第九章 垛积招差
第二节 隙积术
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
第九章 垛积招差
第二节 隙积术
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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即刍童状隙积中物件的个数比刍童体积多n/6×(a2-a1)。隙积术实际上是一个二阶等差级数求和问题:
方垛(比类方亭)的求积公式为:Sn=a2+(a+1)2+(a+2)2+…+(b-1)2+b2=n〔a2+b2+ab+½(b-a)〕/3
三角垛(比类鳖臑)的求积公式为:Sn=1+3+6+10+…+½n(n+1)=n(n+1)(n+2)/6
两端除以2,便得到九九藏书杨辉的三角垛公式。
等差级数问题在宋元时代发展为高阶等差级数求和问题。这一课题的开创者是北宋大科学家沈括。沈括研究了《九章算术》的刍童等立体体积公式(见第四节),认为已相当完备,但是,没有求隙积的方法。隙积就是积之有隙者,如将一颗颗棋子、坛、罐等垒起来,如图34,虽然有刍童的形状,但因有刻缺空隙,若用刍童术求积,数值偏小。沈括便提出了隙积术。设隙积的上底宽a1,长b1,下底宽a2,长b2,高n层,且a2-a1-b2-b1=n-1,沈括提出的隙积术是:S=a1b1+(a1+1)(b1+1)+(a1+2)(b1+2)+…+a2b2=n〔(2a1+a2)b1+(2a2+a1)b2+(a2-a1)〕/6九九藏书网

图34 隙积
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级数a1 b1(a1+1)(b1+1)(a1+2)(b1+2)(a1+3)(b1+3)(a1+4)(b1+4)…
一阶差a1+b1+1a1+b1+3a1+b1+5a1+b1+7…
二阶差2222…
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不难看出,这都是二阶等差级数求和问题。同时,可以看出,在沈括的隙积术中令a1=b1=1,a2=b2=n,便是杨辉的四隅垛公式;令a1=b1,a2=b2,便是杨辉的方垛公式;令a1=1,b1=2,a2=n,b2=n+1,便成为两个三角垛之和1·2+2·3+3·4+…+n(n+1)=n(n+1)(n+2)/3。九_九_藏_书_网
南宋杨辉《详解九章算法》以各种菓子垛比类《九章》的立体。其中刍童形菓子垛与沈括的隙积术相同。四隅垛(比类方锥、阳马)的求积公式为:Sn=12+22+32+…+n2=n(n+1)(n+½)/3
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