读知识>历史百科>四库百科>四元玉鉴

四元玉鉴

三卷。元朱世杰(生卒年不详)撰。朱世杰字汉卿,号松庭,寓居燕山(北京附近),他精通《九章》,旁通诸术,曾以数学名家周游湖海二十余年,四方来学者日众,到扬州时,踵门而学者云集,可见他是一位数学家和数学教育家,对宋元中算做了总结性工作,著有《算学启蒙》三卷(1299),《四元玉鉴》三卷(1303)。清罗士琳认为:“汉卿在宋元间,与秦道古、李仁卿可称鼎足而三。道古正负开方,仁卿天元如积,皆足上下千古,汉卿又兼包众有,充类尽量,神而明之,尤超越乎秦、李之上。”《四元玉鉴》为论四元术和垛积术之杰作,书前有临川莫若在1303年写的序,书后还附有祖颐的后序。莫若的序文中介绍了四元术的内容:“《四元玉鉴》,其法以元气居中,立天元一于下,地元一于左,人元一于右,物元一于上,阴阳升降,进退左右,互通变化,错综无穷。”全书三卷,上卷六门七十一问,中卷十门一百零三问,下卷八门一百一十问,卷上之前有“四象细草”四问,全书共二十四门二百八十八问。在卷首有“古法七乘方图”,上书“中藏皆廉,开则横视”八个字,指图中间部分各数,是二项式展开式各项的系数,而每一横行表示开某次方时应采用的系数。全书共有高次方程组五十余题,其中在“假令四草”“或问歌彖”“两仪合辙”“左右逢元”“三才变通”“四象朝元”等六门中,有二元的高次方程三十六题,三元者十三题,四元者七题。“四元术”首先解决了四元式筹算的摆法,这是在线性摆放的天元术基础上发展成为平面摆放。更为重要的是对四元方程组的解法,书中“四象细草假令之图”中所载的两仪化元、二才运元、四象会元三题,较详细地记述了消法,其主要步骤是:“剔而消之”即互隐通分相消,通过对某元系数反复施行乘法及减法以消去该元;“互隐通分相消”是一般二元方程组的消去法;“人易天位”,即将方程组以“太”为中心施行旋转;“内外行乘积相消”即二元二行式的消去法,这是四元消去法最后一步。显然消法中进行了多元多项式的加、减、乘等运算,但朱世杰未详细记载,消元最后得到的一元高次方程的解法,也无演草,演算过程不清楚。后来清代数学家沈钦裴、罗士琳均为之详演细草。在解方程无整根时,朱世杰继续用开方法以求其小数,或“开之不尽命分”,或“连枝同体术”,如在“端匹互隐”第一问、“和分索隐”第十二、十三问均有记载。朱世杰的消法是中算史上一项杰出成就,并具有世界意义。《四元玉鉴》卷中“茭草形段”(共七题)、“如象招数”(五题)、“果垛叠藏”(二十一题)三门中所有问题都是已知各种垛积的物体总数,求垛积底层物体的个数,这是已知各种高阶等差级数总和反求其项数的问题,解决这些问题需要按照级数求和公式列出高次方程来。朱世杰利用垛积术,给出了三角垛和四角垛这两个基本系统及由此产生的岚峰垛系统和四角岚峰垛。例如茭草形段第五问给出茭草垛,第二问给出撒星形垛;果垛叠藏第一问给出三角垛,第六问给出三角撒星更落一形垛;如象招数第五问给出三角撒星形垛。这五个垛均属三角垛系统,其一个重要性质是:任取其中的相邻两垛,前一垛的和为后一垛的通项,亦即后一垛的和等于它的前(n-1)项和加上前一垛的和。在果垛叠藏第十三问朱世杰用到了杨辉的四角垛,第三问给出了四角落一形垛,这两个垛均属四角垛系统。若把三角垛公式通项乘以它的项数则得岚峰垛系统,例如茭草形段第三问给出岚峰形垛,第五问给出岚峰更落一形垛。四角垛及岚峰垛系统、四角岚峰垛的求和都可以由三角垛公式导出。在此结果上朱世杰建立了四次内插公式。如象招数最后一问自注中他附有一题并给出解法:“今有官司依立方招兵,初招方面三尺,次招方面转多一尺,得数为兵,今招一十五方……,问招兵……几何?”他解道:“求得上差二十七、二差三十七、三差二十四、下差六。求兵者:今招为上积,又以今招减一为茭草底子积为二积,又今招减二为三角底子积为三积,又今招减三为三角落一积为下积。以各差乘各积,四位并之,即招兵数也。”这就是等间距四次内插法,其公式与现代公式基本一致。朱世杰在招差术的突出贡献是指出了招差公式中各项系数恰好依次是各三角垛的“积”,这在中算史及世界数学史上都具有创造性意义。另外卷中之九最后一题用到方程的常数项有二十位数字,卷下之七最后一题是三元联立方程,消去一元后得到共有二十七项的10次方程,再消去一元得15次方程。显见朱世杰解多元高次方程技巧十分娴熟。卷中之六“或问歌彖”载有十二个歌谣体算题,可谓我国此类算题的始祖。清代以来,对《四元玉鉴》进行了较广泛的研究。李锐1816年注释了茭草形段问题的解法;徐有壬撰《四元算式》一卷(1822);戴煦1820年演细草若干卷;沈钦裴于1829年完成六册稿本的《四元玉鉴细草》,未刻,原稿本现藏北京图书馆;罗士琳1834年撰成《四元玉鉴细草》二十四卷;李善兰《垛积比类》四卷(1867);当代中算史家李俨《中国数学大纲》、钱宝琮《垛积术广义》、严敦杰《中学数学课程中的中算史材料》、杜石然《朱世杰研究》对朱世杰的四元术、招差术、垛积术进行深入的探讨和研究,作出了应用的评价。《四元玉鉴》原刊本已佚,四库开馆未得此书,后阮元得抄本进呈清四库馆,并抄副本,又嘱何元锡刻版传世;丁取忠编《白芙堂算学丛书》共收算书二十三种,录《四元玉鉴》,先后有八种刻本。

猜你喜欢

  • 文选理学权舆

    八卷。清汪师韩(1707-?)著。汪师韩,字抒怀,又字韩怀,号九曜山人、上湖先生,钱塘(今浙江杭州)人,卒年不详。汪师韩甚推崇李善《文选注》,自称“窃念《昭明文选》,复撰《古今诗苑、英华》毕,而《英华

  • 毛诗国风绎

    一卷。陈迁鹤(1638-1714)撰。陈迁鹤,字声士,清晋江(今福建晋江)人。康熙进士,累官左庶子,生平潜心著述。除是编外,有《蜀说》、《尚书私记》、《春秋纪疑》、《春树堂文集》等。是书主要述评毛诗中

  • 虞阳说苑

    两编,三十二种,三十七卷。民国丁祖荫编。丁祖荫字初我,江苏常熟人。喜藏书,于乡贤文献用力尤多,其序曰:“故老所流传,里巷所称说,一二遗闻轶事,系于一地,系于一人,系于一事一物,往往在稗官野史中,此所以

  • 经国雄略

    四十八卷。明郑大郁编订。郑大郁字孟周,温陵(福建泉州的别称)人。生平事迹不详。是书有“天经考”三卷,“畿甸考”五卷,“省藩考”四卷,“河防考”四卷,“海防考”三卷,“江防考”三卷,“赋徭考”三卷,“赋

  • 欣然堂集

    十卷。清陶孚尹(约1675前后在世)撰。陶孚尹,字诞仙,江阴(今江苏江阴)人。生卒年不详。任桐城县训导。著有《欣然堂集》。是集为陶孚尹诗文集。凡十卷,诗六卷,文四卷。词附后。前有王士祯、尤侗序。均对其

  • 畿辅人物志

    二十卷。清孙承泽(详见《尚书集解》)撰。记载有明一代畿辅(今北京河北一带)人物。以地系人,存其事迹。详于御珰抗节之士,寓有褒贬之意。有清初刻本(现藏北京图书馆)。

  • 乾隆英使觐见记

    三卷。英国马戛尔尼(Macartney)撰,江阴刘复译。该书记以马戛尔尼为正使的英使团,于乾隆五十七年(1792年)赴热河觐见清廷皇帝之经历。现有中华书局本。

  • 复堂文集

    四卷。《诗集》十一卷。《词集》六卷。清谭献(1832-1901)撰。谭献原名廷献,字仲修,号复堂,仁和(今浙江杭州)人。同治六年(1867)举人,屡试不第。曾入福建学使徐树藩幕。历官秀水县学教谕、安徽

  • 金匮心典

    三卷。清尤怡(详见《伤寒贯珠集》)撰。又称《金匮要略心典》,为尤氏结合多年临床体会编撰而成。专门注释《金匮要略》。因纂注力求得其典要,故名“心典”。卷上载“脏腑经络先后病脉证”等七篇;卷中载“奔豚气病

  • 竹庵衍禅师语录

    二卷。清代释真衍(生卒年不详)撰。真衍,俗姓高阳,别号“藕庵”。姑苏(今属江苏省)人。所撰《竹庵衍禅师语录》为语录体佛书,记述明代会稽宝相寺沙门释怀渭的言论。怀渭,俗姓魏,字清远,晚号称竹庵,故题书名