查成语>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

  • 诗学禁脔

    一卷。元范德机(1272-1330)撰。范德机,字亨父,一字范椁,清江(今湖北恩施)人。以荐举为翰林院编修官,后任福建闽海道知事等职。范德机人称文白先生,与虞集等齐名。其诗多为描写个人日常生活及应酬之

  • 满汉合璧翻译书信

    一卷。不著撰人姓名。清初满洲士大夫,以国书语言通情素,叫作札什函。此书为翻译书信的底稿,为好事者所编存。全书共十五篇。为(满文略)春候;(满文略)夏候;(满文略)秋候;(满文略)冬候;(满文略)暂别候

  • 谢山存稿

    十卷。明陈吾德(约1580年前后在世)撰。陈吾德,字有斋,广东新会人。生卒年不详。嘉靖四十四年(1565)进士。官至浙江按察司佥事。著有《谢山存稿》。陈吾德承陈献章之学,以气节著称。居官时曾忤张居正,

  • 称阳杂录

    一卷。清代章大来(生卒年不详)撰。章大来字泰占,号对山,官至训导,著有《玉屏山房集》等书。此书原版本叫《后甲集》,又叫《睢雷馆日记》。此本为清代学者赵之谦得原本残本后,整理刊行,并为此本题名为《称阳杂

  • 兼韵音义

    十卷。清殷秉墉撰。秉墉字东桥,天津人。官南阳守,擢四川成绵龙茂观察。秉墉以为官韵甚严,文字音义异同抉摘尤精,春秋两闱,往往一字出入,遂关得失。见诸坊刻者,因而有《韵字辨同》各书,顾第标大旨,证据未详。

  • 皇清经解分经合纂

    二百一十三卷。无纂者名氏。首有孙廷翰序,称纂者为船山主人。其书以十三经为纲领,而把大戴礼独立于三礼之外,把春秋经独立于三传之外。其《日知录》《养新录》等,不说全经,只有单文只句的,则以每经的字句为纲领

  • 满汉字内务府事宜便览

    一卷。是书为《总营内务府堂现行则例》刊行后,将随办案件中堪为例章的抄录成帙,以备查阅和续纂则例时参用。书共一百四十条,条分满汉,其中有皇太后、皇上、皇后、妃主由园入宫停住大班堂谕,紫禁城冬令小心火烛堂

  • 八闽通志

    八十七卷,明陈道修,黄仲昭纂。陈道,福建巡抚。黄仲昭,名潜,以字行,福建莆田县人,明成化二年(1466)进士,改庶吉士,授编修,官至江西提学佥事。未几乞归讲学,学者称其末轩先生,著有《末轩集》。修志名

  • 印江县志

    二卷,清郑士范纂修。郑士范,凤翔人,曾任印江县知县。印江为古思印之地。汉为酉阳县。隋为务川县。旧无志乘。道光中,郑士范任县令,为补无志之缺,遂撰成此书。《印江县志》道光十七年(1837)写本,共二卷。

  • 四书近指

    二十卷。明末清初孙奇逢撰。奇逢(1585-1675)字启泰,一字钟元,直隶容城(今属河北)人。与黄宗羲、李禺并称“三大儒”,为学本于陆(九渊)、王(守仁),而兼采程朱之旨,为清初调和朱、陆学派的首倡者