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粵語歌文化歷史研究者,喜歡鑽研文字與音樂的創作,也喜愛數學與棋藝等等。

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2010-04-16 07:41:58

 
  前一陣子抽了點時間去琢磨琢磨《九章算術》卷七盈不足章裡的幾條題目(第1315171820題),並寫成學習筆記,現在貼在這裡,與有興趣中國古算的網友分享:
 
題十三 今有醇酒一斗(一斗有十升,直錢五十;行酒一斗,直錢一十。今將錢三十,得酒二斗。問醇、行酒各得幾何。

 

《九章算術》的解法:設醇酒佔,則行酒有15,值錢251540 10

                                        設醇酒佔,行酒有18,值錢101828 不足2

據公式3

                醇酒:(5×22×10)÷(102)=2.5

                行酒:(15×218×10)÷(102)=17.5

 

這個題目用現代的代數解法亦屬易事。設醇酒有a升,行酒有b升,便可建立出下面兩個聯立的二元一次方程

                                ab 20 ;

                                5ab 30

由此可立刻看出    a (10/4) 2.5。於是 b (20 2.5) 17.5

 

 

題十五 今有玉方一寸,重七兩;石方一寸,重六兩。今有石立方三寸,中有玉,並重十一斤。問玉、石重各幾何。

 

《九章算術》裡這題的解法看來比較奇特。原文謂:「術曰:假令皆玉,多十三兩。令之皆石,不足十四兩。不足為玉,多為石。各以一寸之重乘之,得玉石之積重。」

 

詳言之,首先假設整塊石俱是玉,其重量是27×7189,比11斤多13。再假設整塊都是石,其重量是27×6162,比11斤少14。少了的是玉的重量,多了的是石的重量,各以一(立方)寸乘之,得到玉石的體積和重量。

 

劉徽注《九章算術》,對此法有如下解說:「立方三寸是一面之方,計積二十七寸。玉方一寸重七兩,石方一寸重六兩。是為玉石重差一兩。假令皆玉,合有一百八十九兩,課於一十一斤,有餘一十三兩。玉重而石輕,故有此多。即二十七寸之中有十三寸,寸損一兩則以為石重。故言多為石,言多之數出於石以為玉。假令皆石,合有一百六十二兩。課於十一斤,少十四兩。故曰不足。此不足即以重為輕,故令減少數於石重。即二十七寸之中有十四寸,寸增一兩也。」

 

  對劉徽的解釋要是還是不大明白的話,或者看看現代代數的方程解法,應會開始明白的。

  設玉有x立方寸,石有y立方寸,按題意,得下述兩條聯立的二元一次方程:

                        方程一            x+y=27

                        方程二            7x+6y=176

 

「假令皆玉」,相當於把方程一全乘以7,「令之皆石」,相當於把方程一全乘以6。可以說,這乃是一種特殊方程組的特殊解法。它只適用於形如下述的二元一次聯立方程

                        方程一            x+y= M

                        方程二            (s1)x+sy= N

 

既然由此方法迅速知道玉有14立方寸,石有13立方寸,

所以,玉重98,即62;石種78,即414

 

 

題十七 今有善田一畝,價三百;惡田七畝,價五百。今並買一頃,價錢一萬。問善、惡田各幾何。

 

現代的代數解法,設所購善田有x畝、惡田有y畝,按題意,得下面兩個二元一次聯立方程:

                方程一 x+y=100

                方程二    300x+(500/7)y=10000

300遍乘方程一減方程二,得{300(500/7)}y=20000,故y=87.5畝,x=12.5畝。

 

《九章算術》裡的解法:

設善田有20畝,惡田相應有80畝,

                購田費用為    20×30080×(500/7)600057142/7

                                                                        117142/7  17142/7

設善田有10畝,惡田相應有90畝,

                購田費用為    10×30090×(500/7)300064284/7

                                                                        94284/7  不足5713/7

 

將有關數據套入公式3,可算出善田有:

                        20×5713/710×17142/7)÷(17142/75713/7)= 12.5

 

筆者認為《九章算術》裡的假設方案不佳,導致不少分數運算,這在古代應該是可免則免的吧。也就是說,惡田的數量,應選設成7的倍數,這樣算起來就方便得多了。比如:

設善田有30畝,惡田相應有70畝,

                購田費用為    30×30070×(500/7)9000500014000 4000

設善田有9畝,惡田相應有91畝,

                購田費用為    9×30091×(500/7)270065009200 不足800

 

據公式3,善田有(30×8009×4000)÷(4000800)=12.5

     惡田有(70×80091×4000)÷(4000800)=87.5

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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