第七章 高次方程数值解法
第五节 正负开方术
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
第五节 正负开方术
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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秦九韶指出“后篇效此”,表明这是一种普遍方法。这个开方中,出现常数项由负变正的情况,秦九韶称为“换骨”。开方过程中,还会出现常数项绝对值增大的情形,秦氏称为“投胎”。秦氏提出这些情形,目的在于指示人们遇到反常情形不要裹足不前,而是要继续下去。
这实际上进行变换y=576x1,开方得y=384,因此x1=y/576=384/576=2/3,x=8(2/3)。之分法又称作连枝同体术,是非常巧妙的。
(7)四变:方一退,上廉二退,下廉三退,隅四退;商续置。
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便以5763乘常数项,5762乘一次项系数,576乘二次项系数,三次项系数不变,以1为首项系数,开方式化成y4+15792y3+91902528y2+233700360192y-104208452812800=0
(2)上廉超一位,益隅超三位,商数进一位。上廉再超一位,益隅再超三位,商数再进一位,上商八百为定。
(4)一变,以商生隅,入下廉。以商生下廉,入上廉内,相消。以正负上廉相消。以商生上廉,入方内,相消。以正负方相消。
(6)三变:以商生隅,入下廉。
秦氏正负开方术的完整表述在《数书九章》田域类“尖田求积”问中:已知两尖田合成的一段田地,大斜39步,小斜25步,中广30步,求其面积(如图31)。此题归结为开玲珑三乘方:-x4+763200x2-40642560000=0九九藏书网
祖冲之求解负系数方程的资料已佚。现存史料中,第一次突破方程系数为正的限制的是北宋12世纪数学家刘益。据杨辉《田亩比类乘除捷法》所引,刘益《议古根源》中提出了形如x2-12x=864,-5x2+228x=2592,-5x4+52x3+128x2=4096的方程,可见他还突破了首项系数是1的限制。刘益为解决这些负系数方程,提出了益积开方术和减从开方术。杨辉说刘益的方法“实冠前古”。这两种方法尚不是增乘方法,后者与增乘开方法比较接近。
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正负开方术是13世纪宋元数学家的共识。南宋的杨辉,金元的李冶、朱世杰对此都有贡献。李冶、朱世杰不再规定实常为负,而是可正可负,并对常数项变号或绝对值增大的情况也提出了处理意见。数学家们还提出了之分法。如《益古演段》第40题需求-22.5x2-648x-23002=0的正根,就原式开方,开不出准确根,李冶便以22.5乘常数项23002,得517545,一次项系数不变,二次项系数变为-1,再开方,即求-y2-648y+517545=0的正根。这实际上是作变换y=22.5x,求出y=465,因此,x=466÷22.5=20(2/3)。朱世杰把这种方法推广到高次方。《四元玉鉴》的“和分索隐”门第13问的开方式是576x4-2640x3+1729x2+3960x-1695252=0。他开得正根的整数部分8之后,尚有余式576x14+15792x13+1595532+704392x1-545300=0九*九*藏*书*网
秦九韶提出正负开方术,把以增乘开方法为主体的高次方程数值解法发展到十分完备的程度。他的方程有的高达10次,方程系数在有理数范围内没有限制。他规定实常为负,这实际上是求解如下方程的正根:f(x)=a0xn+a1xn-1+a2xn-2+…+an-1x+an=0(a0≠0,an<0)九*九*藏*书*网
(8)以方约实,续商置四十,生隅入下廉内。以商生下廉,入上廉内。以商生上廉,入方内。以续商四十命方法,除实,适尽。所得商数八百四十步为田积。
(1)列出方式,开玲珑三乘方。
(5)二变:以商生隅,入下廉;以商生下廉,入上廉。
其开方过程是:

图31 尖田
(3)以商生隅,入益下廉,以商生下廉消从上廉,以商生上廉,入方,以商生方,得正积,乃与实相消。以负实消正积,其积乃有余,为正实,谓之“换骨”。
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