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第12章 第三節比例與比例分配

中國古代數學 郭书春 1027 2018-03-20
比例問題早在先秦已見端倪。 《九章》粟米章的今有術是完整的比例算法:已知所有數,所有率和所求率,則所求數為 所求數=所有數×所求率÷所有率。 這種方法傳到印度和西方後叫三率法(rule ofthree)。劉徽認為,今有術是一種普遍方法。凡是九數中的問題,只要能找出其中的率關係,通過齊同變換,無不歸於此術。如《九章》均輸章的題目:一客人離開旅館時忘記帶衣服,過了1/3天,主人發現了,騎馬追上客人還給他衣服,回家時天已3/4。客人的馬一日行300裡,問主人的馬一日行多少?劉徽認為,3/4-1/3=5/12是主人追客來回用日率,5/24是主人追客用日率,5/24+1/3=13/24是客人被追上前用日率。而主人用日率即客人馬行率,客人用日率即主人馬行率,因此客馬行率5,為所有率,主馬行率13,為所求率,300里為所有數。主人馬一日行=300裡×13÷5=780裡。

比例分配方法古代叫衰分術,各部分的比例叫列衰。 《九章》提出的方法是:設所分的數是A,列衰為a、a…a,列衰之和為法,某一列衰a(i=1,2……)乘所分的數A為實,實如法而一,便是某一部分A=Aa÷(a+a…+a)。劉徽認為它可以歸結為今有術:所分的數A為所有數,列衰之和為所有率,列衰各為所求率,某一部分為所求數。如《九章》衰分章一題目:牛、馬、羊吃了人家的青苗,苗主要求賠償5鬥穀子。羊主說:我的羊隻吃了馬的一半;馬主說:我的馬只吃了牛的一半。問各賠償多少?依衰分術,列衰是4、2、1,那麼 羊:50升×1÷(4+2+1)=7(1/7)升, 馬:50升×2÷(4+2+1)=14(2/7)升,

牛:50升×4÷(4+2+1)=28(4/7)升。 若各部分按1/a、1/a、…、1/a的比例分配,《九章》稱為返衰術,其公式是:A=A…aa…a÷(aa…a+aa…a+…+aa…a)。劉徽說這是“動者為不動者衰”。 (《九章算術·衰分章註》) 政府要徵收賦稅,賦稅有的繳糧食,有的是徭役。各縣戶口不等,距離有遠近,糧價有差異,如何分配才能使各戶的負擔公平合理呢?這就是均輸問題,也是一種比例分配問題。只是各縣的分配比例未預先給定,而是要根據各縣條件計算出來。設n縣共應繳穀物A斛,各縣戶數分別為P、P、…P,距離為q、q、…q,每鬥穀物價r、r、…r,一車載m斛,工價一里k錢,則i縣運一斛的費用kq/m+r,則P/(kq/m+r)為i縣的分配比例。劉徽指出,這可以使kq/m+r戶共出一斛,則每戶均為一錢,負擔公平。

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