第五章 勾股測望
第四節 旁要

圖22 容橫容直原理
第二種方法的關鍵是長方形BC1JI與BCGF面積相等,它們有公共部分BC1A1F,則長方形FA1JI與C1CGA1面積相等。這是一個重要原理,後來賈憲、楊輝將其概括為:將一長方形斜解為二勾股形,兩勾股形所容的以公共弦上任一點為公共點的兩長方形的面積相等,見圖22。這一原理在測望問題的出入相補中作用特別大。《九章》立四表望遠、因木望山及測井徑問題,都可以這樣解決。如因木望山問是:有一樹高9丈5尺,距山53里,人目高7尺。距樹3里處望山,人目、樹頂、山頂成一直線。問山高多少?如圖23。由上述原理,陰影部分相等,故ab1=a1b,故a1=ab1/b。https://read•99csw•com九_九_藏_書

圖21 出邑南北門
旁要是先秦「九數」之一,西漢張蒼、耿壽昌補充了解勾股形等內容后改稱勾股,成為《九章》勾股章。根據賈憲、楊輝的提示,上述勾股容方、容圓及八個測望問題是旁要的內容。現在介紹這類測望問題。有一正方形城邑,不知大小,城門都在城牆正中。出北門20步有一株樹。出南門14步拐向正西1775步,恰能看到此樹。問城邑每邊長多少?設城邑邊長x,出北門a1,出南門k,折西b,如圖21(1),考慮兩個相似勾股形,小勾股形股b1=½x,大勾股形勾a=a1+x+k。由於a1/b1=a/b,或a1/½x=(a1+x+k)/b,故x2+(a1+k)x=2a1b。這是劉徽推導此公式的第一種方法。第二種方法是:如圖21(2),寬為DF=x,長為BC=x+a1+k的長方形DEGF,其面積x(x+a1+k),再考慮寬BC=x+a1+k,長為AC=b的長方形BCAI,它被對角線平分,由於勾股形AA1J與AA1G相等,故BC1JI與BCGF面積相等。DEGF的面積是BCGF的兩倍,即BC1JI的兩倍,BC1JI的面積為a1b,故x(x+a1+k)=2a1b。九_九_藏_書https://read.99csw.com九-九-藏-書

圖23 因木望山