Основная фигура в
Морском зеркале круговых измерений , которую используют все задачи. На нем изображен круглый город, вписанный в прямоугольный треугольник и квадрат.
Цэюань хайцзин ( упрощенный китайский :测 圆 海 镜; традиционный китайский :測 圓 海 鏡; пиньинь : cè yuán hǎi jìng ; букв. «Морское зеркало круговых измерений») - это трактат о решении геометрических задач с помощью алгебры Тянь Юань шу. написано математиком Ли Чжи в 1248 году во времена Монгольской империи.. Это набор из 692 формул и 170 задач, созданных на основе одной и той же главной диаграммы круглого города, вписанного в прямоугольный треугольник и квадрат. Часто в них участвуют два человека, которые идут по прямой линии, пока не увидят друг друга, не встретятся или не достигнут дерева или пагоды в определенном месте. Это книга по алгебраической геометрии, цель которой - изучение сложных геометрических соотношений с помощью алгебры.
Большинство геометрических задач решаются полиномиальными уравнениями, которые представляются с использованием метода, называемого тянь юань шу , «метод массива коэффициентов» или буквально «метод небесного неизвестного». Ли Чжи - самый ранний из сохранившихся источников этого метода, хотя в той или иной форме он был известен до него. Это позиционная система стержневых чисел для представления полиномиальных уравнений .
Цеюань хайцзин был впервые представлен западу британским протестантским христианским миссионером в Китае Александром Вайли в его книге « Заметки о китайской литературе» , 1902 г. Он писал:
На первой странице изображен круг, заключенный в треугольник, разрезанный на 15 фигур; затем даются определение и соотношения нескольких частей, а за ними следуют 170 задач, в которых принцип новой науки рассматривается как преимущество. На всем протяжении автора есть экспозиция и схолия. [1]
Этот трактат состоит из 12 томов.
Реконструированная схема кругового города в алфавитах
Схема круглого города [ править ]
Монография начинается с основной диаграммы, которая называется «Схема Круглого города» (圆 城 图 式). На нем изображен круг, вписанный в прямоугольный треугольник и четыре горизонтальные линии, четыре вертикальные линии.
- TLQ, большой прямоугольный треугольник с горизонтальной линией LQ, вертикальной линией TQ и гипотенузой TL
C: Центр круга:
- NCS: Вертикальная линия, проходящая через C, пересекает круг и линию LQ в точке N (南 северной стороны городской стены), пересекает южную сторону круга в точке S ().
- NCSR, продолжение линии NCS до пересечения гипотенузы TL в точке R (日)
- WCE: горизонтальная линия, проходящая через центр C, пересекает круг и линию TQ в точке W (西, западная сторона городской стены) и окружность в точке E (, восточная сторона городской стены).
- WCEB: продолжение прямой WCE до пересечения гипотенузы в точке B (川)
- KSYV: горизонтальная касательная в точке S, пересекает прямую TQ в точке K (坤), гипотенузу TL в точке Y (月).
- HEMV: вертикальная касательная к окружности в точке E, пересекает прямую LQ в точке H, гипотенуза в точке M (山, гора)
- HSYY, KSYV, HNQ, QSK образуют квадрат с вписанным кругом C.
- Линия YS, вертикальная линия от Y пересекает линию LQ в точке S (泉, пружина)
- Линия BJ, вертикальная линия из точки B, пересекает линию LQ в точке J (夕, ночь)
- RD, горизонтальная линия от R, пересекает линию TQ в точке D (旦, день)
Направления на север, юг, восток и запад на диаграмме Ли Чжи противоположны нашему нынешнему соглашению.
Треугольники и их стороны [ править ]
Всего имеется пятнадцать прямоугольных треугольников, образованных пересечением между треугольником TLQ, четырьмя горизонтальными линиями и четырьмя вертикальными линиями.
Названия этих прямоугольных треугольников и их стороны приведены в следующей таблице.
Число | Имя | Вершины | Гипотенуза 0 c | Вертикальный 0 б | По горизонтали 0 а |
---|
1 | 通 ТОНГ | 天地 乾 | 通 弦 (TL 天地) | 通 股 (TQ 天乾) | 通 勾 (LQ 地 乾) |
2 | 边 БИАН | 天 西川 | 边 弦 (TB 天 川) | 边 股 (TW 天 西) | 边 勾 (WB 西川) |
3 | 底 DI | 日 地 北 | 底 弦 (RL 日 地) | 底 股 (RN 日 北) | 底 勾 (LB 地 北) |
4 | 黄 广 ХУАНГУАН | 天山 金 | 黄 广 弦 (TM 天山) | 黄 广 股 (TJ 天 金) | 黄 广 勾 (MJ 山金) |
5 | 黄 长 ХУАНЧАНГ | 月 地 泉 | 黄 长 弦 (YL 月 地) | 黄 长 股 (YS 月 泉) | 黄 长 勾 (LS 地 泉) |
6 | 上 高 ШАНГАО | 天日 旦 | 上 高 弦 (TR 天日) | 上 高 股 (TD 天 旦) | 上 高 勾 (RD 日 旦) |
7 | 下 高 XIAGAO | 日 山 朱 | 下 高 弦 (RM 日 山) | 下 高 股 (RZ 日 朱) | 下 高 勾 (MZ 山 朱) |
8 | 上 平 ПЕРЕВОД | 月 川 青 | 上 平 弦 (YS 月 川) | 上 平 股 (YG 月 青) | 上 平 勾 (SG 川 青) |
9 | 下 平 СЯПИН | 川 地 夕 | 下 平 弦 (BL 川 地) | 下 平 股 (BJ 川 夕) | 下 平 勾 (LJ 地 夕) |
10 | 大 差 DACHA | 天 月 坤 | 大 差 弦 (TY 天 月) | 大 差 股 (TK 天 坤) | 大 差 勾 (YK 月 坤) |
11 | 小 差 СЯОЧА | 山地 艮 | 小 差 弦 (ML 山地) | 小 差 股 (MH 山 艮) | 小 差 勾 (LH 地 艮) |
12 | 皇 极 HUANGJI | 日 川 心 | 皇 极 弦 (RS 日 川) | 皇 极 股 (RC 日 心) | 皇 极 勾 (SC 川 心) |
13 | 太虚 ТАЙСУ | 月 山 泛 | 太虚 弦 (YM 月 山) | 太虚 股 (YF 月 泛) | 太虚 勾 (MF 山 泛) |
14 | 明 МИН | 日月 南 | 明 弦 (RY 日月) | 明 股 (RS 日南) | 明 勾 (YS 月 南) |
15 | 叀 Чжуань | 山川 东 | 叀 弦 (MS 山川) | 叀 股 (ME 山东) | 叀 勾 (SE 川东) |
В задачах с Тома 2 по Том 12 названия этих треугольников используются очень кратко. Например
- «明 差», «разница MING» относится к «разнице между вертикальной и горизонтальной сторонами треугольника MING.
- «叀 差», «разница ZHUANG» относится к «разнице между вертикальной и горизонтальной сторонами треугольника ZHUANG».
- «明 差 叀 差 并» означает «сумма разницы MING и разницы ZHUAN».
Длина отрезков линии [ править ]
В этом разделе (今问正数) списки длина отрезков, сумма и разность и их комбинации в схеме круглого города, учитывая , что радиус г вписывать окружности шаги , .
13 сегментов i-го треугольника (i = от 1 до 15):
- Гипотенеза
- По горизонтали
- Вертикальный
- : 勾股 和: сумма горизонтального и вертикального
- : 勾股 校: разница вертикального и горизонтального
- : 勾 弦 和: сумма горизонтали и гипотенузы
- : 勾 弦 校: разница гипотенузы и горизонтали
- : 股 弦 和: сумма гипотенузы и вертикали
- : 股 弦 校: разница гипотенузы и вертикали
- : 弦 校 和: сумма разности и гипотенузы
- : 弦 校 校: разность гипотенузы и разность
- : 弦 和 和: сложить гипотенузу и сумму вертикального и горизонтального
- : 弦 和 校: разница суммы горизонтали и вертикали с гипотенузой
Среди пятнадцати прямоугольных треугольников есть два набора идентичных треугольников:
- = ,
- знак равно
это
- ;
- ;
- ;
- ;
- ;
- ;
Номера сегментов [ править ]
Всего 15 x 13 = 195 терминов, их значения показаны в Таблице 1: [2]
Определения и формулы [ править ]
Разная формула [ править ]
[3]
- = *
- знак равно
- знак равно
- знак равно
- знак равно
- знак равно
- знак равно
- знак равно
- знак равно
- = =
Пять сумм и пять различий [ править ]
- [4]
Ли Чжи вывел в общей сложности 692 формулы в хайцзине Сэйюань. Восемь формул неверны, остальные верны [5]
В томах 2 и 12 содержится 170 задач, каждая из которых использует несколько выбранных из этой формулы для формирования полиномиальных уравнений от 2-го до 6-го порядка. Фактически, существует 21 задача, дающая полиномиальное уравнение третьего порядка, 13 задач, дающих полиномиальное уравнение 4-го порядка, и одна задача, дающая полиномиальное уравнение 6-го порядка [6]
Том 2 [ править ]
Этот том начинается с общей гипотезы [7]
Предположим, есть круглый город неизвестного диаметра. В этом городе четыре ворот, две дороги в западном направлении и две дороги в южном направлении за воротами, образующие квадрат, окружающий круглый город. Северо-западный угол квадрата - это точка Q, северо-восточный угол - это точка H, юго-восточный угол - это точка V, юго-западный угол - K. Все различные задачи исследования описаны в этом и следующих томах. |
Все последующие 170 задач представляют собой несколько отрезков, их сумму или разность, чтобы найти радиус или диаметр круглого города. Все задачи имеют более или менее одинаковый формат; он начинается с вопроса, за которым следует описание алгоритма, иногда за которым следует пошаговое описание процедуры.
- Девять типов вписанного круга
Первые десять задач были решены без использования тянь юань шу. Эти проблемы связаны с различными типами вписанного круга.
- Вопрос 1
- Двое мужчин A и B начинают движение из угла Q. A идет на восток на 320 шагов и останавливается. B идет на юг 600 шагов и видит B. Каков диаметр круглого города?
- Ответ: диаметр круглого городка 240 шагов.
- Это проблема вписанного круга, связанная с
- Алгоритм:
- вопрос 2
- Двое мужчин A и B стартуют у западных ворот. B идет на восток на 256 шагов, A идет на юг на 480 шагов и видит B. Каков диаметр города?
- Ответ 240 шагов
- Это проблема вписанного круга, связанная с
- Из таблицы 1, 256 = ; 480 =
- Алгоритм:
- Вопрос 3
- вписанный круг проблема, связанная с
- Вопрос 4 : проблема вписанного круга, связанная с
- Вопрос 5 : проблема с вписанным кругом, связанная с
- Вопрос 6
- Вопрос 7
- Вопрос 8
- Вопрос 9
- Вопрос 10
Тянь Юань Шу [ править ]
Циюань хайцзин том II Задача 14, подробное описание процедуры (草 曰)
- Начиная с задачи 14, Ли Чжи ввел «тянь юань один» как неизвестную переменную и создал два выражения в соответствии с определением раздела и формулой , а затем приравнял эти два выражения тянь юань шу. Затем он решил проблему и получил ответ.
- Вопрос 14: «Предположим, что человек выходит из Западных ворот и направляется на юг на 480 шагов и наталкивается на дерево. Затем он вышел из Северных ворот, направляясь на восток на 200 шагов, и увидел то же дерево. Каков радиус круга собственного? ? "。
- Алгоритм: Задайте радиус равным единице Тянь Юань, поместите на пол счетные стержни, представляющие 480 шагов в южном направлении, вычтите радиус Тянь Юань, чтобы получить
:
- 元
- 。
Затем вычтите тянь юань из 200 шагов на восток, чтобы получить:
- 元
- умножьте эти два выражения, чтобы получить :
- 元
- 元
это
таким образом:
- 元
Решите уравнение и получите
Том 3 [ править ]
- 17 проблем, связанных с сегментом, т.е. TW в [8]
Эти пары с , пар с и пар с в задачах с одинаковым количеством объема 4. Другими словами, например, изменение задачи 2 в 3 т в превращает его в задаче 2 Vol 4. [9]
Проблема # | ДАНО | Икс | Уравнение |
---|
1 | , | | прямой расчет без тянь юаня |
2 | , | d | |
3 | , | р | |
4 | , | d | |
5 | , | d | |
6 | , | р | |
7 | , | р | |
8 | , | р | |
9 | , | р | |
10 | , | р | |
11 | , | р | |
12 | , | | |
13 | , | | |
14 | , | | |
15 | , | р | |
16 | , | | рассчитать по формуле для вписанного круга |
17 | , | | Вычислить по формуле для вписанного круга |
Том 4 [ править ]
- 17 задач, учитывая и второй сегмент, найти диаметр кругового города. [10]
。
Q | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
---|
второй отрезок линии | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Том 5 [ править ]
18 задач, учитывая 。[10]
Q | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
---|
второй отрезок линии | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Том 6 [ править ]
18 задач.
- Q1-11,13-19 с учетом , и второго отрезка прямой, найдите диаметр d. [10]
- Q12 : дан и еще один отрезок, найти диаметр d.
Q | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
---|
Дано | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Второй отрезок линии | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Том 7 [ править ]
18 задач по двум отрезкам прямой найти диаметр круглого города [11]
Q | Дано |
---|
1 | , |
2 | , |
3 | , |
4 | , |
5 | , |
6 | , |
7 | , |
8 | , |
9 | , |
10 | , |
11 | , |
12 | , |
13 | , |
14 | ,, |
15 | , |
16 | , |
17 | , |
18 | , |
Том 8 [ править ]
За 17 задач по трем-восьми отрезкам или их сумме или разности можно найти диаметр круглого города. [12]
Q | Дано |
---|
1 | ,, |
2 | ,, |
3 | , |
4 | , |
5 | , |
6 | , |
7 | , |
8 | , |
9 | , |
10 | ,, |
11 | ,, |
12 | , |
13 | ,, |
14 | , |
15 | , |
16 | , |
Проблема 14 [ править ]
- Учитывая, что сумма разницы GAO и разницы MING составляет 161 шаг, а сумма разницы MING и разницы ZHUAN составляет 77 шагов. Какой диаметр у круглого города?
- Ответ: 120 шагов.
Алгоритм: [13]
Дано
: Сложите эти два элемента и разделите на 2; согласно # Определениям и формуле , это равно разнице HUANGJI:
-
- Пусть единица Тянь Юань - это горизонталь SHANGPING (SG):
- знак равно
- (# Определение и формула)
- Поскольку (Определение и формула)
- (диаметр круглого городка),
- Теперь умножьте длину RZ на
- умножьте его на квадрат RS:
- приравняем выражения для двух
- таким образом
- Мы получаем:
- решаем и получаем ;
Это соответствует горизонтали SHANGPING 8-го треугольника в номерах #Segment . [14]
Том 9 [ править ]
- Часть I
Проблемы | дано |
---|
1 | , |
2 | , |
3 | , |
4 | , |
- Часть II
Проблемы | дано |
---|
1 | ,, |
2 | ,, |
3 | ,, |
4 | ,, |
5 | ,, |
6 | ,, |
7 | ,, |
8 | ,, |
Том 10 [ править ]
8 задач [15]
Проблема | Дано |
---|
1 | , |
2 | , |
3 | , |
4 | , |
5 | , |
6 | , |
7 | , |
8 | , |
Том 11 [ править ]
: Разные 18 задач :[16]
Q | ДАНО |
---|
1 | , |
2 | , |
3 | , |
4 | , |
5 | , |
6 | , |
7 | , |
8 | , |
9 | , |
10 | , |
11 | , |
12 | , |
13 | ,, |
14 | , |
15 | , |
16 | , |
17 | Из книги Дунъюань цзюжун |
18 | Из Дунъюань цзюжун |
Том 12 [ править ]
14 задач на дроби [17]
Проблема | дано |
---|
1 | ,= |
2 | ,= |
3 | , |
4 | , |
5 | , |
6 | ,, |
7 | ,, |
8 | ,, |
9 | , |
10 | , |
11 | ,, |
12 | ,, |
13 | , , , |
14 | ,,,, |
Исследование [ править ]
В 1913 году французский математик Л. ван Хое написал статью о Сеюань-хайцзине. В 1982 году К. Хемла защитила докторскую диссертацию «Etude du Livre Reflects des Mesuers du Cercle sur la mer de Li Ye». 1983 г., профессор математики Сингапурского университета Лам Лэй Йонг: китайские полиномиальные уравнения в тринадцатом веке。
[ править ]
- ^ Александр Уайль, Записки о китайской литературе , Шанхай, P116, перепечатаны по Kessinger Publishing
- ↑ Составлено из Kong Guoping p 62-66.
- ^ Bai Shangshu p24-25.
- ^ У Wenjun Глава II p80
- ^ Bai Shangshu, p3, Предисловие
- ↑ У Вэньцзюнь, стр. 87
- ^ Bai Shangshou, p153-154
- ^ Ли Янь p75-88
- ^ Martzloff, P147
- ^ а б в Ли Янь с. 88-101
- ^ Kong Гуопин p169-184
- ^ Kong Гуопин p192-208
- ^ Bai Shangshu, p562-566
- ^ Сноска : В Том 8 Проблема 14, Ли Чжи остановки короткой при х = 64. Однако ответ очевиден, так как из формулы № 8 в формуле # Разное :
и из # Длина отрезков линии , таким образом, можно легко получить радиус круглого города. Собственно говоря, задача 6 тома 11 - это как раз такой вопрос о заданноми, чтобы найти радиус круглого города.
- ^ Kong Гуопин p220-224
- ^ Kong Гуопин p234-248
- ^ P255-263
Ссылки [ править ]
| В Wikisource есть оригинальный текст, относящийся к этой статье: Сеюань Хайцзин |
- Жан-Клод Марцлофф, История китайской математики , Springer 1997 ISBN 3-540-33782-2
- Конг Гопин, Путеводитель по Сеюань Хайцзин , Hubei Education Press, 1966 г. 《测 圆 海 镜 今 导读》 《今 问 正》 湖北 教育 Version社. 1995 г.
- Бай Шаншу: современный китайский перевод хайцзин Ли Йе Цеюань . Shandong Education Press 1985 г. 李 冶 著 白 尚 恕 译 钟善基 校. 《测 圆 海 镜 今译》 山东 教育 出 Version社. 1985 г.
- У Вэньцзюнь Большая серия истории китайской математики, том 6 吴文俊 主编 《中国 数学 史 大 系》 第六卷
- Ли Янь, Историческое исследование Сэйюань-хайцзин, собрание сочинений Ли Яня и Цянь Баоцун, том 8 《李 俨. 钱 宝 琮 史 全集》 卷 8 , 李 俨 《圆 海 镜 研究 历程 考 考