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第八章 天元術與四元術 第二節 天元術

第八章 天元術與四元術

第二節 天元術

這段文字用現代符號翻譯出來就是:設x為圓城半徑OC。x+k為股OA,x+l為勾OB。由於AB·OC=OA·OB,即AB·x=(x+k)(x+l),故弦AB=(x+k)(x+l)/x=[x2+(k+l)x+kl]/x=x+(k+l)+klx-1,AB2=[x+(k+l)+klx-1]2=x2+2(k+l)x+k2+l2+4kl+2(k+l)klx-1+(kl)2x-2又AB2=OA2+OB2=(x+k)2+(x+l)2=2x2+2(k+l)x+k2+l2,兩者相減,兩端乘以x2,即得上述開方式。read.99csw.com
李冶用天元術推導這個四次方程的方法是:
如圖32,設南行EA為k,東行FB為l,則此即要求解方程-x4+4klx2+2kl(k+l)+(kl)2=0
草曰:立天元一為半城徑,副置之。上加南行步得為股,下位加東行步得為勾。勾股相乘得為直積一段,以天元除之得為弦。以自之,得為弦冪,寄左。乃以勾自之,得,又以股自之,得,二位相併得,為同數。與左相消,得。開益積三乘方,得一百二十步,即半城徑也。九_九_藏_書read.99csw•com九_九_藏_書
假令有圓城一所,不知周徑。或問丙出南門直行一百三十五步而立,甲出東門直行十六步見之。問徑幾何?又法曰:二行相乘得數,又自之,為三乘方實。並二行步,以乘二行相乘數,又倍之為從。二行相併數以自乘于上,又二行相減數自乘減上位為第一廉。第二廉空。一益隅。益積開之得半徑。

圖32 測圓
天元術的基本思想是:首先立所求的量為天元一,根據問題的條件給出兩個等價的天元式,使兩個天元式相減,便得到一個開方式,即一個方程式。後面這個過程叫做如積相消。而如積釋鎖則包含了列方程、解方程的完整過程。顯然,立某量為天元一相當於今天的設某某為未知數x,天元式相當於今天的含未知數的多項式。如按《測圓海鏡》的記法便表示多項式x4-332x3+27556x2。我們以《測圓海鏡》卷七第2問為例展示天元術。此題是:九-九-藏-書
由此可見,在李冶時代已完全掌握了天元多項式的加、減、乘法及除數為天元單項式的除法,掌握了指數的乘除法運算及合併同類項等運算。由於天元式的表示採取位置值制,故乘除數為天元冪的乘除法,只要上下移動「元」字或「太」字即可。