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詩文 等差級數(shù)
釋義

等差級數(shù)

今有竹九節(jié),下三節(jié)容四升,上四節(jié)容三升。問中間二節(jié)欲均容,各多少?
術(shù)曰:以下三節(jié)分四升為下率,以上四節(jié)分三升為上率。(劉徽注:此二率者,各其平率也。)上、下率以少減多,馀為實(shí)。(劉徽注:按:此上、下節(jié)各分所容為率者,各其平率。上、下以少減多者,馀為中間五節(jié)半之凡差,故以為實(shí)也。)置四節(jié)、三節(jié),各半之,以減九節(jié),馀為法。實(shí)如法得一升,即衰相去也。(劉徽注:按:此術(shù)上、下節(jié)所容已定之節(jié),中間相去節(jié)數(shù)也。實(shí)者,中間五節(jié)半之凡差也。故實(shí)如法而一,則每節(jié)之差也。)下率一升少半升者,下第二節(jié)容也。(劉徽注:一升少半升者,下三節(jié)通分四升之平率。平率即為中分節(jié)之容也。)

漢《九章算術(shù)·均輸》


【評】此實(shí)際上是等差級數(shù)問題,《九章算術(shù)》用衰分術(shù)求各項(xiàng)。相去衰,即公差。
今有良馬與駑馬發(fā)長安至齊。齊去長安三千里。良馬初日行一百九十三里,日增一十三里;駑馬初日行九十七里,日減半里。良馬先至齊,復(fù)還迎駑馬。問幾何日相逢及各行幾何?
術(shù)曰:……求良馬行者,十四乘益疾里數(shù)而半之,加良馬初日之行里數(shù),以乘十五日,得十五日之凡行?!苍拿摯松鲜?,戴震校補(bǔ)?!场篑w馬行者,以十四乘半里,又半之,以減駑馬初日之行里數(shù),以乘十五日,得駑馬十五日〔原文脫以上六字,戴震補(bǔ)?!持残?sup>①?!?br>

漢《九章算術(shù)·盈不足》


〔注〕①包括此兩段在內(nèi)的文字,戴震、錢寶琮認(rèn)為是劉徽注,汪萊、李潢認(rèn)為是《九章算術(shù)》經(jīng)文。蓋此及此前三十九字,原本皆作注文。戴震將前三十九字改作經(jīng)文。
【評】《九章算術(shù)》有幾個等差級數(shù)的問題,然項(xiàng)數(shù)太少,并且只求各項(xiàng)或公差。此處卻含有等差級數(shù)前n項(xiàng)和公式Sn=(a1+d)n,及第n項(xiàng)的公式an=a1+(n-1)d,其中d是公差。是為中國數(shù)學(xué)史上第一次出現(xiàn)的等差級數(shù)公式。
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(shù)曰:置今織尺數(shù),以一月日而一,所得,倍之。又倍初日尺數(shù),減之,馀為實(shí)。以一月日數(shù)初一日減之,馀為法。實(shí)如法得一。

南北朝北魏《張丘建算經(jīng)》卷上


【評】此為中國數(shù)學(xué)史上首次出現(xiàn)的已知等差級數(shù)首項(xiàng)a1,項(xiàng)數(shù)n,前n項(xiàng)和Sn,求公差d的公式:d=。
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(shù)曰:并初、末日織尺數(shù),半之,馀,以乘織訖日數(shù),即得。

南北朝北魏《張丘建算經(jīng)》卷上


【評】此為已知等差級數(shù)首項(xiàng)a1,末項(xiàng)an,項(xiàng)數(shù)n,求其前n項(xiàng)之和的公式Sn=(a1+an)n。它與《九章算術(shù)》(或劉徽)的公式等價(jià)。
今有戶出銀一斤八兩一十二銖。今以家有貧富不等,令戶別作差品,通融出之。最下戶出銀八兩,以次戶差各多三兩。問戶幾何?
術(shù)曰:置一戶出銀斤兩銖數(shù),以最下戶出銀兩銖數(shù)減之,馀,倍之,以差多兩銖數(shù)加之,為實(shí)。以差兩銖數(shù)為法。實(shí)如法而一。

南北朝北魏《張丘建算經(jīng)》卷中


【評】此為已知等差級數(shù)的首項(xiàng)a1,公差d,各項(xiàng)的平均數(shù)a,求其項(xiàng)數(shù)n的公式:n=〔2 (a-a1)+d〕/d。
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