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数学 / 九章算术 / 少广卷第 24 题

少广24 · 積一萬六千四百四十八億六千六百四十三萬七千五百尺

又有積一萬六千四百四十八億六千六百四十三萬七千五百尺。問:爲立圓徑幾何?

荅曰:一萬四千三百尺。

開立圓

術曰:置積尺數,以十六乘之,九而一。所得,開立方除之,卽丸徑。

九章算術卷四

依密率,爲徑一萬四千六百四十三尺、四分尺之三。

立圓卽丸也。爲術者,蓋依周三徑一之率,令圓羃居方羃四分之三,圓囷居立方亦四分之三。更令圓囷爲方率十二,爲丸率九,丸居圓囷又四分之三也。置四分自乘得十六,三分自乘得九,故丸居立方十六分之九也。故以十六乘積九而一,得立方之積。丸徑與立方等,故開立方而除得徑也。然此意非也。何以驗之?取立方棊八枚,皆令立方一寸,積之爲立方二寸。規之爲圓囷,徑二寸,高二寸。又復橫規之,則其形有似牟合方蓋矣。八棊皆似陽馬,圓然也。按:合蓋者,方率也。丸居其中,卽圓率也。推此言之,謂夫圓囷爲方率,豈不闕哉?以周三徑一爲圓率,則圓羃傷少;令圓囷爲方率,則丸積傷多。互相通補,是以丸與十六之率偶與實相近,而丸猶傷多耳。觀立方之內,合蓋之外,雖衰殺有漸,而多少不掩。判合總結,方圓相𦆑,濃纖詭互,不可等正。欲陋形措意,懼失正理,敢不闕疑,以俟能言者。黃金方寸,重十六兩。金丸徑寸,重九兩。率生於此,未曾驗也。周官考工記:“㮚氏爲量,改煎金錫則不耗。不耗,然後權之,權之然後凖之,凖之然後量之。”言錬金使極精而後分之,則可以爲率也。令丸徑自乘,三而一,開方除之,卽丸中之立方也。假令丸中立方五尺,五尺爲句,句自乘羃二十五尺,倍之,得五十尺,以爲股羃,謂平面方五尺之弦也。以此弦羃爲股,亦以五尺爲句,并句股羃得七十五尺,是爲大弦羃。開方除之,則大弦可知也。大弦則中立方之長邪,邪卽丸徑也。故中立方自乘之羃,於丸徑自乘之羃三分之一也。令大弦還乘其羃,卽丸外立方之積也。大弦羃開之不盡,令其羃七十五再自乘之爲面,命得外立方積四十二萬一千八百七十五尺之面。又令中立方五尺自乘,又以方乘之,得積一百二十五尺。一百二十五尺自乘爲面,命得積一萬五千六百二十五尺之面。皆以六百二十五約之,外立方積六百七十五尺之面,中立方積二十五尺之面也。張衡算又謂:立方爲質,立圓爲渾。衡言質之與中外之渾,六百七十五尺之面,開方除之不足一,謂外質積二十六也。內渾二十五之面,謂積五尺也。今徽令質言中渾,渾又言質,則二質相與之率,猶衡二渾相與之率也。衡蓋亦先二質之率,推以言渾之率也。衡又言:“質六十四之面,渾二十五之面,質復言渾,謂居質八分之五也。”又云“方八之面,圓六之面,圓渾相推”,知其復以圓囷爲方率,渾爲圓率也,失之遠矣。衡說之自然,欲恊其陰陽奇耦之說,而不顧疎密矣。雖有文辭,斯亂道破義,病也。置外質積二十六,以九乘之,十六而一,得積一十四尺八分之五,卽質中之渾也。以分母乘全內子,得一百一十七,又置內質積五,以分母乘之,得四十,是爲質居渾一百一十七分之四十,而渾率猶爲傷多也。假令方二尺,方四面并得八尺也,謂之方周。其中令圓徑與方等,亦二尺也。丸半徑以乘圓周之半,卽圓羃也。半方以乘方周之半,卽方羃也。然則方周知方羃之率也,圓周知圓羃之率也。按如衡術,方周率八之面,圓周率五之面也。令方周六十四尺之面,卽圓周四十尺之面也。又令徑一尺,方周四尺,自乘得十六尺之面,是爲圓周率十二之面,而徑率一之面也。衡亦以周三徑一之率爲非是,故更著此法。然增周太多,過其實矣。臣淳風等謹按:祖暅之謂劉徽、張衡二人皆以圓囷爲方率,丸爲圓率,乃設新法。祖暅之開立圓術曰:以二十一乘積,十一而一,開立方除之,卽立圓徑。其意何也?取立方棊一枚,令立樞於左後之下隅,從規去其右上之亷,又合而横規之,去其前上之亷、右前之亷。於是立方之棊分而爲四。規內棊一,謂之內棊規外棊三,謂之外棊規。更合四棊,復橫斷之。以句股言之,令餘高爲句,內棊斷上方爲股,本方之數,其弦也。句股之法,以句羃減弦羃,則餘爲股羃。若令餘高自乘,減本方之羃,餘卽內減棊斷上方之羃也。本方之羃,卽外四棊之斷上羃。然則餘高自乘,卽外三棊之斷上羃矣。不問高卑,勢皆然也。然固有所歸同而塗殊者爾。而乃控遠以演類,借况以析㣲。按陽馬方高數參等者,列而立之,横截去上,則高自乘與斷上羃數亦等焉。夫疊棊成立積,緣羃勢旣同,則積不容異。由此觀之,規之外三棊旁蹙爲一,卽一陽馬也。三分立方,則陽馬居一,內棊居二,可知矣。合八小方成一大方,合八內棊成一合蓋。內棊居小方三分之二,則合蓋居立方亦三分之二,較然驗矣。置三分之二,以圓羃率三乘之,如方羃率四而一,約而定之,以爲丸率,故曰“丸居立方三分之一”也。等數旣密,心亦昭晰。張衡放舊,貽哂於後;劉徽循故,未暇校新,夫豈難哉?抑未之思也。依密率立此圓積,本以圓徑再自乘,十一乘之,二十一而一,約此積。今欲求其本積,故以二十一乘之,十一而一。凡物再自乘,開立方除之,復其本數,故立方除之,卽丸徑也。

先判定题目是在求平方根、立方根,还是把分数边长还原为整步。

本题的现代读法:先保留原文的单位和数量关系,不急着换成十进制;第二步把术文的乘、除、开方、消元或比例分配翻成今天的算式;最后再核对答数和单位。