15.6.1 关于定数组不唯一问题

15.6.1 关于定数组不唯一问题

从同一组非两两互素问数中,有时可以求得多组定数,都符合定数的条件要求。

时曰醇在《求一术指》(1861年)的例言中,第一次明确提出这个问题:

偏者补之:算法二式者补其一(如秦题积尺寻源);三式者补其二(如张题五星积岁)。在用算者只用一式,即得所求。

时曰醇用相当长的篇幅,用两个不同的定数组分别演算积尺寻源题:其“第一式,先以金为主位相约”,定数组是13,24,11,25,1,1,1,1;其“第二式,先以匏为主位相约”,定数组是13,8,11,25,3,1,1,1。时曰醇演题结尾处原文如下:

(先求广数)以上第一式第二式,各并得总数五百六十六万四千三十,满衍母八万五千八百去之,不满一千二百三十分。约之,为一丈二尺三寸,即基元广数。乃求其深,亦依前列二式用数,……以上第一式,并得总数一千一百六十七万二千五百一十,第二式,并得总数九百九十五万六千五百一十,各满衍母八万五千八百去之,各不满三千七百一十分。约之,为三丈七尺一寸,即基地深数。

在详细分析的基础上,他在约分求等条中提出:

……与前后诸位遍约。后遍约得定母,与前遍所约之定母,数互同者,草不并述,只为一式。数不同者,则有第二式第三式。

黄宗宪在《求一术通解》的书首例言中,透彻指明素因数分解法可以揭示定数组的不唯一现象:

今析各泛母为极小数根,了如指掌,遇题有多式者,一索无遗。

产生这种现象的实质是:定数要求保存的是素因数的最高次幂,至于此幂与其他幂,如果分居于几个问数中,用黄宗宪求定母的话说:

或与他行最多者等,则此两行随意用之(用此则弃彼,用彼则弃此)。

现在往回推索其渊源。

馆臣肯定意识到这个现象。馆臣在分粜推原题下有按语说:“五为中数,或约偶或约奇,皆可。”此题的问数组是83,110和135。按馆臣的奇偶观点,“或约偶”导致83,22,135,“或约奇”导致83,110,27。这两组都是定数组。

问题是秦九韶有没有意识到这个现象。

我们认为,元数格注文“或约得五,而彼有十,则约偶而弗约奇”一句的背景,正是馆臣所揭示的分粜推原题。不过,我们的奇偶观点比馆臣有所深化。按本文前面所列我们对秦九韶“奇”“偶”含义的理解,此题正文中110与135可分一“奇”135和一“偶”110。用等数5优先约“奇”,可使约后无等,导致定数组为83,110和27。这是常用的一般规律。我们推测,可能在归纳大衍总数术时,注意到约得等数5,而“偶”110的尾部有十,用5约“偶”110而弗约“奇”135,也可做到约后无等,这时导出的另一组数是83,22和135。本题各数据有利于试算,从而得知这另一组数也是定数。于是在元数格中以小字注的形式加入了这一行文字。

如果我们这个看法成立,就可以认为,秦九韶对特殊题目中的特殊等数5,已经认识到了定数组不唯一现象。

为此,这里列作第一个注记。