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方程术和正负术

 悟道谈风水 2019-12-05

        鄙以为,这是整个《九章算术》中最精华、最漂亮的部分。

        按惯例,以例题开路。

        例、若取上禾3束、中禾2束、下束1束,得实39斗;若取上禾2束、中禾3束、下禾1束,得实34斗;若取上禾1束、中禾2束、下禾3束,得实26斗。问上、中、下禾每一束可得实各是多少?

(标准的三元一次方程组问题)

        好了,怎么算,如何“解得”?《九章算术》提供了这样一个“方程术”,是的,你没看错,原文就是叫“方程”。

        首先,将方程排列如下

        其中,左中右列各表示一个方程,例如右列的3 2 1 39,就是方程组第一方程的所有系数。会了吗?

        第二步,以右列第一个数3,遍乘中列。 

        第三步,以中列连续减去右列,直到中列第一个数为0 

        第四步,用同样的方法,将左列的头两个数都变成0 

        最后一步,回代即可得方程组的解。

        搞定!

        等等,等等,这怎么那么眼熟呢?

        不就是矩阵解方程组嘛,很高端的技术啊,线性代数入门啊。

        方程术和我们学习的线代,区别只是做了一个转置而已。

        由于解方程涉及到移项,在《九章算术》中被称为“正负术”,其实就是一句话“移损得益,移益得损”。你没有看错,就是我们小学学的正负,初中学到的移项法则。

        最后来玩一个复杂的例题,也来自于该书。

        若有麻9斗、麦7斗、菽3斗、荅2斗、黍5斗,价值140;麻7斗、麦6斗、菽4斗、荅5斗、黍3斗,价值128;麻3斗、麦5斗、菽7斗、荅6斗、黍4斗,价值116;麻2斗、麦5斗、菽3斗、荅9斗、黍4斗,价值112;麻1斗、麦3斗、菽2斗、荅8斗、黍5斗,价值95。问每种谷物的价格各是多少?

        点评方程术,就是高斯消元法,没有类似。正负术,就是移项法则,完全一样。从这一点说,虽然西汉还没有字母变量的概念,但中国数学已经发展出用矩阵来解方程的高超技术,不能不佩服。

(《九章算术》随笔之五)

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