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板块四 · 经典文献与典型算题

典籍与例题

算经不是抽象的公式集,而是一道道"今有……问……"的活题。物不知数、雉兔同笼、百鸡问题—— 千年名题在此可以亲手推演。

经典文献 · 体系总览

《九章算术》:九类问题,包举天下之用

西汉成书的《九章算术》以九章 246 题构建了完整的应用数学体系,全部依托筹算求解。悬停各章可见其"今用"对应。

卷第一

方 田

田亩面积之术,分数四则运算

今日对应

平面图形面积、分数运算——小学数学的核心内容,两千年前已系统成篇。

卷第二

粟 米

谷物折换之术,今有术(比例)

今日对应

比与比例、单位换算——"今有术"即四项比例算法。

卷第三

衰 分

按等级比率分配

今日对应

按比例分配问题,等比、等差数列的应用。

卷第四

少 广

由面积、体积反求边长

今日对应

开平方、开立方——筹算开方术为世界最早的系统开方算法。

卷第五

商 功

工程土方体积之术

今日对应

立体体积计算:堑堵、阳马、鳖臑的分解思想直通积分雏形。

卷第六

均 输

赋役均等摊派之术

今日对应

加权平均与复比例——古代的"运筹优化"问题。

卷第七

盈不足

盈亏双设求解之术

今日对应

"双假设法":以两次试算线性内插求解,传入阿拉伯与欧洲后被称为"契丹算法"。

卷第八

方 程

线性方程组消元之术,正负术

今日对应

线性方程组的加减消元法与正负数运算规则,领先西方千余年。

卷第九

勾 股

勾股定理与测望之术

今日对应

勾股定理及其应用——测高、望远、城池道路问题。

典型算题 · 之一 · 简牍展题

物不知数:中国剩余定理的源头

原文以竖排简牍自右向左逐支展开,右侧筹案随解题每一步同步摆出筹面之数——文字讲"术",筹案演"算"。

《 孙 子 算 经 》 卷 下世称"中国剩余定理"(孙子定理)
简 牍 展 题 · 物 不 知 数

筹 案 同 步 摆 演

【今译】有一堆东西不知道多少个:三个三个地数剩 2,五个五个地数剩 3,七个七个地数剩 2。问共有多少个?

孙子妙法:取"七十、二十一、十五"三个魔数(分别是 5×7、3×7、3×5 的倍数中,被 3、5、7 除余 1 者),各乘余数再相加,满 105 去之。 拖动滑块改变余数,简牍与筹案会随之改写——再点"展卷 · 摆演",按当前余数重演一遍:

2
3
2
韩 信 点 兵 · 猜 数 魔 术彩 蛋

心里想一个 1 ~ 105 之间的数,先别说出来——只把它除以 3、5、7 的三个余数报给筹案:

揭秘:此即上文孙子术——70a+21b+15c 满一百零五去之。3、5、7 两两互素,其积 105 内的数被三数之余唯一确定, 故只要数不超过 105,报三个余数便无所遁形。民间传说韩信以此点兵,其法实出《孙子算经》。

典型算题 · 之二 · 变身小游戏

雉兔同笼:"砍足法"的巧思

先自己动手点动物凑数,再看孙子的古法三步——同一道题,两种走法。

《 孙 子 算 经 》 卷 下小学奥数"鸡兔同笼"之祖

今有雉、兔同笼,上有三十五头,下有九十四足。问雉、兔各几何?

【今译】野鸡和兔子关在同一个笼子里,从上面数有 35 个头,从下面数有 94 只脚。问野鸡、兔子各多少?

拖动滑块出题(自动校正为有解的头足数):

35
94

其一 · 自己凑:笼中动物初始全是野鸡,点一下即 🐦 ⇄ 🐰 变身。把足数凑成题目所求,便算你赢——

上有头 0 / 0 下有足 0 / 0 尚差 0 足

其二 · 看古法("砍足法"):令每只动物都抬起一半的脚——脚数折半后,每只雉算 1 足、每只兔算 2 足, 于是"足之半 - 头数"恰为兔数。

典型算题 · 之三

百鸡问题:不定方程的千年名题

《 张 丘 建 算 经 》 卷 下不定方程 · 一题三答

今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一。凡百钱买鸡百只。问鸡翁、母、雏各几何?

【今译】公鸡每只 5 钱,母鸡每只 3 钱,小鸡 3 只 1 钱。用 100 钱恰好买 100 只鸡,问公鸡、母鸡、小鸡各买多少? ——两个方程、三个未知数,答案不止一个!古人以筹试算,尽得三解。

令鸡翁自 0 至 20 逐一试之……

设翁 x、母 y、雏 z,则 x+y+z=100 且 5x+3y+z/3=100。消元得 7x+4y=100: x 必为 4 的倍数——筹面上逐一试之,得三组正解,与《张丘建算经》原答完全相合。

延 伸
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