一个数怎么开立方(数之法出于圆方)

《周髀》言:“数之法,出于圆方。圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。故折矩以为勾广三、股修四、径隅五。既方之外,半其一矩,环而共盘,得成三、四、五。两矩共长二十有五,是谓积矩。”

寥寥数语,道出三个最基础的算法,即:乘法口诀、圆周率、勾股定理。并言明,“数”为“形”的抽象化,“形”为“数”的具体化,是一个问题的两种表现方式。

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(1)

“圆方图”,“方圆图”,透出先秦人的理性思维。圆难测量,从方入手。正方形可任意大,但终究归一。在逻辑上,将一个正方形分割成八十一个小方形,每个小方形边长为一。进而,一指长度,一一指面积,以此为矩。九九八十一,即“合矩”,图示如下:

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(2)

利用“方圆图”,确定圆周率。展开正方形的四条边、以及内切圆的圆周,各自成一条直线,用矩测量,得到圆的周长与直径为一比三,图示如下:

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(3)

可以说,“方圆图”是手段,“圆方图”是目的。也就是为算天多“圆”、地多“方”,故少不了勾股定理。准备三个正方形,一个边长为三,一个边长为四,一个边长为五,借助一边,围而成之。据此,得出直角三角形的三边关系,并给出关系式,详见如下:

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(4)

这么简单吗?是的。持疑者,当纠结于“既方之外,半其一矩,环而共盘”。其实,想复杂了。既,完了;半,通假伴。此话是说,以三个备好的正方形一条边为矩,相伴围成一个直角三角形。赵婴注《周髀》,给出勾股定理求证方法。其中,一种典型方法,以“合矩”(取七七四十九)做底,将图形画在上面,而复数及建立关系式,见下图:

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(5)

第一步,四个直角三角形所在的各自长方形,均有十二个小方形。求四个直角三角形的面积之和,算式如下:

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(6)

第二步,四个直角三角形的斜边,围成一个正方形。求其面积,算式如下:

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(7)

第三步,四个直角三角形两个直角边均为三、四,斜边也就是所围成正方形的边长。求所围成正方形的边长,算式如下:

一个数怎么开立方(数之法出于圆方)(8)

毫无疑问,先秦人“算术”,相当于今天中小学数学水平。然而,一种怪现象,今人谈及“诸子百家”,不自觉地以“高知”看待,于是乎将“之乎者也”搞得深邃起来了。​​​

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