第十章 不定问题
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
第十章 不定问题
第一节 勾股数组
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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不定问题在中国古代数学中占有重要地位。我们分勾股数组、五家共井、百鸡问题、同余式问题等几个方面阐述这一成就。

第一节 勾股数组

勾股定理x2+y2=z2本身就是一个不定问题,显然它有无数组解。满足该定理的有理数组(a,b,c)通常称为勾股数组,西方称为毕达哥拉斯数组。如何表示出勾股数组,是两千多年来数学家们关注的问题。公元前五、六世纪,毕达哥拉斯设一奇数为2a+1=m2,m为正整数,那么a=½(m2-1)、m、a+1=½(m2+1)就是勾股数组;后来柏拉图以2m、m2-1、m2+1为勾股数组公式,欧几里得以√uv、½(u-v)、½(u+v)或mnpq、½mn(p2-q2)、½mn(p2+q2)表示勾股数组,显然这些表达式并未给出全部勾股数组。
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《九章算术》已知勾股差与弦求勾股问题后来也发展为勾股差率与弦率的形式:
这是勾股数组的通解公式的另一种形式,其条件为p、q为互素奇数,2p2-q2是一个完全平方数。秦九韶曾用该公式成功地解决了遥度圆城的十次方程造术。美国数论专家迪克森(Dick-son)1894年提出了勾股数组的另一种形式:。显然,其雏形便是《九章》勾股章已知弦勾差、弦股差求勾、股、弦的公式。藏书网
世界上第一次给出勾股数通解公式的是《九章算术》勾股章“二人同所立”问。问题是:“今有二人同所立。甲行率七,乙行率三。乙东行,甲南行十步而邪东北与乙会。问甲、乙行各几何?”显然甲行c+a,乙行b,而(c+a):b=m:n=7:3。《九章》先求出南行率即勾率a=½(m2-n2),东行率即股率b=mn,邪行率即弦率c=½(m2+n2)。然后根据已知南行步数,用今有术求出东行和邪行步数。这里勾、股、弦三率便是勾股数的通解表示式,其为通解的条件是m、n为互素的奇数,《九章》的两个例题都符合此条件。国外被认为最先给出勾股数组通解公式的是希腊的丢番都,其公式a=2mc/(m2+1),b=ma-c=(m2-1)×c/(m2+1),是若令m=u/v,c=u2+v2,则可得到与《九章》等价的公式。丢番都大约与刘徽同时,比《九章》晚了三、四百年。九九藏书网http://www•99lib.net
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