第五章 勾股测望
第二节 解勾股形
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
第四章 面积与体积
第五章 勾股测望
第二节 解勾股形
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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1989年语文高考试卷有一古文今译题便采自《九章》勾股章“竹高折地”问:今有一株竹高1丈,被折断,末梢抵地,抵地处距竹根3尺,问剩余高多少?如图16,刘徽指出,抵地处至竹根距离是勾a,剩余的高是股b,折断部分是弦c,则竹高就是股弦和c+b,此是已知勾与股弦和,求股的问题:b=[(c+b)2-a2]/[2(c+b)]。
刘徽的出入相补证明方法是:以勾股和b+a为边长作正方形,称为大方,面积(a+b)2;在其内部作一中方,其顶点在大方每边a、b的分点上,其边长自然为c,面积c2;在中方内部作四个以a、b、c为边长的勾股形,每一个面积为½ab,称为朱幂。中方除去四个勾股形,余一个以b-a为边长的正方形,称为黄方,面积为(b-a)2,如图17,大方有八个朱幂,一个黄幂,中方有四个朱幂,一个黄幂,因此,中方减去半个黄幂等于半个大方:½(b+a)2=c2-½(b-a)2,¼(b+a)2=½[c2-½(b-a)2],于是,而由a=½(b+a)-½(b-a),b=½(b+a)+½(b-a)证明了上述公式。九-九-藏-书-网
c=(a+b-c)+(c-b)+(c-a)
北宋贾宪把《九章》解勾股形的四个类型的方法抽象成一般性公式。杨辉又进而总结出a、b、c、c±a、c±b、b±a、a+b±c、c±(b-a)13种关系及变成b-a、c-http://www.99lib•netb、a+b-c的段数,称作“勾股生变十三名图”。这13种关系包括了勾股形中勾、股、弦及其和、差的全部可能的关系,对勾股理论起着提纲挈领的作用。
国内外流行的印度莲花问题实际上是《九章》“引葭赴岸”题的改写。此题是:有一水池,方1丈,一株葭〔jia佳,初生的芦苇〕生在中央,高出水面1尺,引葭赴岸,恰恰与岸边相齐。问水深、葭长各多少?如图15,刘徽指出,水池边长的一半勾a,水深为股b,葭长为弦c,葭高于水面者是弦股差c-b,这是已知勾与弦股差,求股、弦的问题:
便证明了上述三式。
《九章》勾股章提出了若干已知勾股形三边中二者的和差等因素,求其边长的例题。赵爽、刘徽、贾宪先后作了进一步的发展,提出了一般性的公式及其证明。
有一门户,高比宽多6尺8寸,两
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角相距1丈。问此门户高、宽各多少?刘徽认为,将户宽作为勾a,高为股b,两角相距为弦c,那么这是一个已知弦c与股勾差b-a,求勾、股的问题。《九章》的解法经刘徽改写成
为了证明这些公式,刘徽首先指出了在弦幂中勾幂与股幂的相互位置,或矩于表,或方于里:若股幂为方形,则勾幂作为勾矩居于股方之表,如图18(1);反之亦然,如图18(2)。刘徽将其中一个图形旋转180°,与另一个重合,则成为图18(3)的情形。勾矩c2-b2与股矩c2-a2的面积之和应为弦幂c2。在图中,这两者在两角重合于两个以c-b为宽、c-a为长的长方形,其面积为2(c-a)(c-b)。而弦幂中却有一个以a+b-c为边长的小黄方未被勾矩与股矩填满。显然,小黄方的面积(a+b-c)2应等于2(c-a)(c-b),开九九藏书网方由
这两类题目互相返覆,刘徽以出入相补原理证明之。
有一门户不知高、宽,有人持一竹竿,不知长短,横着出门,长了4尺,竖着出门,长了2尺,斜着恰好能出门。问门的高、宽、斜各多少?刘徽把门户的高、宽、斜分别作为勾、股、弦,此题是已知弦勾差c-a、弦股差c-b,求勾、股、弦的问题。《九章》给出的公式是:

图17 已知弦与股勾差求勾股的证明
a=(a+b-c)+(c-b),
b=(a+b
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-c)+(c-a),

图18 已知弦勾差弦股差求勾股弦的证明

图16 竹高折地
c=(c-b)+b。
b=[a2-(c-b)2]/[2(c-b)],

图15 引葭赴岸
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