11.3.4 天元一

11.3.4 天元一

天元一在传统数学中的意义,怎样评价都不会过高。

天元一最早出现于1208年开禧历大衍术筹算图,即下段中钱宝琮引文中所说(1)图,载于1247年秦九韶的《数书九章》。

1966年,钱宝琮在《秦九韶数书九章研究》[2]一文中,谈到天元一的数学实质时,似乎也一时难确定。

秦九韶没有说明在(1)图里左上角的“天元一”代表什么。清焦循《天元一释》认为这个“天元一”就是一。我于《中国算学史》(1931)中说它代表剩余R。事实上,(1)图左上的1只是单位1,术文中“天元”二字是虚设的,说它代表剩余R是不合适的。

现在我们终于可以确认:天元一的数学实质是二除法的除数1,是序列的本原。

传统数学中,天元一有好几个含义,罗列如下:

1 乘法占位符

秦九韶在蓍卦发微题的算图中(见本书后面14.3.2算图4),天元一只作乘法占位符。

算图2中,天元一只是起乘法占位符的作用,以1,2,3,4四个数构成互乘法,“互乘左行异子一,弗乘对位本子”。2×3×4=24,1×4×3=12,1×2×4=8,1×2×3=6,“各得衍数”24,12,8,6。图3“以左行并之得五十”,达到“大衍之数五十”。

2 未知数

1248年李冶在《测圆海镜》中的天元术,天元一起未知数的作用。

宋元数学家朱世杰(1249—1314),字汉卿,号松庭,汉族,燕山(今北京)人氏,元代数学家、教育家,主要著作是《算学启蒙》与《四元玉鉴》。朱世杰在当时天元术的基础上发展出四元术,也就是列出四元高次多项式方程组及消元求解的方法。

3 借根方解

清代数学家梅文鼎之孙梅钰成(1681—1763),于1761年以前写成《赤水遗珍》一书,附于《梅氏丛书辑要》(1761)之后发表。梅钰成提出“天元一即借根方解”。他说:

尝读授时历草,求弦矢之法,先立天元一为矢。而元学士李冶所著《测圆海镜》,亦用天元一立算。传写鲁鱼,算式讹舛,殊不易读。……后供奉内廷,蒙圣祖仁皇帝授以借根方法,且谕曰:西洋人名此书为阿尔热八达,译言东来法也。敬受而读之,其法神妙,诚算法之指南,而窃疑天元一之术,颇与相似。复取《授时历草》观之,乃涣如冰释,殆名异而实同,非徒曰似之已也。

梅钰成发现,西洋借根方法在我国古代早已有之,这是有贡献的,但是他对这两种方法研究不够。康熙、梅钰成关于借根方法导源于中国的天元术的说法显然是错误的[3]

我们看到,1280年的《授时历草》经复原的这一段文字[4],用天元一代表未知数,应用沈括的会圆术,利用全弧背来推导出割圆求矢术。