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铺地锦算法

 yifg 2016-04-16
 本帖最后由 沙梨熊 于 2016-4-5 14:34 编辑

二、伊斯兰阿拉伯世界
苏美尔人在很早之前就采用了便于天文计算的六十进制数字,公元前四世纪波斯人又为它添上了零,到了公元九世纪左右,阿拉伯伊斯兰世界的科学家更是将它发展出一套完善的位值系统,足以处理所有整数及小数的四则运算和三角函数运算。对于六十进制的乘法,他们有两种运算方式。一种是先将六十进制数转换成十进制数相乘,再换算回六十进制数;另一个方法则是本文所要详细介绍的铺地锦算法。提到铺地锦,我们就不得不提到穆斯林数学家阿尔·卡西(Jamshīd al-Kāshī,?-1429)。
阿尔·卡西生于波斯的卡珊( Kāshān,今伊朗的德黑兰南方200 公里 ),出生年代不详。关于他最早的活动记录始于1406年。当时他在卡珊观测月蚀。早年的阿尔·卡西生活并不富裕,到处流浪谋生。后来,阿尔·卡西来到撒马尔罕 (Samarkand ),在当时的素丹Ulūgh Beg创办的一所学校中谋得一份职位,开始了他一生中天文及数学研究的颠峰时刻。1424年,他在《圆周论》中把圆周率的近似值π精确到了小数点后的第16位,打破了祖冲之保持了900年的记录。1427年,他开始撰写《算数者之钥》(???????????),书中对算术、代数及测量等方面做了详细论述。在1429年,他去世前不久,他还利用求解三次方程式得到正弦函数sin1°的近似值。我们现在来从《算数者之钥》一书中的例题来看看铺地锦的具体算法:
24 (????); 15 (?????), 40 (?????), 38 (?????) 乘以13 (????),9 (????), 51 (????); 20 (?????)
首先,我们先要解释一下题目中????、?????……等单位的含义。如同十进制数以10的乘幂为基础,六十进制数是以60的乘幂为基础。但如果任何一个数值没有小数点或单位的话,那么我们就无法确定各个位值是60的几次乘羃。例如:02,45究竟是165 (=2×60+45)或?为了解决这个问题,阿拉伯人给每个位值起了个名称,也就是位值为1(600)、601、602……分别称做????、????、????……;60-1、60-2、60-3……则称为?????、?????、?????……
例如阿尔·卡西的圆周率计算结果可以表示成:2π=6;16,59,28,1,34,51,46,14,50
题目中的两个数值的含义分别为:
24 (????), 15 (?????), 40 (?????), 38 (?????)= 24×1+15×(1/60)+40×(1/602)+38×(1/603)
13 (????), 9 (????), 51 (????), 20 (?????)= 13×602+9×60+51×1+20×(1/60)。
下面我们来看一下具体运算过程。先将被乘数由右顶点向正上方顶点如图二依次填入,乘数由正顶点向左下方依次填入。运算时由最小位置开始,首先38乘以20得760,转换成60进制数得12,40,将12、40分别填入右侧第一个方格右边的三角、左边的三角,同理继续乘下的数值运算,直到所有空格都填满,再把落在同一纵行上的数值加起来,若数值大于60,则进位。例如:落在左边第三纵行上的42、32、0、13、0,其和为87,转成60进位制得1,27,数值1则进位。因为?????乘上????为?????,所以答案的最后一个位值的单位是?????。值得一提的是,阿拉伯人可以直接查表 (六十进制的乘法表) 来填满空格,只有在计算每一斜线上数值的总和以及进位时,才真正需要做计算。


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