第九章 垛積招差
垛積是高階等差級數求和問題。一個級數若每相鄰兩項之差不相等而每相鄰兩差的差都相等,則稱為二階等差級數。同樣,就明白了三階、四階等差級數。二階及其以上的等差級數常稱為高階等差級數,是宋元數學的一個重要分支。而其淵源應追溯到等差級數。
第一節 等差級數
這可以看作是上述公式的推導。
等差級數問題在《張丘建算經》中又得到多方面發展。卷上第22問:「今有女善織,日益功疾,初日織五尺。今一月,共織九匹三丈。問日益幾何?術曰:置今織尺數,以一月日而一,所得倍之,又倍初日尺數減之,余為實。以一月日數,初一日減之,余為法,實如法得一。」設首項a1,項數n,前n項和Sn,則公差d=(2Sn/n-2a1)÷(n-1)。第23問:「今有女子不善織,日減功遲,初日織五尺,末日織一尺,今三十日織訖。問織幾何?術曰:並初末日織尺數,半之,余,以乘織訖日數,即得。」設初日織a1,末日織an,此即前n項和公式Sn=½(a1+an)n。卷上第32問、卷中第1問都是已知首項a1,公差d及各項平均值m,求項數n=〔2(m-a1)+d〕÷d。卷下第36問是已知公差1,首項1,則n項和Sn=½n(n+1)。九九藏書九*九*藏*書https://read.99csw.com
人們很早就認識了等差級數。《九章算術》均輸章有幾個等差級數的例題。如「今有金箠長五尺,斬本一尺重四斤,斬末一尺重二斤。問次一尺各重幾何?」《九章》用衰分術求解,劉徽則根據首項、末項、項數先求出公差:a1=4,a5=2,公差d=(a1-a5)/(5-1)=½。劉徽實際上已掌握了d=(an-a1)/(n-1)。此題為遞減,公差應為d=-½。「九節竹」問也是一個等差級數問題。這些問題都未給出求和公式。盈不足章良駑二馬問則更進了一步。在求良、駑二馬15日所行里數時,使用了公式Sn=[a1+½(n-1)d]n,這是已知等差級數的首項a1,公差d,項數n,而求前n項和的公式。不過,描述上述公式的文字是《九章》術文還是劉徽注,學術界有不同意見,尚難定論。劉徽又把上述公式寫成:Sn=a1n+½[1+(n-1)](n-1)d九九藏書https://read.99csw.com