第四章 面积与体积
目录
第一章 中国古代数学综述
第二章 记数法与计算工具
第二章 记数法与计算工具
第三章 算术运算
第三章 算术运算
第四章 面积与体积
第一节 多边形面积
第四章 面积与体积
第五章 勾股测望
第六章 线性方程组解法
第七章 高次方程数值解法
第七章 高次方程数值解法
第八章 天元术与四元术
第八章 天元术与四元术
第九章 垛积招差
第十章 不定问题
第十一章 无穷小分割思想
第十一章 无穷小分割思想
第十二章 中国古代数学的特征与意义
第十二章 中国古代数学的特征与意义
第十二章 中国古代数学的特征与意义
附录
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中国古代的几何一般不讨论图形离开数量关系的性质,而要计算出长度、面积、体积。面积、体积问题主要集中在《九章算术》及其刘徽注中,其他算经中也有涉及。

第一节 多边形面积

三角形叫圭田,《九章》提出的面积算法是“半广以乘正从”,广即底,正从即高,公式为S=½ah。刘徽记载了以盈补虚的证明方法,将三角形拚补成长方形,如图1所示。以盈补虚,又称出入相补,是中国古代解决面积、体积、勾股等问题的主要方法之一。
长方形在古代叫方田,《九章》提出的面积公式是“广从步数相乘得积九九藏书步”。古代“广”指东西的长度,“从〔zong纵〕”指南北的长度,则面积S=ab。刘徽对这一公式未证明,而是给出了面积定义:“凡广从相乘谓之幂。”幂的涵义与今天指乘方不同。
根号下的多项式分解因式便成为½(a+b+c)·½(a+b-c)·½(c+a-b)·99lib•net½(b+c-a)。可见三斜求积公式与古希腊海伦公式是等价的。秦九韶还用三斜求积术解决了四不等田的面积。

图1 圭田之出入相补
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秦九韶的三斜求积术是已知三角形三边求其面积的方法:今有一三角形田,小斜13里,中斜14里,大斜15里,其面积的求法是:“以小斜幂并大斜幂,减中斜幂,余半之,自乘于上。以小斜幂乘大斜幂,减上,余,四约之,为实。一为从隅,开平方得积。”(《数书九章》卷五)这段话用现代符号写出便是:
直角梯形,《九章》称之为邪田,其面积的计算公式是S=½(a1+a2)h,其中a1、a2、h是上、下底及高,也是拚补成长方形以证明其面积,如图2所示。一般梯形叫箕田,它可分解成两个邪田,其面积公式同上。九九藏书
九九藏书

图2 邪田之出入相补
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