登陆注册
14717200000012

第12章 程大位

程大位(公元1533年~1606年)是中国古代数学家,字汝思,号宾渠,安徽省休宁县(今黄山市)人。其故居至今尚存。

程大位出身小商,自幼聪明好学,尤其喜爱数学,常不惜重金购求算书。20岁左右时,他利用外出经商的机会,邀游吴楚,遍访名师,遇有”睿通数学者,辄造请问难,孜孜不倦”。他身居小县城,对土地测量十分重视,曾创造“丈量步车”,并绘图传世。程大位40岁以后,倦于外游,便“归而覃思于率水之上余二十年”。他认真钻研古籍,绎其文义,审其成法,遍取各家之长,加上自己的心得体会,终于在万历二十年(1592)写成《算法统宗》(原名《直指算法统宗》)17卷。其后6年(1598),又对该书删其繁抚,揭其要领,写成《算法纂要》4卷,先后在休宁刊行。

《算法统宗》中,第一、二卷是全书所用的基本知识;第3到12卷为各种应用题解法汇编,各卷基本上以《九章算术》的章名为标题;第13卷到16卷为“难题”,其实算法都很简单,只是条件用诗歌表达;比较隐晦;第17卷为“杂法”。书中各类问题都用珠算,程大位所使用的一套简明顺口的珠算加减乘除口诀及开方方法,一直沿用至今。该书系统总结了我国的珠算法,成为一部比较完备的珠算书。它的成书及广泛流传,标志着我国数学史上由筹算向珠算转化的完成,程大位本人也因此被誉为“珠算一代宗师”。

明末思想家徐光启曾指出,明代数学落后的原因有两个,一个是“名理之儒土苴天下之实事”,另一个是“妖妄之术谬言数有神理。”程大位作为数学家,却与哪些“名理之儒”的观点不同,他十分重视实事,重视数学的应用。他的《算法统宗》之,所以能“风行宇内”,使“海内握算持筹之士,莫不家藏一编”,是与它的实用性分不开的。

重视数学应用

程大位认为数学有广泛的用处,他说:“远而天地之高广,近而山川之浩衍;大而朝廷军国之需,小而民生日用之费,皆莫能外。”吴继绥在《算法统宗》序中也引用过他说的话:“多算胜少算不胜而况于无算乎?”在程大位看来,数学是社会也是人生不可缺少的。他在《算法统宗》中开宗明义,以诗歌形式写道:“世间六艺任纷坛,算乃人之根本;知书不知算法,如临暗室昏昏。”这与当时的理学家们反对经世致用的学问和轻视数学的态度形成了鲜明对照。当时盛行的八股取士制,是“以四书五经命题,八股文章取士”的,它引导知识分子远离自然科学,严重束缚了知识分子的思想。许多读书人为了功名,埋头于儒家经典,只会奢谈三纲五常之类的封建伦理,哪里还顾得上数学和其他有实用价值的科学技术呢?程大位却能突破儒家思想的束缚,中年以后全力写作《算法统宗》。以解决当时社会急需的实际问题,这种精神是十分可贵的。

不仅如此,程大位还敢于针对时弊,秉笔直书、从数学的角度揭露了贪官污吏对人民的愚弄。卷三的“亩法论”便表现了这种思想,文中说:“万历九年遵诏清丈,敝邑(休宁)总书擅变亩法,田分四等,上则一百九十步,中则二百二十步,下则二百六十步,下下则三百步。……与前贤二百四十步一亩大相缪皮,借日土田有肥硗,征役有轻重,亦宜就土田高下。别米麦之多寡、不得轻变亩法。第总书开其弊窦,举邑业已遵行,何容置喙!姑记之此,以见作聪明乱旧章之自云。”显然,这种以“土地肥挠”和“征役轻重”来确定田亩单位的作法是十分荒唐的。其目的无非是浑水摸鱼,敲诈百姓。这段话的字里行间,流露出一位正直数学家对人民的深切同情。

综观《算法统宗》全书,作者是十分重视数学应用的。595道题中,绝大部分是密切结合人民生活的应用问题。开方、勾股等方面有些纯数学问题,也是为应用题作准备的。在应用问题中,包括田亩测量、交通运输、物资分配、容积计算、税收贸易、工程技术等。题目分类基本上沿袭《九章算术》,但在体例上与《九章算术》有一点明显的不同,就是首先列举了学习全书所需的基本知识,包括算法提纲、大数、小数、度量衡、田亩测量制、珠算定位法、珠算四则运算口诀等。这就使该书不仅内容丰富,而且便于自学,成为一本良好的数学入门书。

改进珠算法

《算法统宗》的另一特点是大部分题采用珠算,这也体现厂作者着眼于应用的精神。珠算盘是一种构造简单、价格低廉、容易携带的计算工具。珠算与筹算相比,运算更为方便、迅速。但当时的珠算方法还不够完善,有的口诀也不够顺畅,于是程大位便花大力气改进珠算法及珠算口诀。他为了区别乘除法口诀,在卷一明确规定:“九九合数”应“呼小数在上,大数在下”,“九归歌”应“呼大数在上,小数在下”。例如“六八四十八”是乘法口诀,“八六七十四”是除法口诀。书中记载着完整的撞归口诀,如“一归:见一无除作九一,起一下还一”;“二归,见二无除作九二,起一下还二”等等。第六、七卷中,程大位还给出珠算开平、立方的方法。虽不能肯定这是他的发明,但该书确是最早记载这种方法的古算书之一。(成书稍早于《算法统宗》而出版稍晚的朱载培《算学新说》中也有珠算开平、立方法。)书中的珠算定位法则应归功于程大位,因为当时流行的珠算书中都未提到。吴敬的《九章算法比类大全》中虽有定位法,但他是用于筹算。首次完整地叙述珠算定位法的是《算法统宗》中的“定位总歌”:

“数家定位法为奇,因乘俱向下位推。

加减只需认本位,归与归除上位施。

法多原实逆上数,法前得零顺下宜。

法少原实降下数,法前得零逆上知。”

程大位十分重视珠算口诀,他认为口诀是学珠算、用珠算的基础,一定要记熟。他反复强调:“一要熟读九歌,二要诵归除歌法”,“学算之人须努力,先将九数时时习。”

补充面积公式

在用珠算法解决的各种实际问题中,特别引人注目的是面积问题。对于广大农村来说,田亩测量是不可缺少的,所以程大位十分重视面积问题。在《算法统宗》卷三“方田”中,他结合田亩测量总结出大量面积公式,并编成歌谣,给出图形。这一卷所绘图形60余种,其中比较基本的有十几种,其他都是由这些图形割补而成的。这十几种图形中,一些是《九章算术》中已有公式的,如方田(正方形)、直田(矩形)、圭田(三角形)、邪田(梯形)、圆田(圆形)、弧田(弓形)等,另一些图形则是《九章算术》中没有的,程大位分别给出公式。

对于计算结果、程大位既要求尽可能准确,又主张根据具体情况适可而止。

程大位不用旧法而创立“截法”、就是为了计算结果的准确。他说:“遇歪斜不等,必有斜步,岂可作正步相乘?若截之,庶无误矣。”对于更加复杂的图形,只用“截法”还不行,程大位便采用“截盈补虚”的方法,他说:“田之形状甚多,具载难尽,学者不必执泥,在于临场机变,必须截盈补虚,卑尖减大,以合规式。但田中央先取出方、直、勾股、圭、梭等形,另积旁余,并而于一,然后用法乘除之,用少广章开方等法还原,始为精密之术焉。”但他对准确性的要求是有限度的,因为他着眼于应用。他指出:“世之习算者,咸以方五斜七、围三径一为准,殊不知方五则斜七有奇,径一则围三有奇”,可见他知道有更准确的比值,但他认为不一定使用,因为:数多则散漫难收”,即精确的数据位数多,计算起采太复杂,这在实际应用中往往是没有必要的。

创造丈量步车

为了适应当时测量田亩的需要,程大位还创造了一种丈量步车,在《算法统宗》中绘有图形并有详细解说;这种测量工具类似于现在的卷尺,由环、十字架、转轴、锁、钻角及缠在十字架内的竹尺(薄竹片制成的尺)构成。这在当时是一种很先进的测量工具。程大位对自己的发明十分得意,在图边自题:“宾渠制造心机巧,隶首传来数学精。”

寓算题于诗词

除了《算法统宗》的内容以外,我们从它的文字形式上也可以看出作者重视数学的应用与普及的思想。全书文字分为叙述性文字、诗词歌诀及图表中的文字三种形式,而诗词贯穿全书,占了相当大的比例。这些诗词,既是优美的文学作品,又是直接为数学服务的。例如“留头乘”的歌诀是一首七绝:“下乘之法此为真,起于先将第二因,三四五来乘遍了,却将本位破其身。”衰分章的一首《西江月》用来命题:“群羊一百四十,剪毛不惮勤劳,群中有母有羊羔,先剪二毛比较。大羊剪毛斤二,一十二两羔毛,百五十斤是根苗,子母各该多少?”这些诗词浅明易懂,生动有趣,使读者在学习珠算的过程中同时得到美的享受。再如盈肋章用来命题的一首五律:“今携一壶酒,游春郊外走。逢朋添一倍,入店饮斗九。相逢三处店,饮尽壶中酒。试问能算士,如何知原有?”此诗不仅朗朗上口,而且具有浓厚的生活气息。读罢全诗,仿佛在眼前展现出一幅情趣盎然的携酒春游图。这种大众化的生动诗歌,无疑会引起读者的兴趣。《算法统宗》寓算题于诗词,赋予数学书以文学色彩,其普及数学的效果是显而易见的。人们在愉快地欣赏这些诗词的同时,也就开始了对数学的理解。《算法统宗》成为明清两代流传最广泛的算书,甚至能超越国度,受到日本、朝鲜和东南亚各国人民的欢迎,其引人入胜的文字无疑是原因之一。

同类推荐
  • 阎锡山日记

    阎锡山日记

    阎锡山的日记,始于民国二十年(1931年)2月17日,止于1950年,前后近30年。他去世后,由阎氏纪念会整理,并于1997年正式出版。
  • 十大华人企业家财富传奇

    十大华人企业家财富传奇

    本书通过介绍“爱国侨领”陈嘉庚、“亚洲糖王”郭鹤年、“银行界翘楚“郑鸿标、“农牧巨子”谢国民、“金融大王”陈弼臣等十位海外企业家的创业史、奋斗史、商业史,向读者展示了海外华商的经营智慧、商业战略。
  • 苦命皇帝——明思宗

    苦命皇帝——明思宗

    中国文化知识读本丛书是由吉林文史出版社和吉林出版集团有限责任公司组织国内知名专家学者编写的一套旨在传播中华五千年优秀传统文化,提高全民文化修养的大型知识读本。
  • 安德鲁·卡耐基自传

    安德鲁·卡耐基自传

    这是一个成功者的传奇故事,一位伟大的传奇人物的不凡经历。安德鲁·卡内基,13岁来到美国的时候,他是一个苏格兰穷孩子;多年以后,他成为了美国钢铁大王。他从小爱好学习,争强好胜,力求自立,有着与众不同的个性。他乐观地笑对困难,因为“乐观的性格比财富更值钱”。他以给家人和朋友讲自己人生故事的方式,写出了这部自传,书中主要介绍了父母和童年、邓弗姆林和美国、匹兹堡和工作、安德森上校和书籍、电报公司、铁路司、主管、内战时期、造桥、铁厂等内容。因此本书读起来朴实自然,真实可信。我们仿佛在听他娓娓道来,听他讲述富于传奇的精彩故事,从而获得一种难得的阅读快感。
  • 陨落的军神岳飞

    陨落的军神岳飞

    岳飞,古代战略家、军事家,从一个寒门弟子最终成为了一代抗金名将,十年间与金军大战数百次,几无败绩。他的一生慷概激昂,励志热血,最终却惨死小人之手,千百年来让无数人为之扼腕叹息。本书以岳飞的生平经历为纵轴,以岳飞在处事中展露的人性光辉与爱国情怀横向铺展开来,以点带面,以人带史,展现了岳飞十分精彩的一生,展现了他的高风亮节与英雄情怀,是一部真实、励志、热血的传记。
热门推荐
  • 我所痛恨的平庸(千种豆瓣高分原创作品·看小说)

    我所痛恨的平庸(千种豆瓣高分原创作品·看小说)

    这是一个平庸的贝斯手的自白。他越是想要变得出众,就越是翻腾在平庸的苦海之中。高考、恋爱、就业,人生中的每一关他都不能免俗,他理想中的自我和真实的表现总是格格不入。与之相反,乐队的吉他手却是一个天生的艺术家,拥有令人艳羡的才华和看似无憾的生活。
  • 一世无双两世城

    一世无双两世城

    断壁孤垣刻一梦,褐水幽崖覆九尘。我本是燕国最受宠爱的公主,却在乌川崖前的一面之后,深深坠入忘川,缘劫不复;人间一道,虚怀若谷,月明当空,歧路无返。罗陀寺后的一别,送走的不仅仅是属于我的一世长安,还有我尽力保留的最后一丝喘息·····从此以后,我紧握回忆刻入骨髓,任留残念随水憎生。原来···是我忘记了破城后的每一天我都在想,即使被贻笑永垂,我也不悔如今的千古绝对。时过境迁,可笑的是,终究留我一人沧海桑田,原道一生一世一双人却换成了一世无双两世城。海棠树下,月影依旧,,,
  • 幸福和快乐是结局

    幸福和快乐是结局

    “杂用,你这个白痴!这段给我重新写!”“喂喂喂,小雪,这可是我的小说吧?我想怎么写,都是我个人的自由吧?况且我可是熟读《中学生作文大全》的好不好,这段我不这么写怎么写?你如果这么想写,你自己也注册个ID啊!”“给我闭嘴,你改不改?”“哦……”
  • 豪门老公追妻记

    豪门老公追妻记

    “我都说了,我不认识你!不是你老婆!”段子晴对自己身后这个大型宠物已经几近崩溃,他就不累么?非追着自己说是他的老婆,难道我真张了张大众脸,这么难以分辨?她摸摸自己的脸庞暗暗盘算。不可能吧,绝对是他的眼睛模糊度太大,...他也不在乎,承不承认根本不重要,追到手当老婆也是迟早的事!
  • 20几岁,财智决定女人的一生

    20几岁,财智决定女人的一生

    "为什么月薪8000,还是“月光光”?为什么工作了3年,还没有任何积蓄?为什么一到月底,就有还不完的信用卡?为什么你总有那么多穿过一次就压箱底的衣服?为什么总有冲动型购买的欲望??为什么她能升迁,你却总是停滞不前?卡奴,房奴,车奴,怎样才能收支平衡,财富自由……今天的女性,要生命,也要爱情,更要独立。女人一生的幸福必须靠自己来争取,只有经济独立了,你才能主宰自己的生活。本书通过生活中最常见的历经,教你如何改变现状,学会财务独立,让你拥有成功的事业和幸福生活。"
  • 做自己的色彩搭配师:完美生活不容忽视的色彩搭配技巧

    做自己的色彩搭配师:完美生活不容忽视的色彩搭配技巧

    《做自己的色彩搭配师:完美生活不容忽视的色彩搭配技巧》(作者若水)从衣服、妆容、家居、健康饮食、心理等方面为读者详细介绍了成为色彩搭配师必备的基础知识和实际应用技巧,能够让广大女性自己担任自己的色彩搭配师,让自己因为色彩的合理配搭而增添更多美感。你想摆脱不 懂色彩搭配的窘境吗?那么《做自己的色彩搭配师(完美生活不容忽视的色彩搭配技巧)》就是你最好的选择!
  • 低碳经济知识读本

    低碳经济知识读本

    发展低碳经济是应对气候变化和实现经济增长双赢的创新。如果说应对气候变化是关系到人类生存和发展的根本问题的话,那么,低碳经济的创新能力是关系到国家竞争力的重大问题。气候变化对人类的影响是不分国籍的,也是全方位的、长远的,国际社会应携手合作,在“共同但有区别责任”的原则下共同应对。
  • tfboys之你还记得我吗

    tfboys之你还记得我吗

    她为了寻找那个梦中的少年,来到陌生的地方,遇见了他“你认识我?”“。。。就是有点眼熟”王俊凯
  • 嫡女必狂之邪王腹黑妃

    嫡女必狂之邪王腹黑妃

    她是世界佣兵的NO.1因自已的一丝善念被杀,老天给了她再活一世的机会。这个大陆强者为尊,她却是一个废材,一朝反击,风云天下让所有欺她之人付出代价,千算万算却没算到自己不知不觉爱上了他
  • 天幕凝光

    天幕凝光

    天下之大,女子修行皆为异数,玄魔大陆诞生已超亿年,所出的有名女子修行者不超百名,然而,在大陆玄魔之气已经几近枯竭的近代,玄魔大陆却出了一个异数,她夺造化,转阴阳,窃生死,终成大道,却不知,自己这一生,是悲还是喜……我生来便能仰望太阳!你呢?我不必仰望太阳,因为,我就是太阳!