登陆注册
16041700000004

第4章 高阶等差数列

垛积术

垛积,即堆垛求积(聚集)的意思。由于许多堆垛现象呈高阶等差数列,因此垛积术在中国古代数学中就成了专门研究高阶等差数列求和的方法。

北宋沈括(1031~1095)首先研究垛积术,他当时称之为“隙积术”。沈括说:“算术中求各种几何体积的方法,例如刍童、堑堵、鳖臑、圆锥、阳马等,大致都已具备,唯独没有隙积这种算法……所谓隙积,就是有空隙的堆垛体,像垒起来的棋子,以及酒店里叠置的酒坛一类的东西。他们的形状虽像覆斗,四个测面也都是斜的,但由于内部有内隙之处,如果用刍童方法来计算,得出的结果往往比实际为少。”这段话把隙积与体积之间的关系讲得一清二楚。同样是求积,但“隙积”是内部有空隙的,像累棋,层坛;酒家积坛之类的隙积问题,不能套用“刍童”体积公式。但也不是不可类比,有空隙的堆垛体毕竟很像“刍童”,因此在算法上应该有一些联系。

值得注意的是,在上述一串等差数列求和公式中,除第一个等差数列外,每一个数列的通项都是它上一数列前n项之和。从垛积的意义上讲来,这相当于把前式至第r层为止的垛积,落为一层,作为后式所表示垛积中的第r层(即式中第r项)。假如我们把这一点和各公式的名称对照起来看时,不难看出朱世杰经常将公式称为前式的“落一形”的意义。“落为一层”,这大概就是朱世杰所用各种名目中“落一”的意义。这也证明了朱世杰曾对这一串三角垛公式的前后式之间的关系进行了研究和比较。

贾宪三角朱世杰是如何得出这一串高阶等差数列求和公式的,古书上没有记载。但如果将这等差数列与贾宪三角作一比较,可以发现:这一串数列及它们的和都可以从斜视贾宪三角而看出。所谓斜视贾宪三角,是将贾宪三角中的数,那样由斜线串联起来,自上而下地看。这样,无论是撇向(丿)看,还是捺向()看,都可以发现如下一组公式:

这正好就是朱世杰得出的一串三角垛公式。朱世杰是否是从贾宪三角中发现他的三角垛公式的,没有史料证实,但在朱世杰的《四元玉鉴》中确实附有一张与贾宪三角同样的,并且数与数之间都用斜线联系着。

古乘七法方图(载《四元玉鉴》)

招差术

宋元时期天文学与数学的关系进一步密切了,许多重要的数学方法,如高次方程的数值解法,以及高次等差数列求和方法等,都被天文学所吸收,成为制定新历法的重要工具。元代的《授时历》就是一个典型。

《授时历》是由元代天文学家兼数学家王恂(1235~1281)、郭守敬(1231~1316)为主集体编写的一部先进的历法著作,先进之一,就是其中应用了招差术。《授时历》用招差术来推算太阳逐日运行的速度以及它在黄道上的经度,还用招差术来推算月球在近地点周日逐日运行的速度。

招差术属现代数学中的高次内插法。元代以前,隋朝天文学家刘焯在《皇极历》中给出了等间距的二次内插公式。由于太阳的视运动对时间来讲并不是一个二次函数,因此即使用不等间距的二次内插公式也不能精确地推算太阳和月球运行的速度等。宋代以后,由于对高阶等差级数的研究,招差术有了新的发展。王恂和郭守敬等人根据“平、定、立”三差创造了三次内插法推算日月运行的速度和位置。

同类推荐
  • 奥秘世界百科——海洋解密百科

    奥秘世界百科——海洋解密百科

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
  • 征服太空之路(神秘的太空世界丛书)

    征服太空之路(神秘的太空世界丛书)

    《征服太空之路》从不同角度、不同层面向你展开一幅幅美丽的太空画面,让你在学到有关太空知识的同时也能领略到独特的太空美,相信定会使你受益匪浅。现在就开始这次意义深远的太空之旅吧。《征服太空之路》对从人类最初的飞翔之梦到未来飞行器的发展趋势都作了详细的介绍。
  • 探索未知-中国的世界文化遗产2

    探索未知-中国的世界文化遗产2

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:奇特的地理现象、遗传简介、生活物理现象解读、奥妙无穷的海洋、认识微生物、数学经典题、垃圾与环境、湛蓝浩瀚四大洋、生物的行为、漫谈电化学、数学古堡探险、中国的世界文化遗产、中国古代物理知识、中国三大三角洲、中国的地理风情、多姿的中国地形、认识少数民族医学、悠悠的中国河流等书籍。
  • 生物天地百科(奥秘世界百科)

    生物天地百科(奥秘世界百科)

    宇宙天地和自然世界真是丰富多彩、纷繁庞杂,使我们对于那许许多多的难解之谜,不得不密切关注和发出疑问。人们总是不断地去认识它,勇敢地去探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于许多奥秘还是难以圆满解答。人们都希望发现天机,破解奥秘。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗,一个个奥秘不断解开,推进了科学技术的大发展,但又发现了许多新的奥秘现象,又不得不向新的问题发起挑战。正如达尔文所说:“我们认识自然界的固有规律越多,这种奇妙对于我们就更加不可思议。”科学技术不断发展,人类探索永无止境,解决旧问题,探索新领域,这就是人类一步一步发展的足迹。
  • 新课程百科知识——数学小故事

    新课程百科知识——数学小故事

    本书讲述了多个数学小故事,以故事的形式来阐述数学知识,通俗易懂、生动有趣。
热门推荐
  • 我的世界不可能这么美好

    我的世界不可能这么美好

    伫立人海,远望..眼里全是迷茫。脑海中回旋着似曾相识的话语:你知道什么是守护吗?是放弃所有,留住所爱!而你留住了所有,却放弃了所爱,这么做值得吗?!你不觉得你对不起她吗?抬头一望发现一切都无法改变,或许爱一个人到达极致就已经不会在乎她是否活着吧,而是在意她是否死得快乐,死得其所。
  • 异界梦之战

    异界梦之战

    这是一个惊心动魄的故事,这里有欢乐,有泪水。一个少年无缘无故的出现在另一个世界,这里充满了血腥的战争,这里没有灵力、没有斗气,但这里却是有等级和灵魂境界的限制。少年和他的伙伴们在这个世界里杀戮,拥有七大灵兽和七大神王的帮助,他们会做出如何的选择,是毁灭世界还是改变世界?古代遗留下来的恶魔封印又是怎么回事?拥有神秘力量的上古灵石又是什么意思?这一切的一切又将是怎么样的结果?新人,写不好请多多谅解,喜欢的朋友可以收藏投票和点击表示鼓励,我也会有更大的动力,我还是学生,只能在双休日更新,敬请谅解。
  • 赴冯翊作

    赴冯翊作

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 华丽转身:杀手帝后有些冷

    华丽转身:杀手帝后有些冷

    她是紫陌,她不顾家族的反对,爱上并抛弃一切和不属于自己却口口声声说爱自己的男人在一起,即使是知道自己的下场也还是义无反顾。到最后,还不是一纸休书打在脸上一生一世一人独守着清冷刺骨冷宫?倒不如......若是真爱又怎会轻易放下,她不悔。上帝疼惜,让紫陌重活一生醒悟。寻到了,醒悟了,该何去何从?顺心至还是匍匐行?那就随心吧,心停梦止.......
  • 痛但是很快乐

    痛但是很快乐

    人生有许许多多的挫折,但是在挫折后面有一个温暖的支撑点,她只是苦苦寻找,老天只果真是太爱她了,给她开一个又一个的玩笑,直到这种苦苦寻求苦无结果,直到自己打算放弃的时候,抓住希望,人生不过如此,诸多玩笑过后,一切的酸甜苦辣如同过眼云烟,想起来总还是痛,但是有句话这样讲:“痛并快乐着。”(本文纯属虚构,请勿模仿。)
  • 清川澹如此

    清川澹如此

    他记得她的眉眼舒雅清美,她却忘记了与他的一面缘分。在世人看来,她的一生波澜不惊而繁美异常。可只有她自己知道,岁岁年华盛放绚烂,她早已疲惫至不堪重负寥寥尘光。最好的年纪,遇上那鲜活恣肆的少年郎。但抵不过流年颠转,光景绵长,最终不得不爱上那冰凉月光。
  • 我的女友是死神

    我的女友是死神

    刚刚大学毕业的项阳,正在为就业发愁,家中偶然闯入一名自称是死神的女孩,他的生活也跟着发生了巨大的变化——被无节操的记者塑造成了名侦探,结果名声大噪;稀里糊涂地开了一家事务所,结果享誉全城;还要跟呆萌的死神谈恋爱,也是让人醉了。但最让他受不了的是,身边跟着一个死神,全城一半以上的命案都是被他发现的,这要怎么跟警方解释啊?——————————————————————————————总之,这是一本很轻松、很幽默,无修真、无异能,虽然有死人,却一点都不悲伤的轻读物。
  • 世界教育艺术大观·百年教育人物传记第19辑

    世界教育艺术大观·百年教育人物传记第19辑

    “世界教育艺术大观·百年教育人物传记”丛书,自发行以来深受广大教师、师范专业学生、教育工作者欢迎,成为很多地方教师培训用书,获得了较高的社会评价。丛书共有50辑,介绍了许多教育学家的教育思想和办学事迹。教育大计,教师为本。教师是教育事业科学发展的第一资源。有一流的教师,才有一流的教育。党中央、国务院高度重视教师队伍建设,关心教育家的成长。
  • 第一祸水

    第一祸水

    她叫苏祸水,励志成为天下祸水!不要说她只懂泡男人,谁让那些优质男人眼巴巴地往她眼前送呢?在她眼里,男人向来是玩物!直到遇见他!那个腹黑强硬、满脸坏笑,更想霸王硬上弓的男人!坑爹的,竟然比她还无耻?哼,她就不信还有她苏祸水征服不了的男人!
  • 999次宠婚:鲜妻,很撩人

    999次宠婚:鲜妻,很撩人

    他是黑白两道上声名显赫的豪门大佬,也是传闻中冷血无情,杀伐果决的墨家当家。可在她的眼里,他只是个偶尔会对你冷着脸撒娇,偶尔会对你腹黑耍坏,偶尔会对你幼稚傲娇的男人。“墨先生,我觉得我们需要签个合约。”她说。他想也不想的回答:“合约内容你定,截止日期我定。”额?这……她怎么感觉自己被他给套路了呢?