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第13章 第四節率與齊同原理

中國古代數學 郭书春 710 2018-03-20
比例和比例分配都要用到率。率的這種意義至今仍然使用。劉徽拓展了率的意義,提出“凡數相與者謂之率”。成率關係的數量同時擴大或縮小同樣的倍數,其率關係不變。比如甲、乙、丙三物有關係:甲:乙=a:b,乙:丙=b:c,已知甲為A,問化成丙為多少? 《九章》兩次應用今有術,甲化成乙B=Ab/a,乙B化成丙b,為了保持率關係不變,則甲的率須變成ab,丙的率須變成cb,稱為與乙相齊,即甲:乙:丙=ab:bb:cb,對甲、丙直接應用今有術:C=Abc/(ab)。劉徽把這種變換稱為齊同原理。它源於分數通分,將a/b與c/d通分,化成相同分母:bd,然後使兩者的分子與分母相齊,分別變成ad、bc,兩分數變成ad/bd、bc/bd,這叫做齊其子,同其母。實際上,劉徽把分子、分母看作一組率的關係,與現代算術教科書關於分數的定義一致。

齊同原理在運算中作用特別大,而齊同方式則是多樣的。如《九章》均輸章題目:野鴨從南海飛至北海需7天,大雁從北海飛至南海需9天,若兩者從南、北海同時起飛,問幾天相逢?劉徽提出了兩種齊同方式:飛一個單程,野鴨7天,大雁9天。若使兩者天數相同,都是63天,則野鴨飛9個單程,大雁飛7個單程,與63天相齊。野鴨與大雁同時起飛,則63天飛(9+7)個單程,因此63/9+7天飛一個單程,即相逢日。齊同原理也可這樣應用:一天野鴨飛單程的1/7,大雁飛1/9。若將一個單程分成63份,則野鴨一天飛一個單程的9/63,大雁飛7/63,一天共飛一個單程的9+7/63份,因此共飛一個單程需1÷9+7/63兩者殊途同歸,都證明了《九章》解法的正確性。

率與齊同原理,在其他運算中的應用,後面將陸續談到。劉徽把它們看成運算的綱紀。
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