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詩文 大衍求一術(shù)
釋義

大衍求一術(shù)

今有物,不知其數(shù)。三、三數(shù)之,剩二;五、五數(shù)之,剩三;七、七數(shù)之,剩二。問物幾何?
術(shù)曰:三、三數(shù)之剩二,置一百四十;五、五數(shù)之剩三,置六十三;七、七數(shù)之剩二,置三十。并之,得二百三十三。以二百一十減之,即得。凡三、三數(shù)之剩一,則置七十;五、五數(shù)之剩一,則置二十一;七、七數(shù)之剩一,則置十五。一百六以上,以一百五減之,即得。

南北朝《孫子算經(jīng)》卷下


【評】此“物不知數(shù)”問是中國數(shù)學(xué)史上第一次明確提出的一次同馀式組問題。根據(jù)題設(shè),它是求滿足同余式組N≡2(mod3)≡3(mod5)≡2(mod7)的最小正整數(shù)N。其解答為N=2×70+3×21+2×15-2×105=23,并說明了70,21,15的選擇為70≡1(mod3),21≡1(mod5),15≡1(mod7)。此題的解法符合剩馀定理。十九世紀(jì),英國傳教士偉烈亞力將其介紹到西方,則其解法稱為中國剩馀定理。
大衍總數(shù)術(shù)曰:置諸問數(shù)。(原注:類名有四。)一曰元數(shù)。(原注:謂尾位見單零者。本門揲蓍、酒息、斛糶、砌磚、失米之類是也。)二曰收數(shù)。(原注:謂尾位見分厘者。假令冬至三百六十五日二十五刻,欲與甲子六十日為一會而求積日之類。)三曰通數(shù)。(原注:謂諸數(shù)各有分子、母者。本門問一會積年是也。)四曰復(fù)數(shù)。(原注:謂尾位見十、或百及千以上者。本門筑堤并急足之類是也。)
元數(shù)者,先以兩兩連環(huán)求等,約奇弗約偶。(原注:或約得五,而彼有十,乃約偶而弗約奇。)或元數(shù)俱偶,約畢可存一位見偶;或皆約而猶有類數(shù)存,姑置之,俟與其他約遍,而后乃與姑置者求等約之?;蛑T數(shù)皆不可盡類,則以諸元數(shù)命曰復(fù)數(shù),以復(fù)數(shù)格入之。
收數(shù)者,乃命尾位分厘作單零,以進(jìn)所問之?dāng)?shù)。定位訖,用元數(shù)格入之?;蛉缫饬?shù)為母,收進(jìn)分厘,以從所問,用通數(shù)格入之。
通數(shù)者,置問數(shù),通分內(nèi)子,互乘之,皆曰通數(shù)。求總等,不約一位,約眾位,得各元法數(shù),用元數(shù)格入之?;蛑T母數(shù)繁,就分從省通之者,皆不用元,各母仍求總等,存一位,約眾位,亦各得元法數(shù),亦用元數(shù)格入之。
復(fù)數(shù)者,問數(shù)尾位見十以上者,以諸數(shù)求總等,存一位,約眾位,始得元數(shù)。兩兩連環(huán)求等,約奇弗約偶,復(fù)乘偶;或約偶弗約奇,復(fù)乘奇,皆續(xù)等,下用之?;虮舜丝杉s,而猶有類數(shù)存者,又相減以求續(xù)等,以續(xù)等約彼,則必復(fù)乘此,乃得定數(shù)。所有元數(shù)、收數(shù)、通數(shù)三格,皆有復(fù)乘求定之理,悉可入之。
求定數(shù),勿使兩位見偶,勿使見一太多。見一多則借用繁,不欲借,則任得一,以定相乘為衍母,以各定約衍母,各得衍數(shù)。(原注:或列各定為母于右行,各立天元一為子于左行,以母互乘子,亦得衍數(shù)。)
諸衍數(shù),各滿定母,去之。不滿曰奇,以奇與定,用大衍求一入之,以求乘率。(原注:或奇得一者,便為乘率。)
大衍求一術(shù)云:置奇右上,定居右下,立天元一于左上。先以右上除右下,所得商數(shù),與左上一相生,入左下,然后乃以右行上下,以少除多,遞互除之,所得商數(shù),隨即遞互累乘,歸左行上下,須使右上末后奇一而止,乃驗(yàn)左上所得,以為乘率?;蚱鏀?shù)已見單一者,便為乘率。
置各乘率,對乘衍數(shù),得泛用。并泛,課衍母。多一者為正用;或泛多衍母倍數(shù)者,驗(yàn)元數(shù)奇偶同類者,損其半倍,(原注:或三處同類,以三約衍母,于三處損之。)各為正用數(shù)。或定母得一,而衍數(shù)同衍母者,為無用數(shù),當(dāng)驗(yàn)元數(shù)同類者,而正用至多處借之。以元數(shù)兩位求等,以等約衍母為借數(shù)。以借數(shù)損有以益其無,為正用?;驍?shù)處無者,如意立數(shù)為母,約衍母,所得,以如意子乘之,均借補(bǔ)之?;蛴麖氖?,勿借任之為空,可也。然后,其馀各乘正用,為各總。并總,滿衍母去之。不滿,為所求率數(shù)。

宋·秦九韶《數(shù)書九章·大衍類》


[注]①此為秦九韶對問數(shù)的分類及界定。分成一般正整數(shù)、小數(shù)、分?jǐn)?shù)、十的倍數(shù)四類,分別稱為元數(shù)、收數(shù)、通數(shù)、復(fù)數(shù)。②以上四段,秦九韶針對各種不同的問數(shù),給出了“求總等,不約一位約眾位”、“兩兩連環(huán)求等,約奇弗約偶,或約偶弗約奇”、“求續(xù)等,以續(xù)等約彼則必復(fù)乘此”等三種處理方法,將非兩兩互素的問數(shù)化成兩兩互素即兩兩無等數(shù)的定數(shù),使各定數(shù)分別是相應(yīng)問數(shù)的因子,各定數(shù)之積是諸問數(shù)的最小公倍數(shù),以應(yīng)用大衍求一術(shù),并最后計(jì)算出滿足同馀式組的答案。③此是對以上四條的補(bǔ)充。④這是秦九韶提出的一個(gè)重要命題:如果G>a,G≡g(moda),0

當(dāng)n是偶數(shù)時(shí),cn便是所求的乘率k。⑥設(shè)原問題化成同馀
式是N≡R1(modA1)≡R2(modA2)≡……≡Rn(modAn),諸Ai為問數(shù),諸Ri為正用?;蒒≡R1 (moda1)≡R2(moda2)
≡……≡Rn(modax),諸ai兩兩互素,為定數(shù),諸ai的連乘積M稱為衍母,稱為衍數(shù),諸稱為泛用,諸稱為各總,那么,(modM)即所求。這就是所謂剩馀定理。
【評】秦九韶在中國數(shù)學(xué)史上第一次系統(tǒng)敘述了一次同馀式解法,許多成就是十八、十九世紀(jì)世界數(shù)學(xué)大師高斯等才達(dá)到的水平。由于中國古代沒有素?cái)?shù)理論,他在化非兩兩互素的問數(shù)為兩兩互素的定數(shù)的方法上走了某些彎路,也有失誤,但他開辟草萊的功績是不可抹煞的。
自《孫子算經(jīng)》“物不知數(shù)”一題有術(shù)無草,后人罕通其妙,遂無有論及者。宋秦氏道古以大衍釋之,其法始顯。
國朝駱氏春池、張氏古愚各有專書,然求等約分,頭緒不一,初學(xué)茫然。近日時(shí)君清浦《求一術(shù)指》立法稍簡,亦僅識其當(dāng)然,而于所以然終闕如也。同治癸酉左君壬叟衍《通分捷法》一帙,將分母、分子析為各數(shù)根,任以多項(xiàng)通分,頃刻可得,可謂善于求較者矣。余因悟大衍術(shù)析各泛母以求定母,形跡顯露,術(shù)理朗然,較之舊術(shù),簡而愈詳。

清·黃宗憲《求一術(shù)通解·序》


[注]①清駱騰風(fēng)著《藝游錄》,張敦仁著《求一算術(shù)》,均討論大衍求一術(shù)。②即時(shí)曰醇。③即左潛。
【評】黃宗憲概述了到他為止大衍求一術(shù)的歷史及秦九韶等學(xué)者的貢獻(xiàn)。
今有數(shù)不知總。任命一數(shù)累減之。(原注:或有剩,或無剩。)復(fù)易一數(shù)累減之。(原注:或有剩,或無剩。)再易一數(shù)累減之。(原注:或有剩,或無剩。)欲求總數(shù),其術(shù)如何?
答曰:答數(shù)無窮。(原注:理固如是,然各題所求,總以初答為主。)
按:此指三次減數(shù),即《孫子》原術(shù)也。凡制題,自兩次以至多次,皆可任意命數(shù),求法不殊。
術(shù)曰:置各減數(shù),分行列之,曰泛母。析泛母(原注:析法詳后),為諸數(shù)根。(原注:凡二、三、五、七,及不能成冪之?dāng)?shù),皆曰數(shù)根。)以求定母。(原注:求法詳后。)各定母連乘,為衍母。復(fù)以定母除衍母,得其衍數(shù)。(原注:或以馀位定母連乘,亦得本位衍數(shù)。)再以定母累減衍數(shù)以求一。其初次減得一者,即以衍數(shù)為用數(shù)。若初次未減得一者,則輾轉(zhuǎn)互減以求之,必至衍數(shù)得一而止。其所寄數(shù)(原注:求法詳后)為乘率,以乘衍數(shù)得用數(shù)。仍分位列之為一表。乃視題中某位剩數(shù)若干,(原注:某位無剩數(shù),則棄之不用。)以本位用數(shù)乘之為總數(shù)。逐位求總數(shù)畢,乃并之為所求率。每減衍母一次得一答。不足減者即初答。(原注:若每加衍母,則答數(shù)無窮。)
析泛母法
置各行泛母為實(shí),先以二、三、五、七各小根為法,逐行分次累除之,至四小根皆不受除,乃驗(yàn)不受除之?dāng)?shù),皆成根即止?;蛴形闯筛撸瑒t以除得之根為法除之,至皆不受除,再驗(yàn)不受除之?dāng)?shù),皆成根即止。抑或有未成根又不受已得各根之除者,以未成根之?dāng)?shù)求等,以等為法除之,至各數(shù)皆無等而止。書其末次得數(shù),及每次用以為法之?dāng)?shù)于本位下,是為諸根。
求定母法
前法析泛母畢,乃遍視各同根,(原注:如三與三,五與五之類。)取某行最多者用之。馀行所有,棄之不用。再視本行所有異根,(原注:如三與五之類。)或少于他行,則棄之。(原注:因他行已用,則此行必棄。)抑或多于馀行,亦用之?;蛴谒凶疃嗾叩?,則此兩行隨意用之。(原注:用此則棄彼,用彼則棄此。)以所用數(shù)根連乘之,即得本行定母。若某行各根皆少于他行者,則此位無定母。
求寄數(shù)法
列定母于右行,列衍數(shù)于左行。(原注:左角上預(yù)寄一數(shù)。按:預(yù)寄一數(shù)者,是記此一個(gè)衍數(shù)也。原書謂之立天元一。)輾轉(zhuǎn)累減,(原注:凡定母與衍數(shù)輾轉(zhuǎn)累減,則其上所寄數(shù)必輾轉(zhuǎn)累加。至衍數(shù)馀一即止。視左角上寄數(shù)為乘率。(原注:若求反乘率,至定母馀一即止。視右角上寄數(shù)為反乘率。)
按:兩數(shù)相減,必以少數(shù)為法,多數(shù)為實(shí)。其法上無寄數(shù)者,不論減若干次,減馀數(shù)上仍以一為寄數(shù)。其實(shí)上無寄數(shù)者,減馀數(shù)上以所減次數(shù)為寄數(shù)。其法上實(shí)上俱有寄數(shù)者,視累減若干次,以法上寄數(shù)亦累加若干次于實(shí)上寄數(shù)中,即得減馀數(shù)上之寄數(shù)矣。

清·黃宗憲《求一術(shù)通解》卷上


[注]①數(shù)根即素因子。
【評】黃宗憲在前人工作的基礎(chǔ)上,采用將模數(shù)分解成素因數(shù)的方法求定數(shù),克服了秦九韶因?yàn)闆]有素?cái)?shù)概念所走的彎路及失誤,圓滿地解決了大衍求一術(shù)的求定數(shù)問題。
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更新時(shí)間:2026/5/15 3:40:06