“算經十書”是我國古算學中具有代表意義的十種數學著作,它們是了解我國古代數學發展史必不可少的文獻。
“算經十書”自唐到清曆經五個朝代,其中有失傳,有增補。現將《算經十書》彙刊的經過簡單介紹一下。
唐代重視數學教育,高宗顯慶元年(公元656年)在國子監添設算學館,以李淳風等注釋的十部算經作為課本。這時國家舉行的科舉考試也添了“明算科”。明算科的考試,分初試與複試兩場。初試考《九章算術》三題,《海島算經》、《孫子算經》、《五曹算經》、《張邱建算經》、《夏侯陽算經》、《周髀算經》、《五經算術》各一題,共十題。十題中答對六個算是“通”,即初試合格。複試從《綴術》出七題,《緝古算經》中出三題,這十題要答對六個才行。複試還有一項小考,那就是從《數術記遺》、《三等數》讀十條。讀是把書的某段用紙糊住三四個字讓考生按原字填寫。這十條中答對九條才算合格。以上兩項都合格算是“及第”。
從考試科目上分析,唐代算學館擬訂的十部課本是以上12個科目中除去《數術記遺》與《三等數》之外的十種。
北宋元豐七年(公元1084年)秘書省刻算經時《綴術》已經失傳,隻刻了九種,而且唐代的《夏侯陽算經》已失傳,便取《實用算術》改名為《夏侯陽算經》充數,這次印刷隻有九種。
南宋嘉定六年(1213年),鮑瀚之翻刻北宋秘書省刻本時,覓得徐嶽《數術記遺》一卷,隨同付印,這次印刷補足了十種之數。
明永樂大典是中國的一部百科全書,收集的書應該較為全麵,可惜已經散逸。不能窺其全貌了。清初隻能找到鮑瀚之刻本中六種完整書。
乾隆集錄《四庫全書》時,從《永樂大典》中錄出三種,和鮑瀚之的六種共九種湊為底本。同時曲阜孔繼涵在四庫本九種之外,加人《數術記遺》湊足十種,刻版印行,稱為“微波榭”本,這書流傳得很廣。
《周碑算經》
《周碑算經》原名是《周髀》,作者不詳。是中國最古的天文學著作。唐代國子監裏有“算學”科,最重視《周髀》,把它列為十種課程之一,並且改名為《周髀算經》。
研究天文必須測量,周代在洛陽觀象台上立一個八尺長的表(好像現在的標杆),垂直於水平地麵,在中午量竿的影長,以此求太陽的高度。表高和影長可看作直角三角形裏的股和勾。股是腿,古時叫做髀,所以髀是表的代稱,“周髀”是“周代的測量學”的意思。
《周髀》分上下兩卷,上卷主要講測量工具,即是勾股定理。原書有勾股定理的結論,而且是借說的。三國時吳國的趙爽對勾股定理的一般情形做了十分可貴的證明,包括勾、股、弦各種互相推算的理論與方法。對《周髀》全書趙爽作了忠實的注解。《周髀》下卷主要是曆法的推算。其中有相當複雜的分數乘除、等差插值法。
古代人限於科學不發達,認識上的狹隘,很多理論的出發點就是錯的。例如在測日高、日遠的方法中,認為地是一個極大的平麵,當然算得的結果是錯誤的,但在平麵測量上卻是精巧的理論與方法。後來的重差術,就是從這裏發展起來的。
《九章算術》與《海島算經》
《九章算術》是一部係統性較強,很古老、有傳本但不知作者是誰的數學書。按書的內容推測,大約是東漢初期(公元1世紀)編成的。全書共收集246個實用題的解法,分為九類,所以叫做《九章算術》。
各章名稱和內容大致如下:
方田:38題。其中有些分數計算題,主要是適應統治者為征收田賦的需要而列舉的計算各種平麵圖形麵積的方法。
粟米:46題。這章開頭列17種農作物互相交換的標準兌換率。有31個題是按這比率計算交換額的,都用比例計算。後15題是購買絲、竹由總價求單價的問題,實際僅是除法,不過也可以按比例解釋,所以這章概括地說是(單)比例計算。
衰分:20題。即現代算術裏的配分比例問題,各種事物相對的比例叫做列衰。衰的字義是“等第”,按等第分東西叫做衰分。
少廣24題。麵積理論是從長方形展開的。麵積一定時,縱邊減少則橫邊增廣。於是將已知麵積及其一邊而求另一邊的一類問題,總稱為“少廣”。推廣為圓時,便是由麵積求周長,推廣為體積時,最簡單的是開立方。所以這裏講了開平方、開立方的方法。再難一點的是由球的體積求直徑,即有名的“開立圓”方法。
商功:28題。為儲存糧食,要計算倉庫的容積。為挖渠築堤要計算土方,這類工程問題的計算叫做商功。實際都是體積問題。涉及的形體有長方體、棱柱、棱台、圓錐、圓台、四麵體等。均輸:28題。農民交的稅糧各縣要運送到中央、運費要從稅糧裏扣除,這中間涉及縣的戶口多少,車輛數目。實際這種問題隻有四個,其餘有的轉變為運輸計酬問題,行程問題或配分比例問題。這類問題都能用二元一次方程組解。但是書裏有一個解盈不足問題的固定方法,各題都按這方法解答。