古代算数难,土方换算更难,究竟用何种方法化繁为简?

古代算数难,土方换算更难,究竟用何种方法化繁为简?

首页休闲益智算数保卫城堡更新时间:2024-05-07

BOOK 5

今有堤下广二丈,上广八尺,高四尺,袤一十二丈七尺。问积几何?

答曰:七千一百一十二尺。

冬程人功四百四十四尺。问用徒几何?

答曰:一十六人一百一十一分人之二。

今有委粟平地,下周一十二丈,高二丈。问积及为粟几何?

答曰:积八千尺。为粟二千九百六十二斛二十七分斛之二十六。

今有委菽依垣,下周三丈,高七尺。问积及为菽各几何?

答曰:积三百五十尺。为菽一百四十四斛二百四十三分斛之八。

今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺。问积及为米几何?

答曰:积三十五尺九分尺之五。为米二十一斛七百二十九分斛之六百九十一。

原文

〔一〕今有穿地积一万尺。问为坚、壤各几何?

答曰:为坚七千五百尺,为壤一万二千五百尺。

术曰:穿地[1]四,为壤[2]五,为坚[3]三,为墟[4]四。以穿地求壤,五之;求坚,三之,皆四而一。以壤求穿,四之;求坚,三之,皆五而一。以坚求穿,四之;求壤,五之,皆三而一。

注释

[1]穿地:挖地取土。

[2]为壤:折合成松软的土。为:折合;壤:松软的土。

[3]坚:坚实的土。

[4]墟:指挖坑。

译文

〔一〕今挖地积土10000立方尺。问折合成坚土、松土各多少?

答:折合成坚土7500立方尺,折合成松土12500立方尺。

算法:各种土方量换算的比率规定为:挖地4,松土5,坚土3,挖坑4。以挖地折合松土,乘以5;折合坚土,乘以3;皆除以4。以松土折合挖地(坑),乘以4;折合坚土,乘以3;皆除以5。以坚土折合挖地(坑),乘以4;折合松土,乘以5;皆除以3。

堤防 在《九章算术》中的堤,上、下两底平行,而图中是上、下两底不平行的堤坝。唐代数学家王孝通把它分解成一个堤与一个羡除,并算出堤与羡除的体积之和,从而得出上下两底不平行的堤防的体积。

译解

算法中规定了各种土方量的换算比率,“术解”和译解一致。

挖地∶松土∶坚土∶挖坑=4∶5∶3∶4。

由于确定了换算比率,将挖地折合成松土或坚土时:

所求松土量为:

,所求坚土量为:

将松土折合成挖地或坚土时:

所求挖地(坑)量为:

,所求坚土量为:

将坚土折合成挖地或松土时:

所求挖地(坑)量为:

,所求松土量为:

题〔一〕所问

折合坚土量为:

折合松土量为:

原文

城、垣、堤、沟、堑、渠,皆同术[1]

术曰:并上下广而半之,以高若深乘之,又以袤[2]乘之,即积尺。

注释

[1]城、垣、堤、沟、堑、渠,皆同术:城、垣(yuán,短墙)、堤、沟、堑(qiàn,护城河)、渠的形状,皆为等腰梯形的直棱柱体。

计算其体积,古今算法一致,如图5-1,其算法如下:

(图5-1)

设其上底(古谓“上广”)为a,下底“下广”为b,高为h,长为L,则所求体积:

[2]袤(mào):纵长。

译文

城、垣、堤、沟、堑、渠都用同一种算法。

算法:上下底长相加,再除以2,用高或深乘它,又用长相乘,便得体积的立方尺。

原文

〔二〕今有城下广四丈,上广二丈,高五丈,袤一百二十六丈五尺。问积几何?

答曰:一百八十九万七千五百尺。

南缫车 元代 鼓车是古代一种能计算行里的车辆。汉朝虽有鼓车制造者,但关于造车程序的记录过于简单;直到北宋年间,才有《宋史·舆服志》详细记述了此车的结构、尺寸等,并使这一技术传袭后世。

译文

〔二〕现有城,下底长4丈,上底长2丈,高5丈,纵长126丈5尺,问这段城的体积是多少?

答:体积为1897500立方尺。

译解(“术解”与译解一致)

根据图5-1,所求此段城的体积为:

(由于用立方尺作答,故将丈化为尺代入公式)即:

×1265尺=1897500立方尺。

原文

〔三〕今有垣下广三尺,上广二尺,高一丈二尺,袤二十二丈五尺八寸。问积几何?

答曰:六千七百七十四尺。

译文

〔三〕今有矮墙下底长3尺,上底长2尺,高1丈2尺,纵长22丈5尺8寸。问这段矮墙的体积是多少?

答:6774立方尺。

译解(“术解”与译解一致)

所求矮墙的体积为:

原文

〔四〕今有堤下广二丈,上广八尺,高四尺,袤一十二丈七尺。问积几何?

答曰:七千一百一十二尺。

冬程人功[1]四百四十四尺。问用徒[2]几何?

答曰:一十六人一百一十一分人之二。

术曰:以积尺为实,程功[3]尺数为法,实如法...

注释

[1]冬程人功:冬季每人一日的工程量。程:规定;人功:每人一日的工程量。

[2]徒:劳动者。

[3]程功:指每个劳动者的工程定量。

译文

〔四〕今有堤坝,下底长2丈,上底长8尺,高4尺,纵长12丈7尺,问这段堤坝的体积是多少?

答:体积为7112立方尺。

冬季规定每人一日工程量为444立方尺,问修这段堤坝需用多少人?

答:需用劳动者

人。

算法:用体积的立方尺数作被除数,用所规定的每人一日工程量的立方尺作除数。用除数除被除数即为所用的劳动人数。

译解(“术解”与译解一致)

所求堤坝的体积为:

所求的用工人数为:

原文

〔五〕今有沟上广一丈五尺,下广一丈,深五尺,袤七丈。问积几何?

答曰:四千三百七十五尺。

春程人功[1]七百六十六尺,并出土功五分之一,定功[2]六百一十二尺五分尺之四。问用徒几何?

答曰:七人三千六十四分人之四百二十七。

术曰:置本人功[3],去其五分之一,余为法。以沟积尺为实。实如法而一,得用徒人数。

注释

[1]春程人功:春季所规定的每人每日的工程量。

[2]定功:所能确定的工程量。由于每日每人的总工程量是766立方尺,而运泥土的工程量为总工程量的

,那么挖泥土的工程量就可以确定,故称定功。本处所说“定功”

是题设条件重复,实无必要。

[3]本人功:原来规定的每人一日的工程定量,未减去出土等工作量。本:本来,原来。

译文

〔五〕今有沟,上宽1丈5尺,下宽1丈,深5尺,纵7丈。问这段沟的容积是多少?

答:容积为4375立方尺。

春季规定每人每日的工程量为766立方尺,加上运泥土的工程量按

折算,其余

立方尺是挖土量,问挖土需要多少人?

答:需用劳力7人。

算法:将原定每人每日的工程量,减去

,取余数为除数;以水沟容积的立方尺数为被除数。用除数去除被除数,即得所需人数。

译解(“术解”与译解相同)

所求沟的容积为:

×70尺=4375立方尺(将丈化为尺计算)

所求挖土人数为:

原文

〔六〕今有堑上广一丈六尺三寸,下广一丈,深六尺三寸,袤一十三丈二尺一寸。问积几何?

答曰:一万九百四十三尺八寸。

夏程人功[1]八百七十一尺。并出土功五分之一,沙砾水石之功作太半,定功二百三十二尺一十五分尺之四[2]。问用徒几何?

答曰:四十七人三千四百八十四分人之四百九。

术曰:置本人功,去其出土功五分之一,又去沙砾水石之功太半,余为法。以堑积尺为实。实如法而一,即用徒人数。

注释

[1]夏程人功:夏季所规定的每人每日的工程量。

[2]定功二百三十二尺一十五分尺之四:这是题设条件。

古人称矿图 图为古人炼丹时,用秤称矿物料的情形。

译文

〔六〕今有护城河上宽1丈6尺3寸,下宽1丈,深6尺3寸,纵13丈2尺1寸。问这段护城河容积是多少?

答:容积是10943立方尺800立方寸(原文中“八寸”即今800立方寸)

夏季所规定的每人日工程量为871立方尺,加上运泥土的工程量按日工程量的

折算,沙砾水石的工程量按日工程量的

计,其余工程量

立方尺是挖土量。问挖土需要多少人?

答:所需人数为

人。

算法:将原定每人每日的工程量减去出土的工程量

,再减去除去沙砾水石的工程量

,所余下的数作除数;此护城河容积的立方尺数作被除数。除数除被除数,即得挖土人数。

译解(“术解”与译解相同)

所求护城河的容积为:

×1321寸=10943824.5立方寸=10943立方尺824.5立方寸10943立方尺800立方寸(824.5立方寸,为了简易,古人称800)。

原文

〔七〕今有穿渠上广一丈八尺,下广三尺六寸,深一丈八尺,袤五万一千八百二十四尺。问积几何?

答曰:一千七万四千五百八十五尺六寸。

秋程人功三百尺,问用徒几何?

答曰:三万三千五百八十二人功。功内少一十四尺四寸。

一千人先到,问当受袤几何?

答曰:一百五十四丈三尺二寸八十一分寸之八。

术曰:以一人功尺数,乘先到人数为实。并渠上下广而半之,以深乘之为法。实如法得尺。

译文

〔七〕今挖渠上宽1丈8尺,下宽3尺6寸,深1丈8尺,纵长51824尺。问这段渠的容积是多少?

答:容积是10074585立方尺600立方寸。(原文曰“六寸”,古今表述有差异。)

秋季规定每人日工程量为300立方尺,问需要多少人?

答:需要33582人,其中不足部分为14立方尺4立方寸。

若1000人先开工,问能挖渠多长?

答:能挖渠154丈3尺

寸。

算法:用1人工程量的立方尺数乘以先到人数作为被除数;渠道上、下宽度之和除以2,再乘以深度作为除数。除数除被除数,即得所挖渠道的长度。

汉五铢金币 图为汉五铢金币,于1980年在陕西省咸阳市北塬出土。其形状为圆形方孔,正面穿孔上另有一横廓。币上有阳文篆书“五铢”二字,五字在右,铢字在左。金币重9克,经化验金的成色为95%,是目前发现的年代最早的金币。

译解(“术解”与译解相同)

第一问

所求挖渠的容积为:

×518240寸=10074585600立方寸=10074585立方尺600立方寸。

第二问

若每人一日工程量为300立方尺,所需人数为:

=33581.952人33582人。不足的部分为14立方尺4立方寸(即,300立方尺/人×(1-0.952)人=14.4立方尺)。

第三问

若1000人先开工,能挖渠道的长度为:

原文

〔八〕今有方堡

[1],方一丈六尺,高一丈五尺。问积几何?

答曰:三千八百四十尺。

术曰:方自乘,以高乘之,即积尺。

注释

[1]堡

(dǎo):土筑小城。

译文

〔八〕今有正四棱柱形土筑小城堡,底面边长为1丈6尺,高1丈5尺。问它的体积是多少?

答:体积为3840立方尺。

算法:底面边长自乘,再乘以高,即为所求体积的立方尺寸。

译解(“术解”与译解相同)

方形土筑城堡的形状如图5-2。

(图5-2)

设a为边长,h为高,则体积为:a×a×h=16尺×16尺×15尺=3840立方尺。

原文

〔九〕今有圆堡,周四丈八尺,高一丈一尺。问积几何?

答曰:二千一百一十二尺。

术曰:周自相乘,以高乘之,十二而一。

算盘 明代 中国的算盘发明于西周,流行于宋、元,它是一种快速、方便的计算工具。现今发现有9档、11档、13档三种算盘。图为明代二五珠11档象牙算盘,其结构与今天通用的算盘完全相同。

译文

〔九〕今有圆柱体形土筑小城堡,底面周长为4丈8尺,高1丈1尺。问它的体积是多少?

答:体积为2112立方尺。

算法:周长自乘,再乘以高,除以12。

译解(“术解”与译解相同)

圆形土筑城堡的形状如图5-3。

(图5-3)

设圆柱体底面半径为R,高为h,周长为C,

因C=2πR,故

,则所求体积为:

原文

〔一〇〕今有方亭[1],下方五丈,上方四丈,高五丈。问积几何?

答曰:一十万一千六百六十六尺太半尺。

术曰:上下方相乘,又各自乘,并之,以高乘之,三而一。

注释

[1]方亭:正四面形棱台体建筑物。

译文

〔一〇〕今有正四面形棱台体建筑物,下底边长为5丈,上底边长为4丈,高为5丈。问它的体积是多少?

答:体积为

立方尺。

算法:上底边长乘下底边长加上底边长自乘,下底边长自乘之和再乘以高,除以3。

译解(“术解”与译解相同)

正四面棱台体建筑物的形状如图5-4。

(图5-4)

设上底边长为b,下底边长为a,高为h,上底面积为S1,下底面积为S2,则所求体积为:

×5丈×(4丈×4丈+5丈×5丈+4丈×5丈)=

原文

〔一一〕今有圆亭[1],下周三丈,上周二丈,高一丈。问积几何?

答曰:五百二十七尺九分尺之七。

术曰:上下周相乘,又各自乘,并之,以高乘之,三十六而一。

注释

[1]圆亭:正圆台体形建筑物。

译文

〔一一〕今有正圆台体建筑物,下底面周长为3丈,上底面周长为2丈,高1丈。问它的体积是多少?

答:体积是

立方尺。

算法:上下底面周长相乘加上底面自乘、下底面自乘之和,再乘以高除以36。

译解(“术解”与译解相同)

正圆台体形建筑物的形状如图5-5。

(图5-5)

设上底周长C′=2丈,下底周长C=3丈,高h=1丈。

上底半径

,下底半径

丈,则所求体积为:

原文

〔一二〕今有方锥[1],下方二丈七尺,高二丈九尺。问积几何?

答曰:七千四十七尺。

术曰:下方自乘,以高乘之,三而一。

注释

[1]方锥:指正四棱锥。

译文

〔一二〕今有正四棱锥,下底边长为2丈7尺,高为2丈9尺,问它的体积是多少?

答:体积是7047立方尺。

算法:下底边长自乘,再乘以高,除以3。

译解(“术解”与译解相同)

正四面棱锥的形状如图5-6。

(图5-6)

设高h=2丈9尺,边长a=2丈7尺,底面积为S,则所求锥体体积为:

=7047立方尺。

原文

〔一三〕今有圆锥,下周三丈五尺,高五丈一尺。问积几何?

答曰:一千七百三十五尺一十二分尺之五。

术曰:下周自乘,以高乘之,三十六而一。

译文

〔一三〕今有圆锥,底面周长为3丈5尺,高5丈1尺。问它的体积是多少?

答:它的体积是

立方尺。

算法:底面周长自乘,再乘以高,除以36。

译解(“术解”与译解相同)

圆锥的形状如图5-7。

(图5-7)

设底面周长为C,高为h,则

所求体积为:

原文

〔一四〕今有堑堵[1]下广二丈,袤一十八丈六尺,高二丈五尺。问积几何?

答曰:四万六千五百尺。

术曰:广袤相乘,以高乘之,二而一。

注释

[1]堑堵:底面为直角三角形的直棱柱。

译文

〔一四〕今有底面为直角三角形的直棱柱,底面的直角边长宽为2丈,长为18丈6尺,高为2丈5尺。问它的体积是多少?

答:46500立方尺。

算法:两边长相乘,再乘以高,除以2。

译解(“术解”与译解相同)

底面为直角三角形的直棱柱的形状如图5-8。

(图5-8)

设高为h,两边长为a,b,则

所求体积为:

=46500立方尺。

原文

〔一五〕今有阳马[1],广五尺,袤七尺,高八尺。问积几何?

答曰:九十三尺少半尺。

术曰:广袤相乘,以高乘之,三而一。

注释

[1]阳马:指底面为矩形,一棱垂直于底面的四棱锥。

译文

〔一五〕今有底面为矩形,一棱垂直于底面的四棱锥,它的底面宽5尺,长7尺,高8尺,问它的体积是多少?

答:它的体积是

立方尺。

算法:底面边长乘以宽,再乘以高,除以3。

阿拉伯数字幻方铁板 幻方铁板于西安东郊元代安西王府遗址发掘,铁板分36格,每格用阿拉伯数字标出,并排成一个方阵,方格从纵、横或对角线看,每组数字相加总和都是111。古人把它当做神秘之物,认为它具有驱邪镇灾的作用。

译解(“术解”与译解相同)

所求物体的形状如图5-9。

(图5-9)

设宽为b,长为a,高为h,则所求体积为:

×底面积×高=

abh=

原文

〔一六〕今有鳖臑[1],下广五尺,无袤,上袤四尺,无广,高七尺。问积几何?

答曰:二十三尺少半尺。

术曰:广袤相乘,以高乘之,六而一。

注释

[1]鳖臑(biē nào):四面皆为直角三角形的棱锥。

译文

〔一六〕今有四面都是直角三角形的棱锥,底宽5尺而无长,上底长4尺而无宽,高7尺,问它的体积是多少?

答:体积为

立方尺。

算法:长宽相乘,再乘以高,除以6。

译解(“术解”与译解相同)

四面都是直角三角形的棱锥形状如图5-10。

(图5-10)

则所求体积为:

原文

〔一七〕今有羡除[1],下广六尺,上广一丈,深三尺,末广八尺,无深,袤七尺。问积几何?

答曰:八十四尺。

术曰:并三广,以深乘之,又以袤乘之,六而一。

注释

[1]羡除:墓道。此处是指三面为等腰梯形,其他两侧面为直角三角形的五面体,墓道也是这个形状。

译文

〔一七〕今有三面皆为等腰梯形,其他两侧面为直角三角形的五面体,(前端)下宽6尺,上宽1丈,深3尺,末端宽8尺,无深,长7尺。问它的体积是多少?

答:体积为84立方尺。

算法:(上、下、末)三个宽度相加,乘以深,又用长相乘,除以6。

译解(“术解”与译解相同)

所求物体的形状如图5-11。

(图5-11)

所求体积为:

原文

〔一八〕今有刍甍[1],下广三丈,袤四丈,上袤二丈,无广,高一丈。问积几何?

答曰:五千尺。

术曰:倍下袤,上袤从之,以广乘之,又以高乘之,六而一。

注释

[1]刍甍:本义为盖上草的屋脊。刍:草;甍:屋脊。这里指地面为矩形的屋脊状的楔体。

译文

〔一八〕今有底面为矩形的屋脊状的楔体,下底面宽3丈,长4丈;上棱长2丈,无宽,高1丈。问它的体积是多少?

答:体积为5000立方尺。

算法:下底长乘以2,再加上上棱长,它们之和用(下底)宽乘,再乘以高,除以6。

译解(“术解”与译解相同)

所求物体的形状如图5-12。

(图5-12)

设a=2丈,b=4丈,c=3丈,h=1丈,则所求体积为:

牟合方盖 刘徽在推证《九章算术》中的一些立体体积公式时,灵活地使用了极限方法与不可分量方法。利用这些方法,刘徽创造了一个被称为“牟合方盖”的新立体,并指出其体积与球体积之间的关系。刘徽虽然没能推求出牟合方盖的体积,但他所创用的不可分量方法,却成为后来祖冲之和其儿子在球体积计算问题上取得突破的先导。

原文

刍童[1]、曲池[2]、盘池[3]、冥谷[4],皆同术。

术曰:倍上袤,下袤从之,亦倍下袤,上袤从之,各以其广乘之,并,以高若深乘之,皆六而一。其曲池者,并上中、外周而半之,以为上袤;亦并下中、外周而半之,以为下袤。

注释

[1]刍童:上下底面皆为长方形的草垛。

[2]曲池:上下底面皆为扇形的水池。

[3]盘池:上下底面皆为长方形的土坑。

[4]冥谷:上下底面皆为长方形的墓坑。

译文

上下底面皆为长方形的草垛,上下底面皆为扇形的水池,上下底面皆为长方形的土坑,上下底面皆为长方形的墓坑等,都用同一方法。

算法:上底长的2倍加下底长,同样下底长的2倍加上底长;各用它们对应的宽相乘,再次相加,再用高或深相乘,除以6。以公式表示,则所求体积为:

。对于“曲池”,将上底中外周长相加除以2,作上底长;也用下底中外周长相加除以2作下底长。

原文

〔一九〕今有刍童,下广二丈,袤三丈,上广三丈,袤四丈,高三丈。问积几何?答曰:二万六千五百尺。

译文

〔一九〕今有上下底面皆为长方形的草垛,下底宽2丈,长3丈;上宽3丈,长4丈;高3丈。问它的体积是多少?

答:体积为26500立方尺。

译解(“术解”与译解相同)

所求物体的形状如图5-13。

(图5-13)

计算这种形状的物体的体积,有一个公式(请参考卷第五题〔一九〕原文前的相关部分),将有关数据代入公式,则所求体积为:

原文

〔二〇〕今有曲池,上中周二丈,外周四丈,广一丈,下中周一丈四尺,外周二丈四尺,广五尺,深一丈。问积几何?

答曰:一千八百八十三尺三寸少半寸。

祖恒在开立圆术中设计的立体模型 图为祖冲之的儿子祖恒“开立圆术”中设计的立体模型。祖恒提出了“祖氏原理”,他将牟合方盖的体积化成立方体与一个相当于四棱锥体的体积之差,从而求出牟合方盖的体积等于

,并得到球的体积为

,这种算法比外国人早了一千多年。

译文

〔二〇〕今有上下底面皆为扇形的水池,上底中周2丈,外周4丈,宽1丈;下底中周1丈4尺,外周长2丈4尺,宽5尺;深1丈。问它的容积是多少?

答:它的容积量为1883立方尺

立方寸。

译解(“术解”与译解相同)

所求物体的形状如图5-14。

(图5-14)

根据题〔一九〕的计算公式,上底长=

丈=3丈=30尺,

所求体积为:

原文

〔二一〕今有盘池,上广六丈,袤八丈,下广四丈,袤六丈,深二丈。问积几何?

答曰:七万六百六十六尺太半尺。

负土[1]往来七十步,其二十步上下棚除[2]。棚除二当平道五,踟蹰[3]之间十加一,载输之间三十步,定一返[4]一百四十步。土笼[5]积一尺六寸,秋程人功行五十九里半。问人到[6]积尺、用徒各几何?

答曰:人到二百四尺。用徒三百四十六人一百五十三分人之六十二。

术曰:以一笼积尺乘程行步数为实。往来上下,棚除二当平道五。置定往来步数,十加一,及载输之间三十步以为法。除之,所得即一人所到尺。以所到约积尺,即用徒人数。

注释

[1]负土:指背筐运土。

[2]棚除:脚手架。

[3]踟蹰(chí chú):本义是指犹豫徘徊不前,此比喻为负土艰难。

[4]一返:一个来回,指运土的路程距离。

[5]土笼:运土的筐子。

[6]人到:人均工作量。

译文

〔二一〕今有上下底皆为长方形土池,上底宽6丈,长8丈;下底宽4丈,长6丈,深2丈。问它的容积是多少?

答:容积是

立方尺。

背筐运土往来70步,其中20步是上下脚手架,在脚手架上行走,每两步当平路5步计算;背筐运土,步履艰难,每10步当11步计算;现场装卸误时,按30步计算;故确定运土一次(一返)为140步。土筐容积为1.6立方尺,规定秋季每人行程为59里。问每人每天运土体积,需用劳动人数各是多少?

答:每人每天运土204立方尺。需用

人。

新莽铜衡杆 新莽铜衡杆于1926年在甘肃出土。衡杆长64.74厘米、宽1.6厘米、高3.3厘米、重2442克,为扁平长方体,悬纽已残。中部刻新莽铭文20行81字。图中,上为新莽铜衡杆,下为衡杆所刻铭文。

算法:以一筐容积数乘以所规定的行人程步数,作为被除数。往来上下脚手架每2步按平道5步计算,将规定的往返步数,加其后,再加装卸折合的30步作为除数。以除数去除被除数,所得即为一人运土量的立方尺数。以每人运土量去除总土方量,即为所需劳动人数。

译解(“术解”与译解相同)

1.上下底面皆为长方形的土池形状如图5-15。

(图5-15)

按卷第五题〔一九〕前的公式,所求容积为:

2.按题设计条件,往返一次需走的步数为:[(70-20+20×5÷2)×11÷10+30]步=140步,

×300(每里为300步)步=17850步,又据算法提示,所求每人运土量为:

=204立方尺/人,所求劳动人数为:

原文

〔二二〕今有冥谷,上广二丈,袤七丈,下广八尺,袤四丈,深六丈五尺。问积几何?

答曰:五万二千尺。

载土往来二百步,载输之间一里,程行五十八里,六人共车,车载三十四尺七寸。问人到积尺及用徒各几何?

答曰:人到二百一尺五十分尺之十三。用徒二百五十八人一万六十三分人之三千七百四十六。

术曰:以一车积尺乘程行步数为实。置今往来步数,加载输之间一里,以车六人乘之,为法。除之,所得即一人所到尺。以所到约积尺,即用徒人数。

冥谷 冥谷在《九章算术》中是指上下底面皆为长方形的墓坑,线形状如图所示。

译文

〔二二〕今有上下底面皆为长方形的墓坑,上底宽2丈,长7丈;下底宽8尺,长4丈,深6丈5尺。问它的容积量是多少?

答:容积为52000立方尺。

推车运土往返200步,装卸算作1里行程,每人每天全程共58里,6人共推一辆车,每车可载土34.7立方尺。问每人每天运土体积以及需用多少人工?

答:每人每天运土

立方尺,需用人工

人。

算法:以车容量乘以行程步数,作为被除数。将往来步数,加装卸所算得作1里行程,乘以每车6人作为除数。除数除被除数,所得即为1人每天运土的立方尺数。以每人运土量去除总土方量,即得所需人数。

译解(“术解”与译解相同)

1.上下底面皆为长方形的墓坑形状如图5-16所示。根据卷第五题〔一九〕前的相关公式。所求容积为:

(图5-16)

2.全程步数为:58里×300(每里为300步)=17400步。

200步+1里=(200+300)步=500步,

按算法提示,每人每天的运土量为:

,所需人数为:

原文

〔二三〕今有委粟平地[1],下周一十二丈,高二丈。问积及为粟几何?

答曰:积八千尺。为粟二千九百六十二斛二十七分斛之二十六。

〔二四〕今有委菽依垣[2],下周三丈,高七尺。问积及为菽各几何?

答曰:积三百五十尺。为菽一百四十四斛二百四十三分斛之八。

〔二五〕今有委米依垣内角[3],下周八尺,高五尺。问积及为米几何?

答曰:积三十五尺九分尺之五。为米二十一斛七百二十九分斛之六百九十一。

委粟术曰:下周自乘,以高乘之,三十六而一。其依垣者,十八而一。其依垣内角者,九而一。

程粟一斛,积二尺七寸。其米一斛,积一尺六寸五分寸之一。其菽、荅、麻、麦一斛,皆二尺四寸十分寸之三。

注释

[1]委粟平地:在平地堆放粟。

[2]委菽依垣:靠墙壁堆放大豆。

[3]委米依垣内角:靠墙内角堆放米。

译文

〔二三〕今将粟放在平地,谷堆下周长12丈,高2丈。问这堆谷堆的体积及应有粟是多少?

答:谷堆体积是8000立方尺,有粟

斛。

〔二四〕今靠墙壁堆放大豆,大豆堆下周长是3丈,高为7尺。问这堆大豆的体积以及应有大豆是多少?

答:大豆体积为350立方尺。应有大豆

斛。

〔二五〕今靠墙壁内角堆放大米,米堆下周长为8尺,高为5尺。问这堆米有体积以及应有大米多少?

答:这堆大米的体积为

立方尺。应有大米

斛。

堆粟的算法是:下周长自乘,再乘以高,除以36。当靠墙堆放时,除以18;当靠墙内角堆放时除以9。

规定:1斛粟=2.7立方尺;1斛米=1.62立方尺;一斛大豆、一斛小豆、一斛芝麻、一斛麦=2.43立方尺。

译解(“术解”与译解相同)

〔二三〕这堆谷为圆锥形,如图5-17。

(图5-17)

设下周周长为C=12丈,圆半径为

,则所求体积为:

1斛粟=2.7立方尺,则所求粟数为:

〔二四〕这堆大豆为半圆锥形,如图5-18。

(图5-18)

本处下周长3丈实为半圆周长,先按一圆锥计算,参考卷第五题〔二三〕,这一圆锥形体积为:

再将这一圆锥形体积除以2,则得这堆大豆的体积,即:

,1斛大豆=2.43立方尺,则所求大豆数为:350立方尺÷2.43立方尺/斛=

斛。

〔二五〕在墙内角堆放大米,所形成的是

圆锥体,如图5-19。

(图5-19)

本处下周长8尺,实为

圆周长,先按一圆锥形计算,参考卷第五题〔二三〕,这一圆锥体的体积为:

再将这一个圆锥体体积除以4,则得这堆大米的体积,即:

又知1斛米=1.62立方尺,则所求米数为

立方尺÷1.62立方尺/斛=

斛。

原文

〔二六〕今有穿地,袤一丈六尺,深一丈,上广六尺,为垣积五百七十六尺。问穿地下广几何?

答曰:三尺五分尺之三。

术曰:置垣积尺,四之为实。以深、袤相乘,又三之,为法。所得倍之,减上广,余即下广。

译文

〔二六〕今挖坑,长1丈6尺,深1丈,上底宽为6尺,以所挖之土筑墙,体积为576立方尺。问所挖坑下底宽是多少?

答:下底宽为

尺。

算法:将所挖之土筑墙所形成的体积数乘以4作被除数;以深长相乘,再除以3作除数,除数除被除数所得结果乘以2,减去上底宽,余数即为所求的下底宽。

译解(“术解”与译解相同)

所挖之坑的上下底面为长方形,上下底面长相同而宽不同,呈等腰梯形的直棱柱横放之形,如图5-20。

(图5-20)

所求体积为:

(上底宽+下底宽)×长×深=

(a+b)×dh,所挖之土为“虚土”,筑墙之土为“坚土”。

576立方尺为“坚土”,松土体积

原文

〔二七〕今有仓,广三丈,袤四丈五尺,容粟一万斛。问高几何?

答曰:二丈。

术曰:置粟一万斛积尺为实。广袤相乘为法。实如法而一,得高尺。

译文

〔二七〕今有粮仓,宽3丈,长4丈5尺,可装粟10000斛。问该粮仓高是多少?

答:高是2丈。

算法:将粟米10000斛所包含的体积作被除数,长宽相乘作除数。除数除被除数即得高的尺数。

译解(“术解”与译解相同)

该粮仓为一长方体形,由卷第五题〔二五〕知:

1斛粟=2.7立方尺,则10000×2.7=30×45×h,

原文

〔二八〕今有圆囷,高一丈三尺三寸少半寸,容米二千斛。问周几何?

答曰:五丈四尺。

术曰:置米积尺,以十二乘之,令高而一,所得,开方除之,即周。

译文

〔二八〕今有圆柱形粮仓,高1丈3尺

寸,容纳米2000斛。问其周长是多少?

答:周长为5丈4尺。

算法:将米之体积的立方尺数乘以12,除以高,所得之数开平方,即为周长。

译解(“术解”与译解相同)

设周长为C,高为h,容积为V,圆柱半径为R,则V=πR2h,C=2πR,

(取π=3),

由卷第五题〔二五〕知:1斛米=1.62立方尺=1620立方寸。

V=2000×1620立方寸=3240000立方寸,

540寸=5丈4尺。

中国古代长度单位名称及进位简表

注:“仞”还有等于七尺、八尺之说,此只作“四尺为仞”之说。

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