第一節 數學、天文學與地圖學

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,這也是我國數學史上一件重要事情。

     《孫子算經》,撰人無考,大概是十六國後期、北魏前期的著作,北周甄鸾、唐李淳風注釋。

     《孫子算經》共三卷,卷上叙述算籌記數的縱橫相間制,和籌算乘除法則。

    卷中舉例說明籌算分數算法和籌算平方法,都是考證古代籌算法的絕好資料。

    卷中和卷下所選的應用問題大都淺近易曉,在《九章算術》範圍内,每章各舉一二個典型例題,指示解題方法,對于初學數學的人是有幫助的。

     《孫子算經》卷下又選取幾個算術難題,在解答時,故意将解法的思想過程隐藏起來,使讀者很難理會解決同類問題的一般原則。

    例如:“今有婦人河上蕩杯。

    津吏問曰:&lsquo杯何以多?&rsquo婦人曰:&lsquo家有客。

    &rsquo津吏曰:&lsquo客幾何?&rsquo婦人曰:&lsquo二人共飯,三人共羹,四人共肉,凡用杯六十五,不知客幾何?&rsquo答曰:&lsquo六十人。

    &rsquo”解題術文指示:“置六十五杯,以一十二乘之,得七百八十,以十三除之,即得。

    ”沒有說明。

     又例如:“今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?答曰:雉二十三,兔一十二。

    術曰:上置頭,下置足,半其足,以頭除足,以足除頭,即得。

    ”設頭數是A,足數是B,則是兔數,是雉數。

    這個解法是很奇妙的。

     《孫子算經》卷下最著名的問題是:“今有物不知其數,三三數之剩二,五五數之剩三,七七數之剩二,問物幾何?”“答曰:二十三。

    ”這個問題用整數論裡的同餘式符号表達出來,是:設N&equiv2(mod3)&equiv3(mod5)&equiv2(mod7),求最小的數N,答案是N=23。

    《孫子算經》本題的術文說:“三三數之剩二置一百四十,五五數之剩三置六十三,七七數之剩二置三十,并之得二百三十三,以二百十減之,即得。

    ”按照術文,這問題的解法是N=70×2+21×3+15×2-2×105=23。

    術文又說:“凡三三數之剩一則置七十,五五數之剩一則置二十一,七七數之剩一則置十五。

    一百六以上,以一百五減之,即得。

    ”用下列一次同餘式組N&equivR1(mod3)&equivR2(mod5)&equivR3(mod7)的解是:N=70R1+21R2+15R3-105P(P是整數)。

     《孫子算經》的“物不知數”問題,頗有猜謎的趣味,而且它的解法也很巧妙,流傳到後世,有“秦王暗點兵”、“剪管術”、“鬼谷算”、“韓信點兵”、“隔牆算”、“大衍求一術”等等名稱,作為科技文娛活動中的一個節目。

    歐洲18世紀中葉,歐勒(L.Euler,公元1707&mdash1783年)、拉格朗日(J.L.Lagrange,公元1736&mdash1813年)等都對一次同餘式問題進行過研究,德國數學家高斯(C.F.Gauss,公元1777&mdash1855年)于公元1801年出版的《算術探究》中明确地寫出了上述定理。

    當時歐洲的數學家們對中國古代數學毫無所知,高斯是通過獨立研究得出他的成果的。

    公元1851年,英國基督教士偉烈亞力(AlexanderWylie,公元1815&mdash1887年)把《孫子算經》物不知數問題的解法介紹到歐洲,公元1876年,德國人馬蒂生(L.Mathiesen)指出《孫子算經》的解法符合高斯的定理,從而西方數學家把這一個定理稱為“中國剩餘定理”。

     《孫子算經》中所選的問題也有違反科學的東西,如卷下的最後一題:“今有孕婦行年二十九,難九月,未知所生。

    ”“答曰:生男。

    ”這不是一個算術問題,把它列入算術書内是荒謬可笑的。

     《張丘建算經》,大概是北魏前期的張丘建撰寫。

    這部算術書一共保存了九十二個算題,對我國數學有一定貢獻。

     《張丘建算經》卷下最後一題:“今有雞翁一,直錢五;雞母一,直錢三;雞雛三,直錢一。

    凡百錢,買雞百隻。

    問雞翁、母、雛各幾何?”設x、y、z為雞翁、母、雛隻數,依據題意,列出下列方程: 兩個方程有三個未知量,所以是不定方程組。

    它的整數解應該是: 本題有三組答案:答曰:“雞翁四,直錢二十;雞母十八,直錢五十四;雞雛七十八,直錢二十六。

    ”又答:“雞翁八,直錢四十;雞母十一,直錢三十三;雞雛八十一,直錢二十七。

    ”又答:“雞翁十二,直錢六十;雞母四,直錢十二;雞雛八十四,直錢二十八。

    ”但術文隻寫“雞翁每增四,雞母每減七,雞雛每益三,即得”十七字,說明整數解中參數七的三個系數,沒有指示整個問題的解法。

     甄鸾,中山毋極(今河北無極)人。

    北周武帝世,任司隸大夫、漢中郡守。

    通天文曆法,保定時撰《天和曆》,于天和元年(公元566年)被采用頒行。

    鸾并撰《五曹算經》、《五經算術》、《數術記遺》。

     《五曹算經》是一部為地方軍政人員所寫的應用算術書。

    全書五卷,用田曹、兵曹、集曹、倉曹、金曹五個項目标題,所有算術問題都能切合當時實際,解題方法都很淺近。

     《五經算術》是對于中國古代五部經籍《書》、《詩》、《周易》、《禮記》、《論語》需要用數學計算的地方,作了注解。

    但由于古制渺茫,甄鸾往往用後世的制度來解釋它,未必解釋得當,對經學的用處不大。

     《數術記遣》,題漢徐嶽撰,北周漢中郡守前司隸臣甄鸾注。

    書中有“刹那”、“大千”等佛經詞彙,不像漢代的作品,恐怕是魏晉以後人的著作,不過托名漢人而已。

    書中介紹“珠算”時說:“刻闆為三分,其上下二分,以停遊珠;中間一分,以
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