14.14 对角线乘积和

14.14 对角线乘积和

1996年6—10月,挚友列支敦士登高等中学(Liechtenseinisches Gymnasium)的比克尔先生(Bicker,Paul,1939—2001),在苏州大学访问期间,发现并证明大衍求一术一个极有价值的内在性质:对角线乘积和性质。

在大衍求一术的每一张筹算小图中,右上角和左下角相乘的积,加上右下角和左上角相乘的积,其和恰好等于入算时布在第一小图右下角的数。

这一性质在第一张小图中成立,因为左下角是0;在最后一张小图中也成立,因为右下角是0。

下面用具体数据展示,数据选自秦九韶的“推计土功”题,解k·20≡1(mod 27),求出乘率k=23。(原为k·3800≡1(mod 27),因20≡3800(mod 27),而改用等价的20。)

下图(图14.4)共分成四列。右列第一列,上面五小图按大衍求一术计算,第六小图进一步运算,得到左下角数等于第一小图右下角数,相应于秦九韶讲的“蔀率即朔率”。右起第二列是相应商数。第三列是筹算板上四数的文字表示。第四列是相应的对角线乘积和的证明,n是除法次数。

图14.4 对角线之和恒等的示意图

证明 第一小图中,显然有1×a+0×g=a。

令c1=q1,c2=1+q2c1,c3=c1+q3c2,…,ci=ci-2+qici-1,…。

对n=1,c1g+1×r1=q1g+r1=a。

对n=2,c2r1+c1r2=(c1q2+1)r1+c1r2=c1q2r1+r1+c1r2=c1(q2r1+r2)+r1=c1g+r1=a。

对n=3,c3r2+c2r3=(c2q3+c1)r2+c2r3=c2q3r2+c1r2+c2r3=c2(q3r2+r3)+c1r2=c2r1+c1r2=a。

一般说来,对n=i,ciri-1+ci-1ri=ci-1ri-2+ci-2ri-1=…=c2r1+c1r2=a。

因此,对于所有按照大衍求一术所绘的算图,包括第一小图,如果我们把大衍求一术第一小图左下角写上0的话,这个性质都成立。

现在考虑运算结尾部分的情况。在满足条件rn=1后的再进一步计算,会使rn+1=0。满足rn=1之后,cnrn-1+cn-1rn=cnrn-1+cn-1=a。

再进一步,rn+1=0,有

(cnrn-1+cn-1)rn+cnrn+1=cnrn-1rn+cn-1rn+cn×0=cnrn-1rn+cn-1rn

=cnrn-1+cn-1=a。

这里的内容由比克尔先生在International Congress of Mathematicians(Berlin,1998.8)做过发言。

1998年10月4日,数学史国际学术研讨会在武汉华中师范大学召开。来自北京大学、北京师范大学、辽宁师范大学、西北大学、湖北大学、香港大学等30余所院校及中国科学院自然科学史所、数学所等科研机构的代表,还有日、法、英、德、荷、丹、意等国代表,汇集于华中师范大学的科学会堂,共同探讨、交流数学史。比克尔先生在本次研讨会上也做过发言[20]