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趙爽
三國  东吴

天文算法類 Astronomical Algorithm class《周髀算經》

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  趙爽(Zhao Shuang, 3世紀初)
  
  中國數學家。東漢末至三國時代人。生平不詳,約生活於公元3世紀初。字君卿,東吳人。載,他研究過張衡的天文學著作《靈憲》和劉洪的《乾象》,也提到過“算”。他的主要貢獻是約在222年深入研究《周牌算經》,為該書寫序言,作詳細註釋。其中一段530字的“勾股圓方圖”註文是數學史上極有價值的文獻。它記述勾股定理的理論證明,將勾股定理述為:“勾股各自乘,之,為弦實。開方除之,即弦。”證明方法敘述為:“按弦圖,又可以勾股相乘為實二,倍之為實四,以勾股之差自相乘為中黃實,加差實,亦成弦實。”
  
  即2ab+(b-a)^2=c^2,化簡便得a^2+b^2=c^2。其基本思想是圖形經過割補,積不變。劉徽在註釋《九章算》時更明確地概括為出入相補原理,這是世演段的基礎。趙爽在註文中證明勾股形三邊及其和、差關係的24個命題。例如 √(2(c-a)(c-b)) + (c-b) = a, √(2(c-a)(c-b)) + (c-a) = b, √(2(c-a)(c-b)) + (c-a) + (c-b) = c等等。他還研究二次方程問題,得出與韋達定理類似的結果,得到二次方程求根公式之一。此外,使用“齊同”,在乘除時應用這一方法,還在‘舊高圖論”中給出重差的證明。趙爽的數學思想和方法對中國古代數學唔系的形成和展有一定影響。
  
  趙爽又名嬰,字君卿。三國時吳國人,一說魏晉人,或漢人。籍貫、生卒年不詳。數學、天文學家.
  
  趙爽自稱負薪日,研究《周髀》,遂為之作註,可見是一個未脫離力勞動的天算學家。一般認為,《周髀算經》成書於公元前100年前,是一部引用分數運算及勾股定理等數學方法闡述蓋天說的天文學著作。而大約同時成書的《九章算》則明確提出勾股定理以及某些解勾股形問題。趙爽《周髀算經註》逐段解釋《周髀》經文。而最為精彩的是附錄於首章的勾股圓方圖,短短500字,概括《周髀算經》、《九章算》《九章算》以來中國人關於勾股算的成就,其中包含勾股定理勾股定理(這裏以a,b,c分代直角三角形的勾、股、弦三邊之長)a^2+b^2=C^2及其變形b^2=c^2-a^2=(c-a)(c+a),a^2=c^2-b^2=(c-b)(c+b),c^2=2ab+(b-a)^2;有通過開帶從平方a^2+(b-a)a=1/2[c^2-(b-a)^2]求勾a,開平方a=[c^2-(c^2-a^2)]^1/2求勾a,開帶從平方(c-a)^2+2a(c-a)=c^2-a^2求勾弦差c-a的方法,以及c=(c-a)+a,c+a=b^2/(c-1), c-a=b^2/(c+a),c=[(c=a)^2+b^2]/2(c+a), a=[(c+a)^2-b^2]/2(c+a)等公式,與上述公式對稱,也有求b, c-b, c+b及由c-b, c+b求c, b的公式,又有由勾弦差、股弦差求勾、股、弦的公式a=[2(c-a)(c-b)]^1/2 + (c-b), b=[2(c-a)(c-b)]^1/2 + (c-a),c=[(2(c-a)(c-b)]^1/2 + (c-b) + (c-a)以及勾股差b—a與勾股b+a的關係式(a+b)^2=2c^2—(b-a)^2,a+b=[2c^2-(b-a)^2]^1/2, b-a=[2c^2-(b+a)^2]^1/2,進而由此給出求a,b的公式b=1/2[(a+b)+(b-a)], a=1/2[(a+b)-(b-a)],最給出由弦與勾(或股)示的股(或勾)弦與股(或勾)弦差之差:
  
  (c+b)-(c-b)=[(2c)^2-4a^2]^1/2
  (c+a)-(c-a)=[(2c)^2-4b^2]^1/2
  
  趙爽用出入相補方法對上述公式作證明。這些公式大都與《九章算》及其劉徽註所闡述的相同,證明方法也類似,是最兩個公式為劉徽註所沒有,所用語也與劉徽稍異。可見,這些知識是漢魏時期數學家們的共識。《疇人傳》說勾股圓方圖註“五百言耳,而人數言所不能詳者,皆包藴無遺,精深簡括,誠算氏之最也”。
  
  文獻
  
  原始文獻
  
  [1](吳)趙爽註:周髀算經,見錢寶琮校點《算經十書》上册,中華書局,1963。
  
  研究文獻
  
  [2]錢寶琮主編:中國數學史,科學出版社,1964。
  
  [3]錢寶琮:周髀算經考,見《錢寶琮科學史論文選集》,科學出版社,1983。
  
  [4](清)阮元主編:疇人傳,商務印書館重印本,1955。
  
  (科學出版社《中國古代科學家傳記》)
  
  趙爽,三國時期東吳的數學家。曾註《周髀算經》,他所作的《周髀算經註》中有一篇《勾股圓方圖註》全文五百字,附有幅插圖(已失傳),這篇註文簡練地總結東漢時期勾股算的重要成果,最早給出證明有關勾股弦三邊及其和、差關係的二十多個命題,他的證明主要是依茶几何圖形積的換算關係。
  
  趙爽還在《勾股圓方圖註》中推導出二次方程和求根公式  在《日高圖註》中利用何圖形積關係,給出重差的證明。(漢代天文學家測量太陽高、遠的方法稱為重差)。
    

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