:圭田」。以下各題同
甲 乙
卯 寅
子
丑
圖3-2:圭田
術曰:半廣以乘正從。 半廣者,以盈補虛為直田也。亦可半正從以乘廣。按:半廣乘 從,以取中平之數,故廣從相乘為積步。畝法除之,即得也。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置廣十二步,半之,得六步,
以乘正從二十一步,得一百二十六 步,合問。
1. 12÷2=6 2. 6×21=126
而此處,圭田就是現在所說的三角形,其圭田術可以半廣以乘正從,也可以 半正從以乘廣。另外,李潢也說明當廣與從都是分數之時,應當各自通分再運算,
如同前面大廣田術的方法。此由以下「說曰」可以得知:「又以廣從俱有分,當 各自通其分,令分母相乘為法,而連除之,如前大廣田術也。」
373.1.12 邪田術
《九章算術細草圖說》方田章第二十七問、第二十八問皆為邪田術的題目,
我們看第二十七題:
(二十七)題目:今有邪田,一頭廣三十步,一頭廣四十二步,正從六十 四步。問為田幾何?
38荅曰:九畝一百四十四步。
如圖:子丑為一頭廣,寅卯為一頭廣,丑寅為正從,移甲段補乙段,注所
此標示。
37
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 18。
38
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 18。
謂:以盈補虛也。
乙
甲
丑
寅 卯
子
圖 3-3:邪田
術曰:并兩邪而半之,以乘正從若廣。又可半正從若廣,以乘并。畝法而 一。 并而半之者,以盈補虛也。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置一頭廣三十步,一頭廣四十 二步,并之,得七十二步,半之,得 三十六步,以乘正從六十四步,得二 千三百四步,如畝法,二百四十步而 一,得九畝一百四十四步,合問。
1. 30+42=72 2. 72÷2=36 3. 36×64=2304 4. 2304=9×240+144
而此處,邪田就是現在所說的梯形,
39其邪田術中的「并兩邪而半之,以乘 正從若廣。」
40就是現在的梯形公式:上底加下底,乘以高,再除以二。
41而李 潢也特別將劉徽注中的「以盈補虛也」,
42畫邪田圖,標明「移甲段補乙段」,
43
讓初學者能夠容易閱讀。又此移補的方法,與圭田術相似,因此,李潢亦沒有 特別寫邪田術的「說曰」 。
39
依照郭書春的《匯校九章算術》 ,頁 43,認為邪田是一般的梯形。但是依照李繼閔的《九章算 術校證》 ,頁 163,認為邪田是恰有一邪的直角梯形。又依照洪萬生的《孔子與數學》 ,頁 22,亦 認為邪田是一般的梯形。而筆者觀看李潢的補圖,亦傾向邪田是一般的梯形。
40
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 19。
41
依照郭書春的《匯校九章算術》 ,頁 43,說明《九章算術》的邪田術公式:將「兩邪」 (即兩頭 廣或兩畔從)相加,取其一半,以乘正從或廣(即正廣) 。顯然,它包含了已知兩頭廣和正從(現 今稱為高),與已知兩畔從和正廣(現今亦稱為高),兩個例題的全部情形,無任何訛誤。
42
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 19。
43
引自同上。
3.1.13 箕田術
《九章算術細草圖說》方田章第二十九問、第三十問皆為箕田術的題目,我 們看第二十九題:
(二十九)題目:今有箕田,舌廣二十步,踵廣五步,正從三十步。問為 田幾何?
荅曰:一畝一百三十五步。
44如圖:子寅丑為舌廣,辰卯巳為踵廣,寅卯為正從,甲段一邪田,乙段一 邪田,所謂:中分箕田為兩邪田也。
圖3-4:箕田(一)(李潢補圖)
而此處,依照李潢對圖的說明:「寅卯為正從」與「中分箕田為兩邪田」。筆者 認為「箕田」的圖形,應重畫如下:
乙 甲
卯
丑 子
巳 辰
寅
圖3-5:箕田(二)
如「圖3-5:箕田(二)」才符合李潢所謂:「寅卯為正從」與「中分箕田為兩
44
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 20。
邪田」的說法。反之,若李潢對「箕田」的說明有誤,僅依劉徽注:「中分箕田 為兩邪田」,那麼,李潢的「箕田」圖,亦是可以解釋得通。
術曰:并踵舌而半之,以乘正從。畝法而一。 中分箕田則為兩邪田,故其術相似。
又可并踵、舌,半正從以乘之。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置舌廣二十步,踵廣五步,并 之得二十五步,半之得十二步半,以 乘正從三十步,得三百七十五步。如 畝法,二百四十步而一,得一畝一百 三十五步,合問。
1. 20+5=25 2. 25÷2=12.5 3. 12.5×30=375 4. 375=240+135
在此處,由劉徽注中的「中分箕田則為兩邪田,故其術相似。」
45可以知道 箕田是由兩個邪田所組成,亦即可以將箕田分割成兩個邪田,故計算箕田與計算 邪田的方法相似。所以,李潢亦沒有特別寫箕田術的「說曰」 。
3.1.14 圓田術
《九章算術細草圖說》方田章第三十一問、第三十二問皆為圓田術的題目,
我們看第三十一題:
(三十一)題目:今有圓田,周三十步,徑十步。 臣淳風等謹按:術意以周三 徑一為率,周三十步,合徑十步。今依密率,合徑九步十一分步之 六。 問為田幾何?
46荅曰:七十五步。 此於徽術,當為田七十一步一百五十七分步之一百三。 臣淳風等謹 依密率,為田七十一步二十二分步之一十三。
如圖:甲乙丙丁為圓周,甲丙、乙丁皆圓徑。
45
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 20。
46
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 20。
丁 乙
甲
丙
圖3-6:圓田
術曰:半周半徑相乘得積步。
47按:半周為從,半徑為廣,故廣從相乘為積步也。……割 之彌細,所失彌少。割之又割,以至於不可割,則與圓周合體而無所失矣。……
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之,此處,李潢 先寫密率求徑的「草曰」 :
密率求徑草曰:
48置周三十步,以徑率 七乘之,得二百一十步為實,如周率 二十二而一,得九步二十二分步之一 十二,子母各半之,為十一分步之六,
卽田徑也。
1. 30×7=210 2. 210÷22=
22 9 + 12
3. 22 9 + 12 =
11 9 + 6
然後再寫依術曰及依徽術的細草:
草曰:置周三十步,半之得十五步於 上位,置徑十步,半之得五步於下位,
上下相乘,得七十五步,合問。
1. 30÷2=15 2. 10÷2=5 3. 15×5=75
徽術草曰:
49置周三十步,自乘得九 百步,以圓幂率二十五乘之,得二萬 二千五百步為實,如周幂率三百一十 四而一,得七十一步三百一十四分步 之二百六,子母各半之,為一百五十 七分步之一百三。
1. 30×30=900 2. 900×25=22500 3. 22500÷314=
314 71 + 206
4. 314 71 + 206 =
157 71 + 103
47
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 21。
48
此處所稱密率,即為七分之二十二,是圓周率π的近似值。
49
此處所稱徽術,即為 3.14,亦是圓周率π的近似值。
又術曰:周、徑相乘,四而一。
50此周與上觚同耳。周、徑相乘各當以半。而今周、
徑兩全,故兩母相乘為四,以報除之。……
草曰:置周三十步於上位,徑十步於 下位,上下相乘,得三百步為實,四 而一,得七十五步,合問。
1. 30×10=300 2. 300÷4=75
又術曰:徑自相乘,三之,四而一。
51按:圓徑自乘為外方。三之,四而一者,是 為圓居外方四分之三也,若令六觚之一面乘半徑,其幂即外方四分之一也。因而三之,即 亦居外方四分之三也。是為圓裏十二觚之幂耳。取以為圓,失之於微少。……
草曰:置徑十步,自乘得一百步,三 之,得三百步為實,四而一,得七十 五步,合問。
1. 10×10=100 2. 100×3=300 3. 300÷4=75
又術曰:周自相乘,十二而一。
52六觚之周,其於圓徑,三與一也。故六觚之周自 相乘為幂。……於徽新術,直令圓周自乘,又以二十五乘之,三百一十四而一,得圓幂,
其率:三百一十四者,周自乘之幂也。……
潢按:劉注「其率」,下脫「二十五者,圓幂也。」七字。
53草曰:置周三十步,自乘,得九百步 為實,十二而一,得七十五步,合問。
1. 30×30=900 2. 900÷12=75
在圓田術的題目中,我們可以再次發現李潢編寫《九章算術細草圖說》的 用心。 《九章算術》在圓田術有四個「術曰」 。因此,李潢特別在每一個「術曰」
之後,都適時的用這個「術曰」的方法,加以「草曰」來計算並求出答案。這使 得後世讀者,能夠更快、更明確的瞭解《九章算術》原文與注文的內容,這對後 人研讀《九章算術》與數學教育的普及,是有相當大的貢獻。
另外,李潢在此處校正了戴震將劉徽割圓術中的部分「弧」改成「觚」 ,
54亦即李潢認為戴震將部分「弧」改成「觚」是不妥的。這點由李潢的「說曰」可
50
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 40。
51
引自同上。
52
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 42。
53
引自同上。此處李潢按:劉注「其率」,下脫「二十五者,圓幂也。」七字。依照李繼閔的
《九章算術校證》,頁 169,誤將李潢按改成「二十五者,周幂也。」七字,認為未能達意。而 依照郭書春的《匯校九章算術》,頁 58,認為李潢校正無誤。而筆者亦認同郭書春的說法。
54
參考郭書春, 《匯校九章算術》 ,頁 8。
以得知,並且李潢還作圖如下,以補充「說曰」 :
說曰:注云:「圓中容六弧之一面。」東原戴氏云:「六觚原本訛作六弧。
考:六角形其平面亦有六,八角形其平面亦有八,古人謂之六觚、八觚。
若截圓形為六,古人謂之弧背,其弧卽圓周,不得云圓中容六弧之一面。」
55
按此說非也,六弧者,割全圓為六弧也,圓中容六弧之一面,卽弧弦也,
在弧田,則謂之弦,在割圓,則謂之面,義各有屬,弧田術有弦、有矢不 言弧背,其弧背,直謂之弧。沈存中筆談會圓之術云:割田之弧,云所割 之弧,云求弧數,是南宋時,尚不云弧背,授時術,始有弧背之名,至今 因之,不得云古人謂之弧背也,漢書律歴志之六觚郊祀志之八觚,雖訓觚 為角,然皆體之稜面,如竈觚、觚稜之類,不得據彼以易此也。云:六弧 之一面,與圓徑之半,其數均等,則六弧之六面為全徑之三倍可知矣,故 云:合徑率一而外周率三也。
56如圖:作甲乙兩丁戊已圓,
57又作庚丙辛壬癸戊圓,庚丙與庚戊,皆六弧之 一面,亦卽圓徑之半。
58戊 丙
庚
丁 己 乙
甲
壬
癸 辛
圖3-7:割圓(一)
在圓田術的「術曰:周、徑相乘,四而一。」
59之後,李潢在「說曰」中已明確 指出求圓「密率」其值等於七分之二十二,是圓周率π的近似值,且看以下「說 曰」 :
說曰:依密率,以七乘周,二十二而一,卽徑,以二十二乘徑,七而一,
卽周者,此約率也。……
6055
東原戴氏即是戴震。
56
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 27。
57
此處的「作甲乙兩丁戊已圓」,其中「已」字應是「己」字較通順,疑是鴻語堂刊刻時誤刻。
58
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 27。
59
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 40。
60
引自同上。
並且,李潢在圓田術另一個「術曰:徑自相乘,三之,四而一。」
61之後,再次 強調「密率」,是圓周率π的近似值,再看以下「說曰」 :
說曰:按密率,令徑自乘,以十一乘之,十四而一,卽圓幂也者,此亦約 率也。……
62又李潢也在其後「說曰」中寫道:「方幂二百,其中容圓一百五十七也,圓率猶 為微少者,因棄其餘分故也。按:弧田圖,令方中容圓,圓中容方,內方合外方 之半,……」。
63由此可知,李潢亦知道求圓「徽術」其值等於3.14,也是圓周 率π的近似值。並且李潢補圖說明之:
如圖:子午面、卯酉面,皆為外方面,亦皆為內圓徑,又皆為內方斜徑,
內方合外方之半。
64午 子
酉 卯
圖3-8:方中容圓、圓中容方(一)
另一方面,李潢也有特別注意到劉徽注:「割之彌細,所失彌少。割之又割,以 至於不可割,則與圓周合體而無所失矣」的精神。
65不但寫「說曰」來說明,而 且也以補圖輔助說明之。他在說曰中指出:「云:割之彌細,所失彌少者,以十 二弧之幂,與圓幂相課,所失多。以三千七十二弧之幂,與圓幂相課,所失少。
云:割之又割,以至於不可割,則與圓周合體,而無所失者。割之彌細,則弧面 漸小,而餘徑亦漸小,至於不可割,則弧面逼近圓周,而合體矣。」
66以下是李 潢此處的補圖:
如圖:六弧之一面乘半徑,得大小句股各四,因而三之,為十二弧之幂,
二十四弧以下,皆可類推。
6761
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 40。
62
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 41。
63
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 34。
64
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 35。
65
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 21。
66
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 28。
67
引自同上。
小
小 小 小
大 大
大
大
圖3-9:割圓(二)
如圖:甲辰為餘徑,亦謂之矢,乙巳為弧面,亦謂之弦,子、丑、寅、卯 四段,為以弦乘矢之幂,子、丑二段,出於弧表。
68卯 寅 子
丑
辰 甲
巳 乙
庚
圖3-10:割圓(三)
因此,由以上例題,我們可以得知:李潢在圓田術中,盡了很大的心力,試 圖說明「故以半周乘半徑而為圓冪」的道理,且李潢有意識到此劉徽注的主旨在 於證明《九章算術》的圓面積公式。
69但依據駱騰鳳於《割圓密率圖解》篇末所 指出:「近刻九章細草者,增損割裂,殊失廬山真面矣。此先生(李潢)釋方田 注中割圓術也,檢篋中舊稿得此,亟錄之,以存梗概云」。
70意謂沈欽裴算校李 潢的《九章算術細草圖說》方田注中「割圓術」時,作了相當程度的增刪,以致 於偏離李潢的本意。
7168
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 29。
69
參閱郭書春, 《九章算術細草圖說》提要。
70
駱騰鳳字鳴岡,號春池,山陽(今江蘇淮安)人。
71
引自陳鳳珠, 《清代算學家駱騰鳳及其算學研究》,頁 102。
3.1.15 宛田術
《九章算術細草圖說》方田章第三十三問、第三十四問皆為宛田術的題目,
我們看第三十三題:
(三十三)題目:今有宛田,下周三十步,徑十六步。問為田幾何?
72答曰:一百二十步。
如圖:甲乙兩丁為宛田下周,甲戊丙為宛田徑。
戊
甲 丙
乙
丁
圖3-11:宛田
術曰:以徑乘周,四而一。 此術不驗。故推方錐以見其形。假令方錐下方六尺,高 四尺。四尺為股,下方之半三尺為句。正面邪為弦,弦五尺也。令句、弦相乘,四因之,
得六十尺,即方錐四面見者之幂。若令其中容圓錐,圓錐見冪與方錐見冪,其率猶方冪之 與圓冪也。按:方錐下六尺,則方周二十四尺。以五尺乘而半之,則亦方錐之見冪。故求 圓錐之數,折徑以乘下周之半,即圓錐之冪也。今宛田上徑圓穹,而與圓錐同術,則冪失 之於少矣。然其術難用,故略舉大較,施之大廣田也。求圓錐之冪,猶求圓田之冪也。今 用兩全相乘,故以四為法,除之,亦如圓田矣。開立圓術說圓方諸率甚備,可以驗此。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置下周三十步於上位,徑十六 步於下位,上下相乘,得四百八十步,
四而一,得一百二十步,合問。
1. 30×16=480 2. 480÷4=120
而在此處, 「宛田」應該是「球帽形」 。
73劉徽注中已說明宛田術的「術曰」
72
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 44。
73
參閱洪萬生, 《從李約瑟出發-數學史、科學史文集》 (台北:九章出版社,1999) ,頁 68-69。
公式是近似值,所以這方面,李潢並沒有多加著墨,僅在「說曰」寫道: 「折徑 者,以邪弦為半徑也。平方、平圓之半徑為直徑;方錐、圓錐之半徑為折徑。今 法渾圓面,任割一分,欲求面分之容,則取自正頂至所割圓界之度為半徑,作平 圓,其容相等,卽邪弦為半徑之法也。 」
74亦即說明折徑與直徑,定義是不同的。
3.1.16 弧田術
《九章算術細草圖說》方田章第三十五問、第三十六問皆為弧田術的題目,
我們看第三十五題:
(三十五)題目:今有弧田,弦三十步,矢十五步。問為田幾何?
75荅曰:一畝九十七步半。
如圖:甲乙丙為弧田弦,丁乙為矢。
丁
丙 甲
乙
圖3-12:弧田
術曰:以弦乘矢,矢又自乘,并之,二而一。 方中之圓,圓裏十二觚之幂,合外 方之冪,四分之三也。方中合外方之半,則朱實合外方四分之一也。弧田,半圓之幂也。
故依半圓之體而為之。術:以弦乘矢而半之,則為黃幂,矢自乘而半之,為二青幂。青、
黃相連為弧體。弧體法當應規。今弧面不至外畔,失之於少矣。圓田舊術以周三徑一為率,
俱得十二觚之冪,亦失之於少也。與此相似,指驗半圓之弧耳。若不滿半圓者,益復踈闊,
宜依句股鋸圓材之術,以弧弦為鋸道長,以矢為句深,而求其徑。既知圓徑,則弧可割分 也。割之者,半弧田之弦以為股,其矢為句,為之求弦,即小弧之弦也。以半小弧之弦為 句,半圓徑為弧,為之求股,以减半徑,其餘即小弦之矢也。割之又割,使至極細。但舉 弦、矢相乘之數,則必近密率矣。然於算數差繁,必欲有所尋究也。若但度田,取其大數,
舊術為約耳。
在此處,李潢對劉徽的注文,寫「潢按」作了四個地方的校正如下:
潢按:方中合外方之半,「方中」當作「中方」。
76以矢為句深,「句」當 作「鋸」。
77半圓徑為弧,「弧」當作「弦」。
78卽小弦之矢也,「弦」當
74
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 45。
75
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 45。
76
依照郭書春, 《匯校九章算術》 ,頁 60,認為「方中」誤倒,所以,李潢校正無誤。
77
依照郭書春, 《匯校九章算術》 ,頁 63,認為李潢按:「「句」當作「鋸」。」實無必要。
作「弧」。
79同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之:
草曰:置弦三十步於上位,矢十五步 於下位,上下相乘,得四百五十步於 中位,矢又自乘,得二百二十五步,
并中,得六百七十五步,二而一,得 三百三十七步半,如畝法,二百四十 步而一,得一畝九十七步半,合問。
1. 30×15=450 2. 15×15=225 3. 450+225=675 4. 675÷2=337.5 5. 337.5=240+97.5
而李潢也特別在弧田術後寫「說曰」來解釋劉徽注文。 「云:中方合外方之半,
則朱實合外方四分之一也者,朱實居中方之半,合外方四分之一。」
80並且再以 補圖輔助說明如下:
如圖:朱實與黃幂等,居中方之半,合外方四分之一。
81實朱 冪黃
圖3-13:方中容圓、圓中容方(二)
還有,在李潢的「說曰」再補充說明:「云:弧田,半圓之幂也。故依半圓之體 而為之術,以弦乘矢而半之,則為黃幂,矢自乘而半之,為二靑幂,靑、黃相連 為弧體者,如前圖。黃幂居十二弧幂之四,二靑幂居十二弧幂之二,靑、黃相連 者,以二靑幂,附於黃幂之兩旁,得十二弧幂之半,而為弧體。」
82又李潢為讓後世讀者能夠更加方便閱讀,以圖文對照來瞭解其中意義,在此處,
立即又補圖輔以說明如下:
78
依照郭書春, 《匯校九章算術》 ,頁 63,認為李潢按: 「「弧」當作「弦」。」正確無誤,應依 李潢校正。
79
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 46。又依照郭書春, 《匯校九章算術》 ,頁 63,
認為李潢按: 「「弦」當作「弧」。」似無必要。
80
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 48。
81
引自同上。
82
引自同上。
如圖:弧田,半圓之幂也。以二靑幂附於黃幂之兩旁,得十二弧幂之半,
而為弧體,弧面不至外畔。
83青 青
黃
圖3-14:割圓(三)
3.1.17 環田術
《九章算術細草圖說》方田章第三十七問、第三十八問皆為環田術的題目,
我們看第三十七題:
(三十七)題目:今有環田,中周九十二步,外周一百二十二步,徑五步。
此欲令與周三徑一之率相應,故言徑五步也。據中、外周,以徽術言之,當徑四步一百五 十七分步之一百二十二也。 臣淳風等謹按:依密率,合徑四步二十二分步之十七。 問為 田幾何?
84答曰:二畝五十五步。 於徽術,當為田二畝三十一步一百五十七分步之二十三。 臣 淳風等謹依密率,為田二畝三十步二十二分步之十五。
如圖:甲乙丙丁為外周,庚辛壬癸為中周,甲庚、乙辛、壬丙、癸丁皆徑 也,并中外周而半之,以徑乘之,為積。
83
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 48。
84
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 49。
丙 壬 庚 甲
丁 癸 辛 乙
圖3-15:環田
術曰:并中、外周而半之,以徑乘之,為積步。 此田截齊中外之周,周則為長。
并而半之者,亦以盈補虛也。此可令中、外周各自為圓田,以中圓减外圓,餘則環實也。
按:此術,置中、外周步數於上,分母、子於下。母乘子者,為中、外周俱有餘分,故以 互乘齊其子。母相乘同其母。子齊母同,故通全步,內分子。并而半之者,以盈補虛,得 中平之周。周則為從,徑則為廣,故廣、從相乘而得其積。既合分母,還須分母出之。故 令周、徑分母相乘而連除之,即得積步。不盡,以等數除之而命分。以畝法除積步,得畝 數也。
密率術曰:
85置中、外周步數,分母子各居其下。母互乘子,分母相乘,通 全步,內分子并而半之又可以中周減外周,餘半之,以益中周。徑亦通分 內子,以乘周為實。分母相乘為法,除之為積步,餘,積步之分。等數約 之,以畝法除之,即畝數也。
86在此處,李潢特別注意到:原環田術「術曰」的劉徽注文中,竟然有用「密 率求徑」的方法,來回答李淳風在題目所補的「密率求徑」注釋。
87顯然,這是 不可能的,因此,李潢寫「潢按」如下:
潢按:此田截齊中外之周,至餘則環實也。劉徽注當止此。自按:此術以 下,是李淳風注,當在密率術下,密率術一節,是淳風補術,上注乃其自 注也。
8885
依照錢寶琮, 《九章算經點校》 (台北:九章出版社,1991),頁 38-39。認為「密率術曰」以 下至於卷終,係《九章算術》經文,抑係劉徽或李淳風等注釋,很難斷定。而依照郭書春, 《匯 校九章算術》 ,頁 65。認為:此術言分數,較只取整數精密,故曰「密率」,當係《九章算術》
經文。
86
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 49。
87
劉徽(大約 3 世紀)是三國時期魏國人,而李淳風(604-672)卻是唐朝人,顯然劉徽比李淳風出 生早了幾百年。因此,劉徽不可能為李淳風的題問作注。
88
引自李潢, 《九章算術細草圖說》卷一方田,頁 51。
同樣,為方便對照,在「草曰」右欄輔以現代數學計算符號說明之,此處,李潢 先寫古率求徑、徽術求徑、密率求徑的「草曰」 :
89古率求徑草曰:置中周九十二步,三 而一,得三十步三分步之二於上位,
又置外周一百二十二步,三而一,得 四十步三分步之二於下位,上下相 減,餘十步,半之,得五步,卽徑也。
1. 92÷3=30+
3 2
2. 122÷3=40+
3 2
3. (40+
3
2 )-(30+
3 2 )=10 4. 10÷2=5
徽術求徑草曰:置中周九十二步,以 五十乘之,得四千六百步,一百五十 七而一,得二十九步一百五十七分步 之四十七於上位,又置外周一百二十 二步,以五十乘之,得六千一百步,
一百五十七而一,得三十八步一百五 十七分步之一百三十四於下位,上下 相減,餘九步一百五十七分步之八十 七,半之,得四步一百五十七分步之 一百二十二,卽徑也。
1. 92×50=4600 2. 4600÷157=29+
157 47 3. 122×50=6100 4. 6100÷157=38+
157 134
5. (38+
157
134 )-(29+
157
47 )=9+
157 87
6. (9+
157
87 )÷2=4+
157 122
密率求徑草曰:置中周九十二步,以 七乘之,得六百四十四步,二十二而 一,得二十九步二十二分步之六於上 位,又置外周一百二十二步,以七乘 之,得八百五十四步,二十二而一,
得三十八步二十二分步之十八於下 位,上下相減,餘九步二十二分步之 十二,半之,得四步二十二分步之十 七,卽徑也。
1. 92×7=644 2. 644÷22=29+
22 6 3. 122×7=854 4. 854÷22=38+
22 18
5. (38+
22
18 )-(29+
22
6 )=9+
22 12
6. (9+
22
12 )÷2=4+
22 17
然後,再寫古率為田、徽術為田、密率為田的「草曰」 :
89
古率求徑取周三徑一,即以π等於 3 計算。徽術求徑以π等於 3.14 計算。密率求徑以π等於
七分之二十二計算。
為田草曰:置中周九十二步,外周一 百二十二步,并之,得二百一十四步,
半之,得一百七步,以徑五步乘之,
得五百三十五步,以畝法二百四十步 除之,得二畝五十五步,合問。
1. 92+122=214 2. 214÷2=107 3. 107×5=535 4. 535=2×240+55
徽術為田草曰:如前,求到一百七步 於上位,置徑四步一百五十七分步之 一百二十二,通分內子,得七百五十 步於下位,上下相乘,得八萬二百五 十步為實,以分母一百五十七為法除 之,得五百一十一步一百五十七分步 之二十三,又以畝法二百四十步除 之,得二畝三十一步一百五十七分步 之二十三。
1. 92+122=214 2. 214÷2=107 3. 4+
157 122 =
157 750 4. 750×107=80250 5. 157
511 23 80250 = 157
6. 157
240 23 157 2
511 23 = × +
密率為田草曰:如前,求到一百七步 於上位,置徑四步二十二分步之十 七,通分內子,得一百五步於下位,
上下相乘,得一萬一千二百三十五步 為實,以分母二十二為法,除之,得 五百一十步二十二分步之十五,又以 畝法二百四十步除之,得五畝三十步 二十二分步之十五。
901. 92+122=214 2. 214÷2=107 3. 4+
22 105 17 = 22
4. 107×105=11235
5. 22
510 15 22
11235 = +
6. 22
30 15 240 22 2
510 + 15 = × + +
而在方田章第三十七題,環田術題目的「密率為田草曰」中有誤,其中「得五畝 三十步二十二分步之十五」 ,應是「得二畝三十步二十二分步之十五」。筆者疑 是李潢筆誤且沈欽裴沒有校對出來;或是李潢原稿正確而沈欽裴錯校;或是當年 鴻語堂的刊刻工人誤將二畝看成五畝,筆者不得而知。
最後,李潢也特別注意到劉徽注中的「此可令中、外周各自為圓田,以中圓 减外圓,餘則環實也。」
91因此,在方田章文末,李潢也特別再寫「說曰」來補 充說明: 「說曰:此可令中、外周各自為圓田,以中圓減外圓,餘則環實也者。
如第一問:置中周九十二步,自乘,得八千四百六十四步,十二而一,得七百五 步十二分步之四,為中圓,於上位,又置外周一百二十二步,自乘,得一萬四千 八百八十四步,十二而一,得一千二百四十步十二分步之四,為外圓,於下位,
90
此處「五畝」 ,於李潢《九章算術細草圖說》的文本印錯,應是「二畝」才對。
91