- 中國代數故事(少年讀經典·第二輯)
- 許莼舫
- 1462字
- 2023-07-07 16:13:36

在中國古代的方程算法中,所列的方程不象現今代數里那樣用字母代替未知數,而是記出每一未知項的系數于一定地位,和代數里的“分離系數法”一樣。解方程所用的直除法,是從一個方程累減(或累加)另一個方程,用來消去一部分未知數,和現今的加減消元法略有不同。下面舉兩個例題,把古代的籌算式和代數的新記法并舉,讀者對照一下就可以明了。
【例一】今有上禾(稻棵)3秉(一秉即一束),中禾2秉,下禾1秉,共有實(禾的果實,即稻谷)39斗,上禾2秉,中禾3秉,下禾1秉,共有實34斗。上禾1秉,中禾2乘,下禾3秉,共有實26斗,問上中下禾各一秉有實多少?答:上禾1秉有斗,中禾1秉有∠
斗,下禾1秉有
斗。(題見《九章算術》)
列上禾3秉,中禾2秉,下禾1秉,實39斗于左行。同法列得中行和右行,如(A)式(古法自右向左依次列三式,現在為便利起見,把它對調一下)。

以左行上禾遍乘中行,如(B)式。

用直除法從中行累減左行,經二次而頭位減盡,如(C)式。

仿上法以左行上禾遍乘右行,如(D)式。

從右行減左行一次,頭位已盡,如(E)式。

再以中行中禾遍乘右行,如(F)式。

從右行累減中行,經四次而第二位也盡,再把右行約簡,如(G)式。

以右行下禾遍乘中行,如(H)式。

從中行減右行一次,第三位已盡,以(G)式中行中禾來除它,如(I)式。

以右行下禾遍乘左行,如(J)式。

從左行減右行一次,又累減中行二次,第二、三兩位都盡,以(I)式左行上禾除之,如(K)式。

三行各以上數為除數,下數做被除數,除得商數就是上中下禾各一秉的斗數。
設上禾1秉的實是x斗,中禾1秉的實是y斗,下禾1秉的實是z斗,那么依題意可列三元一次方程如下:
(A)

以(A1)式首項的系數3乘(A2)式,得
(B)

從(B2)式減(B1)式二次,得
(C)

又以(C1)式首項的系數3乘(C3)式,得
(D)

從(D3)式減去(D1)式,得
(E)

再以(E2)式首項的系數5乘(E3)式,得
(F)

從(F3)式減(F2)式四次,再以9除所余的式,得
(G)

以(G3)式首項的系數4乘(G2)式,得
(H)

從(H2)式減(H3)式,再以(G2)式首項的系數5除,得
(I)

以(I3)式首項的系數4乘(I1)式,得
(J)

從(J1)式減(J2)式二次,再減(J3)式,再以(I1)式首項的系數3除,得
(K)


從上舉的解法,可見古時的方程算法很是別致,雖較新法略繁,但步驟非常整齊,在使用籌算時可說是很便利的。
【例二】今有上禾6秉的實,去掉1斗8升,等于下禾10秉的實,下禾15秉的實,去掉5升,等于上禾5秉的實。問上下禾各1秉有實多少?答:上禾1秉有實8升,下禾1秉有實3升。(題見《九章算術》)
列上禾6秉正,下禾10秉負,實18升正于左行;又列上禾5秉負,下禾15秉正,實5升正于右行,如(A)式(負數的籌式,《九章算術》用顏色分別,現在為便利計,仿宋代的方法在末位加一斜劃)。

以左行上禾遍乘右行,如(B)式。

從右行累加左行,經五次而頭位盡,如(C)式。

右行上數做除數,下數做被除數,除得商數是下禾1秉的實,如(D)式。

又以所得數乘左行下禾,從左行末位減,再以頭位除,得上禾1秉的實,如(E)式。

設上禾1秉的實是x升,下禾1秉的實是y升,那么依題意可得二元一次方程組如下:

移項,整理,得
(A)

以(A1)式首項的系數6乘(A2)式,得
(B)

(B2)式加上(B1)式五次,得
(C)

去掉(C2)式左邊的系數,得
(D)

以(D2)式右邊的3乘(D1)式的第二項系數,從右邊18減,再以第一項系數6除,得
(E)

在上舉的解法中,有(-30)+(+6)=-24,(+90)+(-10)=+80,(+18)-(-30)=+48……的正負數加減法,又有(-5)×(+6)=-30的乘法。