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两算得失相反,要令‘正’、‘负’以名之

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以所得副从定法,复除折下如前:这一段是指演算如前,即再以300×1+4300=4600向右移一位,得460,是第三位方根的定法,再把借算移到个位;又议得三商应为5,再置5于商的个位,以5+460=465,再乘以三商5,得465×5=2325经计算恰尽,因此得平方根为235。)

上述由图1-25(1)—(10)是按算筹进行演算的,看起来似乎很繁琐,实际上步骤十分清楚,易于操作。

它的开平方原理与现代开平方原理相同。

其中“借算”的右移、左移在现代的观点下可以理解为一次变换和代换。

《九章算术》时代并没有理解到变换和代换,但是这对以后宋、元时期高次方程的解法是有深远影响的。

《九章算术》方程章中的“方程”是专指多元一次方程组而言,与“方程”的含义并不相同。

《九章算术》中多元一次方程组的解法,是将它们的系数和常数项用算筹摆成“方阵”(所以称之谓“方程”)。

消元的过程相当于现代大学课程高等代数中的线性变换。

由于《九章算术》在用直除法解一次方程组过程中,不可避免地要出现正负数的问题,于是在方程章第三题中明确提出了正负术。

刘徽在该术的注文里实质上给出了正、负数的定义:“”。

并在计算工具即算筹上加以区别“正算赤,负算黑,否则以邪正为异”。

这就是规定正数用红色算筹,负数用黑色算筹。如果只有同色算筹的话,则遇到正数将筹正放,负数时邪(同斜)放。宋代以后出现笔算也相应地用红、黑色数码字以区别正、负数,或在个位数上记斜划以表示负数,如(即—1824),后来这种包括负数写法在内的中国数码字还传到日本。

关于正、负数的加减运算法则,“正负术曰:同名相益,异名相除,正无入负之,负无入正之。其异名相除,同名相益,正无入正之,负无入负之”。这里所说的“同名”、“异名”分别相当于所说的同号、异号。“相益”、“相除”是指二数相加、相减。术文前四句是减法运算法则:

(1)如果被减数绝对值大于减数绝对值,即a>b≥0,

则同名相益:(±a)-(±b)=±(a-b),

异名相除:(±a)-(b)=±(a+b)。

(2)如果被减数绝对值小于减数绝对值,即b>a≥0。

①如果两数皆正

则a-b=a-[a+(b-a)]=-(b-a)。

中间一式的a和a对消,而(b-a)无可对消,则改“正”为“负”,即“正无入负之”。“无入”就是无对,也就是无可对消(或不够减或对方为零)。

②如果两数皆负

则(-a)-(-b)=-a-[(-a)-(b-a)]=+(b-a)。在中间的式子里(-a)和(-a)对消,而-(b-a)无可对消,则改“负”为“正”所以说“负无入正之”。

③如果两数一正一负。则仍同(1)的异名相益。

术文的后四句是指正负数加法运算法则

(1)同号两数相加,即同名相益,其和的绝对值等于两数绝对值和。

如果a>0,b>0,

则a+b=a+b,(-a)+(-b)=-(a+b)

(2)异号两数相加,实为相减,即异名相除。如果正数的绝对值较大,其和为正,即“正无入正之”。如果负数的绝对值较大,其和为负,即“负无入负之”。用符号表示为

①如果a>b≥0,

则 a+(-b)=[b+(a-b)]+(-b)=a-b,

或 (-a)+b=[(-b)-(a-b)]+b=-(a-b)。

②如果b>a≥0,

则 a+(-b)=a+[(-a)-(b-a)]=-(b-a),

或 (-a)+b=(-a)+[a+(b-a)]=b-a。

关于正负数的乘除法则,在《九章算术》时代或许会遇到有关正负数的乘除运算。

可惜书中并未论及,直到元代朱世杰于《算学启蒙》(1299年)中才有明确的记载:“同名相乘为正,异名相乘为负”,“同名相除所得为正,异名相除所得为负”,因此至迟于13世纪末中国对有理数四则运算法则已经全面作了总结。

至于正负数概念的引入,正负数加减运算法则的形成的历史记录,中国更是遥遥领先。

国外首先承认负数的是七世纪印度数学家婆罗门岌多(约598-?)欧洲到16世纪才承认负数。

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