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| 詩文 | 招差法 |
| 釋義 | 招差法今有官司依立方招兵,初招方面三尺,次招方面轉多一尺,每人日支錢二百五十文,已招二萬三千四百人,支錢二萬三千四百六十二貫。問招來幾日①? 術曰:立天元一為三角落一底子,如積求之,得九萬二千七百三十六為益實,六百六十為從方,一百八十一為從上廉,二十二為從下廉,一為正隅,三乘方開之,得三角落一底子一十二個②,加三即日數(shù)。 錢求日術曰:立天元一為三角撒星底子,如積求之,得五百六十一萬八百四十為益實,一萬八千三百六十二為從方,六千三百九十為從上廉,一千七十五為從二廉,九十為從三廉,三為正隅。四乘方開之,得三角撒星底子一十二個③,加三即日數(shù)。(原注:或問,還原依立方招兵,初招方面三尺,次招方面轉多一尺,得數(shù)為兵。今招一十五方,每人日支錢二百五十文,問招兵及支錢各幾何④?答曰:兵二萬三千四百人,錢二萬三千四百六十二貫。術曰:求得上差二十七,二差三十七,三差二十四,下差六。求兵者,今招為上積,又今招減一為茭草底子積為二積,又今招減二為三角底子積為三積,又今招減三為三角落一積為下積,以各差乘各積,四位并之,即招兵數(shù)也⑤。求支錢者,以今招為茭草積為上積,又今招減一為三角底子積為二積,又今招減二為三角落一積為三積,又今招減三為三角撒星積為下積,以各差乘各積,四位并之,所得又以每日支錢乘之,即得支錢之數(shù)也⑥。)合問。 草曰:立天元一為三角落一底子,加三得為第一次實,以天元加二乘之,得為第二次實,又以天元加一乘之,得為第三次實,又以天元乘之,得為第四次實。副以初招方面三再之,得二十七為上差;次方面四再之,得六十四,減上差,馀三十七為二差;倍二差加上差,得一百一,以減再次立方積一百二十五,馀二十四為三差;三因二差、三為下差。于是以上差乘第一次實,得,四之,得于上;以二差乘第二次實,得,倍之,得于中;以三差乘第三次實,得,三而二,得于中次;又以下差乘第四次實,得,六而一,得于下,并;上位,得為四倍招兵數(shù)④,寄左。乃以四通已招兵,得九萬三千六百人為同數(shù),消左,得,開三乘方,得十二個,加三,得十五日。 錢求日草曰:立天元一為三角撤星底子,加四得,以天元加三乘之,得為第一次實,又以天元加二乘之,得為第二次實,又以天元加一乘之,得為第三次實,又以天元乘之,得為第四次實。于是以上差乘第一次實,得,三十之,得于上;以二差乘第二次實,得,十之,得于中;以三差乘第三次實,得,四而一,復各超一位,得于中次;又以下差乘第四次實,得,半之,得于下。并四位,得,為六十倍招兵數(shù)⑧。合以日支二百五十文乘之,為六十倍共錢數(shù)。今省一乘,即以六十倍招兵數(shù)為一百分之二十四共錢數(shù)寄左。乃以分子二十四通共支錢,得五百六十三萬八百八十為同數(shù),消左,得,開四乘方,得十二個,加三,得十五日。(原注:依注還原草曰:依立方招兵,置二十七為上差,三十七為二差,二十四為三差,六為下差。求兵者,今招為上積,以上差乘之,得四百五于上,又今招減一,馀十四為茭草底子,以十五乘之,得二百十,如二而一,得一百五為二積,以二差乘之,得三千八百八十五于中;又今招減二,馀十三,為三角底子,以十四乘之,得一百八十二,又以十五乘之,得二千七百三十,如六而一,得四百五十五為三積,以三差乘之,得一萬九百二十于副;又今招減三,馀十二,為三角落一底子,以十三乘之,得一百五十六,又以十四乘之,得二千一百八十四,又以十五乘之,得三萬二千七百六十,如二十四而一,得一千三百六十五為下積,以下差乘之,得八千一百九十于下,并四位,得二萬三千四百人。支錢者,今招為茭草底子,以十六乘之,得二百四十,如二而一,得一百二十為上積,以上差乘之,得三千二百四十,于上;又今招減一,馀十四為三角底子,以十五乘之,得二百十,又以十六乘之,得三千三百六十,如六而一,得五百六十為二積,以二差乘之,得二萬七百二十于中;又今招減二,馀十三,為三角落一底子,以十四乘之,得一百八十二,又以十五乘之,得二千七百三十;又以十六乘之,得四萬三千六百八十,如二十四而一,得一千八百二十為三積,以三差乘之,得四萬三千六百八十于副;又今招減三,馀十二,為三角撒星底子,以十三乘之,得一百五十六,又以十四乘之,得二千一百八十四,又以十五乘之,得三萬二千七百六十,又以十六乘之,得五十二萬四千一百六十,如一百二十而一,得四千三百六十八為下積,以下差乘之,得二萬六千二百八于下,并四位,得九萬三千八百四十八。又以每日支錢乘之,得二萬三千四百六十二貫。)合問。 元·朱世杰《四元玉鑒·如象招數(shù)》 [注]①此為已知a,b,d,A,B,由a3+(a+d)3+(a+2d)3+…+[a+(n-1)d]3=A或{a3n+(a+d)3 (n-1)+(a+2d)3(n-2)+…+[a+(n-1)d]3 · 1}b=B求n的問題,朱世杰用招差法解決,此問中a= 3,d=1,A=2340,b=250,B=23462000。②此為四次開方式x4+22x3+181x2+660x-92736=0。③此為五次開方式3x5+90x4+1075x3+6390x2+18362x-5610840=0。④此為朱世杰以原題的逆問題闡述招差法公式。⑤首先求出各次差: 其次,利用高階等差級數(shù)求和公式,求出上積n,二積(n-1)n,三積(n-2)(n-1)n,下積(n-3)(n-2)(n-1)n。總兵數(shù)為 f(n)=n⊿1+(n-1)n⊿2+(n-2)(n-1)n⊿3+(n-3)(n-2)(n-1)n⊿4。 這一公式與現(xiàn)今公式完全一致。⑥上積為n(n+1),二積為(n-1)n(n+1),三積為(n-2)(n-1)n(n+1),四積為(n-3)(n-2)(n-1)n(n+1)。支錢人日數(shù)為f(n′)=n(n+1)⊿1+(n-1)n(n+1)⊿2+(n-2)(n-1)n(n+1)⊿3+(n-3)(n-2)(n-1)n(n+1)⊿4。 總錢數(shù)為 [n(n+1)⊿1+(n-1)n(n+1)⊿2+(n-2)(n-1)n(n+1)⊿3+(n-3)(n-2)(n-1)n(n+1)⊿4]b。 ⑦在注⑤的公式中令m=n-3,便得出一倍招兵數(shù)。⑧在注⑥的公式中令m=n-3,便得出一倍招兵人日數(shù)。 【評】關于招差法的研究,是朱世杰著作中最精彩的部分之一。招差法實際上是高次插值法。插值法的研究在中國數(shù)學史上,尤其在歷法制定的數(shù)學方法中,源遠流長?!毒耪滤阈g》的盈不足術,可以看作一次插值法。六世紀天算學家劉焯制定《皇極歷》(600年)提出了等間距插值公式 f(nl+s)=f(nl)+(⊿1-⊿2) ,其中⊿1=f(nl+l)-f(nl),⊿2=f(nl+2l)-f(nl+l)。是為等間距二次插值公式。八世紀僧一行制定《大衍歷》提出了不等間距二次內插公式: 。 十三世紀郭守敬、王恂制定《授時歷》(1280),用高階等差級數(shù)知識解決高次招差問題,成就輝煌。朱世杰則把這一研究推向更加完備的水平,在一定意義上說,朱世杰最終完成了中國古代數(shù)學家在招差法方面的工作。 |
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