第八章 天元术与四元术
第三节 四元术
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
第八章 天元术与四元术
第八章 天元术与四元术
第三节 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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与之相消,得-3x2+(4z+4)x+(-z2-4z)=0
外二行相乘得(-z2+3z+7)(2z4-5z3-15z2-13z-14)=-2z6+11z5+14z4-67z3-130z2-133z-98
又以z乘前式(-z2+z)x2+(z3+z2+z)x+(-2z3-z2-2z)x=0
以3乘前式,得(-3x+3)x2+(3z2+3z+3)x+(-6z2-3z-6)=0
四元术的表示方法是常数项居中,旁记一“太”字,天元幂系数居下,地元居左,人元居右,物元居上,其幂次由它们与“太”字的位置关系决定,不必记出天、地、人、物等字,距“太”字愈远,幂次愈高,相邻两元幂次之积记入每行列的交叉处,不相邻之元的幂次之积无相应位置,寄放在夹缝中,如图33。一个筹式相当于现今的一个方程式,二元方程组列出两个筹式,三元方程组列出三个筹式,四元方程组列出四个筹式。这是一种分离系数表示法,对列出高次方程组与消元都很方便。可惜由于平面只有上、下、左、右四个方向,最多只能列出四元,高出四元的方程组便无能为力。
由于朱世杰的文字过于简括,“互隐通分相消”所引用罗士琳细草,只是提供一个大体说明消元过程的例子。至99lib•net于是否符合朱氏原意,不得而知。事实上,许多学者有不同的细草。
草曰:立天元一为勾,地元一为股,人元一为弦。三才相配求得今式,求得云式,求得三元之式,以云式剔而消之,二式皆人易天位,前得,后得,互隐通分,相消,左得,右得。(罗士琳细草:以前式左行齐之,得,消前式,得,又以前式消之,得。复以前式左行齐之,得,三因前式,得,消之得为左式。以左行齐前式得;以以前式左行齐左式,得,相消得为右式。内二行得,外二行得,内外相消,四约之,得开方式,三乘方开之,得弦五步。99lib.net九九藏书网
四元术就是多元高次方程组解法,它实际上包括四元术表示法和四元消法两部分内容。
四元术的核心是四元消法,即将四元四式消成三元三式,再消成二元二式,最后化成一元一式,即高次开方式。朱世杰《四元玉鉴》卷首的“假令细草”中列出了天元术、二元术、三元术和四元术的范例。谨将第3问“三才运元”的消法解释如下。
以前式左行(-z+1)乘后式,(-z+1)x3+(2z3-2)x2+(-z3-3z2+2z+2)x+(2z3-2z)=0

图33 四元布列
z=5
-x2+x+xz+y-z=0(云式)。
z4-6z3+4z2+6z-5=0
[以前式左行(-z+1)乘此式,得(3z-3)x2+(-4z2+4)x+(z3+3z2-4z)=0
两者相消,得(z2-z-3)x2+(-z3-z2+3z+4)x+(2z3-2z)x=0
内二行相乘得(z3-3z2-7z-6)(-2z3+5z2+11z+13)=-2z6+11z5+10z4-43z3-146z2-157z-78九九藏书网
解:设x为勾a,y为股b,z为弦c,由已知条件列出x+y+z-xy(z-y)=0或-xy2+xyz-x-y-z=0(今式)。
以左式x的系数乘前式,得到(z3-4z2-4z+7)x2+(-z4+2z3+9z2+10z+7)x+(2z4-5z3-15z2-13z-14)=0
以前式x2的系数(-z+1)及x乘左式,得(z3-4z2-4z+7)x3+(-z4+4z3+4z2-z-6)x=0两者相消为右式:(-2z3+5z2+11z+13)x+(2z4-5z3-15z2-13z-14)=0]
问题是:“今有股弦较除弦和和与直积等。只云勾弦较除弦较和与勾同,问弦几何?”即已知(a+b+c)÷(c-b)=ab,(-a+b+c)÷(c-a)=a,及勾股定理a2+b2=c2,求c。其解法是:(见第133—九*九*藏*书*网135页)
为左式,(-2z3+5z+11z+13)x+(2z4-5z3-15z2-13z-14)=0
x2+y2-z2=0(三元式)。
两者相减应为0
以x乘前式,得(-z+1)x3+(z2+z+1)x2+(-2z2-z-2)x=0
4z4-24z3+16z2+24z-20=0
将y=-x2+x+xz-z代入三元式,便得到后式:x3-2x2+2x-2x2z+4xz-2z+xz2-2z2=0
以云式减今式,以x除,并将y2=z2-x2,y=-x2+x+xz-z代入,便得到前式:x2+x-x2z+xz-z+xz2-2z2-2=0
为右式。
并将人元摆到天元上。互隐通分相消,得到(-z2+3z+7)x+(z3-3z2-7z-6)=0
两者相消,得(-z2+3x+7)x+(z3-3z2-7z-6)=0为左式。
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