关键词

钦定古今图书集成历象汇编历法典

 第一百二十八卷目录

 算法部总论
  隋书〈律历志备数〉
  明唐顺之本集〈句股测望论 句股容方圆论 弧矢论 分法论 六分论〉
 算法部艺文
  明算          册府元龟
  测圆海镜序         李冶
 算法部纪事

历法典第一百二十八卷

算法部总论

《隋书》律历志备数

五数者,一十百千万也。《传》曰:物生而后有象,滋而后有数。是以言律者,云数起于建子,黄钟之律,始一而每辰三之,历九辰至酉,得一万九千六百八十三。而五数备成,以为律法。又参之终亥,凡历十二辰,得十有七万七千一百四十七,而辰数该矣。以为律积,以成法除该积,得九寸,即黄钟宫律之长也。此则数因律起,律以数成。故可历管万事,综覈气象。其算用竹,广二分,长三寸,正策三廉,积二百一十六枚,成六觚乾之策也。负策四廉,积一百四十四枚,成方坤之策也。觚方皆经十二,天地之大数也。是故探赜索隐,钩深致远,莫不用焉。一十百千万,所同由也。律度量衡历率,其别用也。故体有长短,检之以度,则不失毫釐;物有多少,受之以器,则不失圭撮;量有轻重,平之以权衡,则不失黍丝;声有清浊,协之以律吕,则不失宫商;三光运行,纪以历数,则不差晷刻;事物糅见,御之以率,则不乖其本。故幽隐之情,精微之变,可得而综也。夫所谓率者,有九流焉:一曰方田,以御田畴界域;二曰粟米,以御交质变易;三曰衰分,以御贵贱廪税;四曰少广,以御积幂方圆;五曰商功,以御功程积实;六曰均输,以御远近劳费;七曰盈朒,以御隐杂互见;八曰方程,以御错糅正负;九曰句股,以御高深广远。皆乘以散之,除以聚之,齐同以通之,今有以贯之。则算数之方,尽于斯矣。古之九数,圆周率三,圆径率一,其术疏舛。自刘歆、张衡、刘徽、王蕃、皮延宗之徒,各设新率,未臻折衷。宋末,南徐州从事史祖冲之,更开密法,以圆径一亿为一丈圆周,盈数二丈一尺四寸一分五釐九毫二秒七忽,朒数三丈一尺四寸一分五釐九毫二秒六忽,正数在盈朒二限之间,密率圆径一百一十三,圆周三百五十五,约率圆径七周二十二又设开差幂,开差立,兼以正圆参之,指要精密,算氏之最者也。所著之书,名为缀术,学官莫能究其深奥。是故废而不理。
《唐顺之本集》句股测望论
句股,所谓矩也。古人执数寸之矩,而日月运行,朓朒迟速之变,山溪之高深广远,凡目力所及,无不可知。盖不能逃乎数也。句股之法,横为句,纵为股,斜为弦。句股求弦,句股自乘,相并为实,平方开之,得弦。句股求股,句弦自乘,相减为实,平方开之,得股。股弦求句,同法。盖一弦实,藏一句一股之实;一句一股之实,并得一弦实也。数非两不行,因句股而得弦,因股弦而得句,因句弦而得股:三者之中,其两者显而可知,其一者,藏而不可知,因两以得三,此句股法之可通者也。至如远近可知,而高下不可知,如卑则塔影,高则日影之类。塔影之在地者可量,而人足可以至于戴日之下,而日与塔高低之数不可知,则是有句而无股弦,三者缺其二,数不可起,而句股之法穷矣。于是有立表之法,盖以小句股求大句股也。小句股每一寸之句为股长几何,则大句股每一尺之句,其长几何可知矣。此以人目与表,与所望之高,三相直而知之也。人目至表,小弦也;人目至所望之高,大弦也。又法:表为小股,其高几何,与至塔下之数相乘,以小句除之,则得塔高。盖横之则为小股,至塔之积;纵之则为小句,至塔顶之积。纵横之数,恰同是变句以为股,因横而得纵者也。句、股、弦三者有一可知,则立表之法可得而用。若其高与远之数皆不可知,而但目力可及,如隔海望山之类,则句、股、弦三者无一可知,而立表之法又穷矣。于是有重表之法,盖两表相去几何为影差者,几何因其差以求句股,亦可得矣。立表者以通句股之穷也,重表者以通一表之穷也,其实重表一表也,一表句股也,无二法也。

句股容方圆论

凡奇零不齐之数,准之于齐;圆准之于方,不齐之圆,准于齐之圆,不齐之方,准于齐之方,句股容圆准于句股容方。假令句五股五弦七,有奇,此为整方均齐无较之句股,其容方径,该得句之半,盖容方积得句股全积四分之一,其取全积时,句股分在两廉,则句五股五,五五二十五内,一半为句积,一半为股积。其求容方,则并句股为纵。一廉得十为长之数,得阔二五与原句相半,盖始初,则一半句积,一半股积,横列之而为正方。及取容方,则股积在上,句积在下,而为长方矣。其容方,所以止得半句者,则以句股之数均也。若句短股长,则容方以渐,而阔不止于半句矣。故大半为股积,小半为句积,其始横列时,句积与股同长而不同阔;其从列时,则股积之阔如故,而句积截长以为阔,则阔与股积同而长与股积异,与横列正相反。此变长为阔,而取容方之法也。其谓之句积股积者,从容方,径与句股相乘之数而名之也。若取容圆径,则用句股自之,而倍其数。以句股与弦并为法,盖容圆之径多于容方。方有四角,与弦相碍,故其数少。圆循弦宛转,故其数多。若以求容方,与求容圆相比,则积中恰少一段圆径与半弦和较相乘之数。弦和较者,勾股并,与弦相较之数也。假令勾五股五相乘,亦倍之,得五十。如求容方,则亦倍勾股为法,得二十,亦恰得二寸五分之径。如求容圆,则不用倍勾股为法,而用一句股并与一弦,是以一弦代一句股并也。以一弦代一句股并,恰少一弦和较,加一弦和较,则亦两句股矣。假令一句股,得十倍句股,得二十,是取容方之径。一句股得十,一弦得七,恰少一弦和较。三是取容圆之径,其所以少一弦和较者,圆径多于方径也。假令取容圆不用句股倍积,而止用句股本积,则宜用句股并为廉,而除去半弦和较,亦得或约得圆径。之后与半弦和较相乘添积,而以句股并为廉,不除亦得。或用句股倍积,用两句股相并为廉,而以全弦和较,与约得圆径相乘添积,亦得此改方为圆之妙。其机括只寓之于弦和较间也。至于句股积与弦积,亦只于句股较中求之,盖数起于参伍,参伍起于畸零,不齐也。假令股五句五齐数之句股,则句股幂倍之,即得弦幂。盖两句股积,而成弦积也。至于句短股长相乘之积,则成一长方倍之。而弦侧不当中径,亦不成弦幂,惟以一句股较积补之,乃能使长方为一正方,而得弦积。盖句股之差愈远,则长方愈狭;长方愈狭,则句股之差积愈多。故句股差者,所以权长方不及正方之数以相补,辏此补狭为方之法也。

弧矢论

凡弧矢算法,准之于矢,而参之于径。背径求矢之法,先求之背弦差,而半背弦差藏之,矢幂与径相除之中,倍矢幂,与径相除,则全背弦差也。半法简捷,故用其半幂者,方眼也。自乘之数必方,故谓之幂。假令径十寸截矢一寸,一寸隅无开方,即以一寸为矢幂,而以十寸之径除之,该得一分,是半背弦差一分。若二寸矢,开方得四寸,是为一寸者四,半背弦差得四分。三寸矢开方得九,是为一寸者九半背弦差得九分。皆准之于十寸之径。故一寸之幂,而差一分递,而上之视其幂,以为差之多少。又假令径十三寸矢,幂一寸,则以十三寸之径与一寸相除,每寸该差七釐七毫,弱以为半背弦差,若二寸矢,开方得四,该四个七釐七毫并之,得三分八毫,以为二寸矢半背弦差,此准之十三寸之径亦递,而上之视其幂,以为差之多少,盖径长则背弦之差减,故一寸矢而差止七釐有奇。径短则背弦之差增,故一寸矢而差及一分虽。其数有增减,而准之于一寸之幂与径相除,而以渐开之。每得一寸,则得元差,而相并以为背弦之差,则其法之一,定不可易者也。背径求矢、矢背求径诸法,消息管于是矣。至于径积求矢一法,古法以倍截积自乘为实四,因截积为上廉四,因直径为下,廉五为负隅,与矢相乘,以减下廉;而以上下廉与矢除实。今立一法,但以截积自乘为实,而遂以截积为上廉,直径为下廉,每一寸矢带二分五釐,二寸矢则带五分。四分而增其一,以减径其倍积四,因之法,悉去不用,颇为简捷。盖径积求矢,准于矢径之差。矢径差者,矢径互为升降也。矢一寸则该减径一寸二分五釐,矢二寸则该减径二寸五分,而矢径之差起于积数之不足。且夫圆准于方,而畸零之圆又准于均齐之圆。以方为率,径十寸,矢一寸,则积必是十寸;矢二寸,则积必是二十寸,但得积为实,只约矢与径为从平方开之,足矣。盖方无虚隅也。又以整圆为率,径十寸,矢五寸,则圆积必居方积四分之三,而以四之一为虚隅,足矣。盖虽有虚隅,而其数易准也。惟是矢以渐而短,则积以渐而减。有不能及四分之三虚隅,以渐而加。有不止于四分之一者矣,于是平方法与四分,而一为虚隅之法,皆不可用。惟是乘平方之积为三乘,而以四分之矢减五分之径,则不问矢之长短,积与虚隅之多寡,而其数皆至此,而均齐犹之平方之法。数有多寡,而减来减去必得一均齐之数,以为准。而后不齐者,皆齐此天然之妙也。夫积,自乘而为三乘方之实,则一整方耳,而矢数藏焉。及立法求矢,则分为上下两廉,而矢数著焉盖整方。所以聚积而分廉,所以散积,补短截长,而方圆斜直通融为一,此亦天然之妙也。假令径十寸,矢一寸,积该三寸五分,自乘该十二寸二分五釐,上廉三寸五分,下廉十寸,以三乘方开之,而一寸无开方,则上下廉如,元数共得十三寸五分,为廉法与一寸矢相乘,除实恰少一寸二分五釐,是为负隅之数。所以用每矢一寸,则带二分五釐为准,以减径,然后法实相当也。又如径十寸,矢二寸,积该十寸自乘该百寸,上廉十寸,下廉亦十寸,以三乘方开之,则须以矢数乘上廉,上廉该得三十寸。盖长十寸而高二寸之数,以矢数自乘得四而乘下廉,下廉该得四十寸。盖高十寸而阔四寸之数,上下廉共得六十寸。又以矢二寸为方面与上下廉相乘,除实共二个六十寸,该得一百二十寸,其数乃足。而元数止得百寸,恰少积二十寸,所以用二寸五分,以除下廉,则该止得七寸五分,为下廉。其下廉减去高二寸五分,中阔该四寸,则四个二寸五分该得十寸方,面二寸,与十寸相乘,共二十寸,恰勾负隅之数。所以二寸矢,则用二寸五分减法也。递而上之每寸,以二分五釐为准,盖虽径有极长极短,而一寸寸矢带二分五釐,减径之法,则定数也。径积求矢,矢积求径,径矢求积诸法,消息管于是矣。然此二法者,背弦之差,则随径而不随矢,所以均为一寸之矢。而其差则有多寡之不齐。矢径之差,则随矢而不随径,所以但得一寸之矢,则不问径之长短。而一例为差,此二法之异也。若以今法与旧法相通,今法不倍积。所以不用四因。四因者,生于倍积也,古法之五为负隅,即今之一寸带二分五釐也。盖以五乘之矢除,四因之径,则亦一寸矢而减一寸三分五釐之径也。然有廉而无方隅者,盖截积止得廉数也。即此二法,可见截弧截积之法,皆从边起,而准之于边,以渐消息之矣。既得一寸之定差,则虽倍蓰十伯错综变化,而皆不能出乎范围之外,此天然之妙也。故曰:握其机而万事理矣。其弦矢求径法,半弦自乘为实,而以矢除之,加矢得径,是径之数藏于半。弦幂与矢相除,而加矢之中也。今环而通之,以为背弦求矢诸法。背弦求矢,其半背幂中藏一个半弦幂,与矢相除,而加矢之径数,藏一个矢幂以径数相除,为背弦差之数,二数消息恰得半背幂本数,则矢数见矣。假令径十寸,矢一寸,半背弦差一分,半背数三寸一分,自乘得九寸六分一釐,其九寸为弦幂,所谓中藏半弦幂与矢相除,而加矢之径数,其六分一釐,乃是两半背幂,而空其一差,亦名差与半背相开方之数,即以与其差一分相乘之数。所谓一个矢幂,以径数相除,为背弦差之数也。二数消息,以尽背幂,而法可立矣。其背矢求弦法,若背矢,先求出径,而后以矢径求弦,则为简捷。盖半背幂中所藏弦幂,与背弦差幂。今以矢幂约径,而以径除矢幂,为背弦差。又以矢截径,以矢乘之,为半弦幂。二数消息恰得半背幂本数。则径数见矣。得径而弦在其中矣。其矢弦求背,亦须先得径,而后得背。盖半弦幂为实,乃以矢约径,以矢减之,以矢乘之,恰得半弦幂本数。则径数见矣。得径而背在其中矣。假令矢一寸半,弦三寸,自乘九寸,为半弦幂为实。以矢约寸得十寸,以矢一寸减之得九寸,以矢一寸乘之得九寸,恰与半弦幂相同,则为径十寸矣。此背弦矢径四者相乘除,循环无穷之妙也。至于径积求矢,则既然矣。因而通之积矢求径。假令径十寸,矢一寸,积三寸五分自乘,该十二寸二分五釐,乃以原积三寸五分为上廉,一寸之矢为下廉,以除自乘之积,馀数得八寸七分五釐,加矢带数一寸二分五釐,则为径十寸矣。又如径十寸,矢二寸,积十寸自乘,寸百为实,矢乘积得二十寸为上廉,再矢自乘得八为下廉,以二乘上廉,消积四十,以八消馀积六十,得七寸五分,加入矢带数二寸五分,则径十寸矣。径积求矢,则积为上廉,而径为下廉。矢积求径,则亦积为上廉,而矢为下廉,此其纵横往来相通之妙,而一乘上廉,再乘下廉,则三乘开方之定法也。积矢求弦,则倍其积,以矢除积,而减矢。弦矢求积,则并矢于弦,以矢乘积,而半其积,盖矢弦并之为长,以矢乘之,而得两积,故半之,而积可见也。倍之,则为矢弦相并之积,以矢除之,而得矢弦相并之本数,除矢而弦可见也。径矢求积,则先得弦,而后得积,盖以矢减径,以矢乘之四,因得数面弦幂藏于其中平方开之得弦乃以矢自乘以矢与弦相乘,合二数而半之,则得积矣。此又积矢径弦四者相乘除,循环无穷之妙也。其径背求矢法,则以半背自乘为实,而约矢以减径,以矢乘之,为半弦幂,而平方开之,以减背,其减馀之数,恰与矢之背弦差数相当,则矢数见矣。盖半背数中,藏一半弦数,藏一背弦差数,故合二数而消息之也。径十寸,矢一寸,半背三寸一分,十寸之径,每一寸矢该差二分,二寸矢该差四分,为定差。今约矢一寸,以减径,得九寸,以矢乘亦得九寸,平方开之得三寸,为半弦。以除半背,而馀一分,恰勾一寸差数,则矢之为一寸也,无疑矣。又如径十寸,半背四寸四分,约得矢二寸,以减径,馀八寸,以矢乘,得十六寸,为弦幂平方开之为四寸,以减半背四寸,而馀四分,恰得二寸,矢之定差,则矢之为二寸也,无疑矣。又法,半背幂,自乘为实,中藏一个半弦,自乘之数,一个背弦差与两半背,而空出一差,相乘之数,亦名背弦差与背相开方之数,以此两数与实相消,而矢数见矣。假令径十寸,半背三寸一分,其半背幂,该九寸六分一釐,约矢一寸,与径相减,相乘如前法,得九寸,以除实九寸,而以一寸之差一分,与两半背而空出一差之数,得六寸一分,与上差一分相乘,得六分一釐,并二数九寸六分一釐,除实,恰尽。以是知矢之为一寸也。又如半背四寸四分,自乘得十九寸三分六釐,为实约,矢二寸与径相减,相乘如前法,得十六寸,以除十六寸,而以二寸之差四分与两半背,而空出一差之数,得八寸四分,与上差四分相乘,得三寸三分六釐,并二数十九寸三分六釐,除实恰尽以是知矢之为二寸也此其法亦始于先得定差,而约矢与径,两相消息,以得矢也。其径数有长短,差数有多寡,亦准。此法而通之也,在先得定差,而已又法半径,自乘为径,幂半背,自乘为背幂,二幂相乘为实,乃约矢,以减径,以矢乘之,为半弦幂,与径幂相乘,以除实,又以径幂除其馀实,恰得矢数之定差,则矢可得矣。盖二幂相乘,中藏一个径幂,与弦幂相乘之数,藏一个径幂,与半背弦差幂相乘之数,而背弦差者,矢之所藏也。假令径十寸,矢二寸,背差八分,半径自乘,得二十五寸,半背自乘,得十九寸三分六釐,相乘得四百八十四寸,为实及约矢,得二寸,以减径,而乘之得十六寸,为弦幂,与径幂相乘,得四百,以除实,馀八十四寸;又以径幂除之,得三寸三分六釐,恰与二寸矢之定差相合,然二寸矢之定差四分,而乃有三寸三分六釐者,盖始求背幂之时,以两背数相乘,则四分寓,其间恰得此数,所谓差与背相开方之数也。以四分与八寸四分相乘,得三寸三分六釐,故定差四分,而其积则三寸三分六釐也。以八寸四分除之,则定差本数也。夫背弦差者,矢之所藏也。以差立法,古未有之,而实求矢之大机也。差径求矢,以差与径相乘,平方开之得矢;差矢求径,矢自乘以差,为从平方开之得径,而差与弦亦可以求矢径半弦之幂,矢除径,而矢乘径之数也。差者,矢幂而径除之之数也。先约径矢数与弦幂相同,而又以径除矢幂,与差数同,则得矢径差与背,求矢径减差,则得弦,即差弦求矢径也。积者,矢与弦并,以矢除而半之之数也。积弦求矢,倍积为实,约矢而加之于弦,为从方,以矢为法除之,则得矢也。矢积求弦,矢自乘,而置虚积与元积相当,然后减去矢自乘之幂,而以矢除其虚积与元积之并,则得弦也。假令矢一寸,积三寸五分,矢自乘,得寸添积二寸五分,乃与元积相当。然后减去矢自乘之寸,馀六寸,以矢除之,得弦六寸也。矢二寸,积十寸,矢自乘,得四寸,加虚积六寸,与元积相当。减去矢自乘之寸,馀十六寸,以矢除之,得弦八寸也。如不以矢径求弦得积,而遂以矢径求积,则矢每寸截径寸二分五釐,而以矢自乘,再乘,以乘截馀之径,为径积,然后以径约积,而以积与矢自乘之数相乘,添入径积,合为积幂,而复以约积自乘,亦与前积幂同数,则积亦可得矣。然不如得弦而后得积之为简捷也。至于残周与弦求矢,则亦用半弦自乘为实,而约出矢数,以除半弦幂,而加矢为径,乃以径补出全周之数,而以半背数除半弦数,馀为半背弦差,恰得矢之定差,则矢可得矣。假令弦六寸,残周二十三寸八分,则以半弦自乘,得九为实,而约出矢一寸,以除实而加之,得十寸为径,该周三十寸,除残周数,得半背三寸一分,除半弦三寸,而馀一分,恰得一寸矢之定差,则矢一寸也。又如弦八寸,残周二十一寸二分,半弦自乘,得十六为实,约出矢二寸,以除实而加之,得十寸为径,该周三十寸,除残周数,得半背四寸四分,除半弦四寸,而馀四分,恰得二寸,矢之定差,则矢二寸也。数虽如是,而起算极周折惟求之,弦、矢、径三相权,则其数可准,盖径、矢求弦,则以矢减径,以矢乘之,为半弦幂径、弦求矢,则以半弦自乘为实,而以径为益方,以矢减益方,而相乘,除实,亦是以矢减径,以矢乘之,而得半弦幂也。弦、矢求径,则以半弦自乘,以矢除之,加矢而得径,由是三者辗转求之,则是半弦幂,中藏却以矢减径,以矢乘之之定数,以是约出矢径,而因径以为周,减其残周,而得背。以半背与半弦相较,而得差,恰与矢之定差相同,则矢数无所失矣。其有不合,则更约之,此数虽若眇茫,然准之,于以矢减径,即以矢乘,必须与半弦幂相当,则亦未尝无绳墨也。此意元之又元也,至神莫知也,积也,矢也,径也,弦也,背也,残周也,差也,凡七者转相为法,而转相求,共得三百二十六法,而后尽浑然一圆圈,而中含错综变化,乃至于此。呜呼。岂非所谓至妙至妙者哉。

分法论

差分方程,盈朒粟米,总是一分法也。物有多寡,价有贵贱,两物相形,已知物之孰贵孰贱,各有定价矣。若使两物总共若干,两价亦总共若干,则两物混杂。虽则两物混杂,而总价固相差也。于是以价权物,则因价之贵贱而差之也。未知两物之孰贵孰贱,而但知两物相参伍之总价,若使此三而彼五,则价共增若干。此五而彼三,则价共减若干,则两价混杂,而物数固相形也。于是以物权价,则因物之参伍,而推出价之贵贱,谓之方程。方程者,言物价相检,括有定式,而不可乱也。差分方程之所不能尽,于是有盈朒。盈者有馀,朒者不足,盈朒者,因其外露畸零可见之数,而推知其中藏隐,杂不可见之数,以据末颖而窥全,锥也。假令物共若干,两价共若干,两两物混杂,而法有不尽于差分也,于是而盈朒之。假令总是贵物,则原总价不足若干;总是贱物,则原总价有馀若干。于是推乘,以齐其数。以不足之数乘贱物,以有馀之数乘贵物,两物各得其所乘之数,以为实,而并有馀;不足之数,以为法,而各归之,则物之多寡,可得矣。此差分之盈朒也。未知两物之孰贵孰贱,而但知此三而彼五,则价共增若干。此五而彼三,则价共减若干。两价混杂,而法有不尽于方程也,于是而盈朒之。假令此贱若干,彼贵若干,则原总价有馀几何。此贵若干,彼贱若干,则原总价不足几何。于是维乘,以齐其数,以有馀乘。此贵彼贱,亦以不足乘。彼贵此贱,令两贱自相减,两贵自相减,为实有馀。不足,亦自相减为法,则价之贵贱可得矣。此方程之盈朒也。差分以价,权物方程,以物权价,差分露价而混物,方程露物而混价,露价而混物,故以价相辖;露物而混价,故以物相参。而盈朒通乎其间矣。至于物有以多而易寡,价有以贵而易贱,于是有粟米,则乘除互换之,间而多遂与寡相当,贱遂与贵相当,而其数齐矣。以粟易米,则以粟率乘,以米率除;以米易粟,则以米率乘,以粟率除;以贵物易贱物,则以贵率乘,以贱率除;以贱物易贵物,则以贱率乘,以贵率除;以贱物易,皆以本率乘,以所易之率除。谓之粟米者,因粟米以名诸物也。

六分论

数欲以繁而从简,而数之有分者,不可以常法约也。于是有约分之法,则以子减母,以母减子,至于等,而后止。等数者,母子之数所共止齐也,必相减,而后得之,所谓减损求原也。然后以等约母,以等约子,而繁者简矣。数有以少而合多,以聚其零散;亦有以少而减多,以较其多寡。而数之有分者,不可以常法,合而减也,于是有合分。课分之法,分母不同,分子亦异,于是母互乘子,以齐其数。假令二分之一与三分之一相乘,二分之母数本少也,与子之二数相乘而为四,则虽少而多。三分之母数本多也,与子之数相乘,而为三,则虽多而少一,互乘而裒多,益寡之义著矣。诸分皆母互乘子而合,分则相并以为实,所以为合也。课分,则相减,以为实,所以为减也。其实有相乘相减之异,而其法则皆以母相乘,盖其始皆母互乘子,以为实,则其母亦互相乘,以为法也。合分观其所总,而聚散著矣。减分观其所馀,而多寡著矣。数有多寡损益以取平,而数之有分者,不可以常数平也。于是有平分之法。亦母互乘子而副置之,其一相并以为平实,其不相并而据诸分之位数,凡几谓之列数名,以列数乘其不相并之分子,以为列元,是三位相并,则以三为列数。原是四位相并,则亦以四为列数,以三数乘,不相并,则亦与三数相并相当矣。以四数乘,不相并,则亦与四数相并相当矣。但相并,则诸分。总得其相乘之数。不相并,则诸分各得其相乘之数耳。以各较总而有馀,不足见矣。故平实者,总也;列实者,各也。非总无以准各,非各无以自准,有总有各而有馀,不足见矣。列实有馀者,以平实准之,而得其减数。列实不足者,以平实准之,而得其益数。减有馀之列,实益不足之列实,皆齐于平实而后止,是若齐于总也。于是以诸母相乘犹之母互乘子也。亦以列数乘,诸母之相乘者,犹之列数乘诸分子也,则分母恰与分子相当。以为法,以命平实,而诸分平矣。乘分者,乘法之有分者也。除分者,除法之有分者也。其乘分、除分皆用通分法。假如有银十两三分,两之二,则无分之全数,与有分之零数,相碍而不相通。于是以分母三乘全两,其十两得三十分,带分子二,共三十二分。所谓分母乘其全分子,从之也。通分,则全数与零数均为一法。而不相碍通分之后乘分,则以各通分相乘,为实分母相乘,为法除分,则以实分母乘法,以法分母乘实,而法与实之数始相当,而无偏,亦所谓变而通也。算经曰:学者不患乘除之为,难而患分法之为,难然必精于无分之乘除,而后能通于有分之乘除,非二致也,法有浅深而已矣。天地之间聚散分合,而已天气下降,地气上腾,而天地合。天气上腾,地气下降,而天地判合。则气发泄于其外判,则气凝结于其中其分,所以为合也。兵之用,聚散分合而已矣。分不分,谓之縻军;聚不聚,谓之孤旅。然聚易,而分难,其分所以为聚也。韩信多多益辨,兵家以为分数明也。数之用聚散分合而已矣。聚小以为大,谓之乘;散大以为小,谓之除。聚小以为大,则无畸零不尽之数;散大以为小,则多有畸零不尽之数矣。是以乘法省,而除法繁;乘法易,而除法难也。可知矣。

算法部艺文

明算          册府元龟

自隶首作算,容成造历,后之学者,不绝英华。或妙尽其能,或略穷其理。忘寝废食,精骛心游。耳不闻于雷霆,行或坠于坎窞。尝龆龀而耽味,射隐伏以冥符。小则括毫釐之形,大则周天地之数。聊屈指而洞明,运只著而无爽。若非苦志名山,寻师远道,则何以臻此哉。

测圆海镜序         李冶

数本难穷,吾欲以力强穷之,彼其数不惟不能得其凡,而吾之力且惫矣。然则数,果不可以穷耶。既已名之数矣,则又何为而不可穷也。故谓数为难穷,斯可谓数为不可穷。斯不可,何则彼其冥冥之中,固有昭昭者存。夫昭昭者,其自然之数也。非自然之数,其自然之理也。数一出于自然,吾欲以力强穷之,使隶首复生,亦末如之,何也。已苟能推自然之理,以明自然之数,则虽远而乾端坤倪,幽而神情鬼状,未有不合者矣。予自幼喜算数,恒病夫考圆之术,例出于牵强,殊乖于自然。如古率、徽率、密率之不同,截弧、截矢、截背之互见。内外诸角,析会两条,莫不各自名家,与世作法,反反覆研究,而卒无以当吾心焉。老大以来,得洞渊九容之说,日夕玩绎而乡之,病我者始去之而无遗馀。山中多暇客,有从余求其说者。于是乎,又为衍之,遂累一百七十问。既成编,客复目之《测圆海镜》,盖取夫天临海镜之义也。昔半山老人集唐百家诗选,自谓废日力于此,良可惜。明道先生以上蔡谢君记诵,为玩物丧志,夫文史尚矣。犹之为不足贵,况九九贱技能乎。嗜好酸咸,平生每痛,自戒敕,竟莫能已。类有物凭之者,吾亦不知其然而然也。故尝私为之解,曰:由技进乎道者,言之、石之、斤扁之,轮庸非圣人之所予乎。览吾之编,察吾苦心。其悯我者,当百数;其笑我者,当千数。乃若吾之所得,则自得焉耳,宁复为人悯笑计哉。

算法部纪事

《通鉴前编》:黄帝有熊氏,命隶首作数。〈注〉《外纪》曰:帝命隶首定数,以率其羡,要其会,而律度、量、衡,由是而成焉。
《史记》:张苍明习天下图书计籍,又善用算律历,故令苍以列侯,居相府,主领郡国上计者。
《册府元龟》:汉许商为博士,治《尚书》为算,能度功用,尝著《五行论历》〈注〉《艺文志》,有《许商算术》二十六卷,《杜忠算术》十六卷。
桑弘羊,武帝时以计算。羊年十三为侍中。
耿寿昌,宣帝时为大司农丞,以善算为算工,得幸于帝。
《后汉书·冯勤传》:勤为司徒,八岁善计〈注〉计算术也。《册府元龟》:张衡为尚书,尤致思于天文阴阳历算。王子山与父叔师,到泰山,从鲍子真学算。
《西京杂记》:汉安定,皇甫嵩、真元菟、曹元理并善算术,皆成帝时人。真尝自算其年寿七十三,于绥和元年正月二十五日晡时死,书其屋壁,以记之。二十四日晡时死,其妻曰:见算时,常下一算,欲以告之。虑脱有旨,故不告。今果先一日也。真又曰:北邙青冢上,孤槚之西,四丈所凿之入七尺,吾欲葬此地。及真死,依言往掘,得古时空椁,即以葬焉。
曹元理,尝从真元菟友人陈广汉,广汉曰:吾有二囷米,忘其石数,子为吾计之。元理以食箸十馀转,曰:东囷七百四十九石二斗七合,西囷六百九十七石八斗。遂大署囷门,后出米,西囷六百九十七石七斗九升中,有一鼠大堪一升;东囷不差圭合。元理后岁复遇广汉。广汉以米数告之元理,以手击状,曰:遂不知鼠之食米,不如剥面皮矣。广汉为之取酒鹿脯数脔,元理复算曰:甘蔗二十五区,应收一千五百三十六枚;蹲䲭三十七亩,应收六百七十三石千;牛产二百犊;万鸡将五万雏。羊豕鹅鸭皆道其数;果蓏殽核悉知其所。乃曰:此资业之广,何供具之褊。广汉惭,曰:有仓卒客,无仓卒主人。元理曰:俎上蒸肫一头,厨中荔枝一盘,皆可以为设。广汉再拜谢罪,入取,尽日为欢。其术后传南季,南季传项滔,项滔传子陆,皆得其分数,而失其元妙焉。
《后汉书·郑元传》:元以永建二年七月戊寅生,八九岁能下算乘除。年十一二,随母还家,腊日宴会,同时十许人皆美服盛饰,语言通了。元独漠然状,如不及。母私督数之,乃曰:此非元之所志也。
《异苑》:郑元在马融门下,三年不相见。高足弟子,传授而已。常算浑天不合,问诸弟子,弟子莫能解。或言:元。融召令算,一转便决,众咸骇服。及元业成辞归,融心忌焉。元亦疑有追者,乃坐桥下,在水上据屐。融果转式逐之,告左右曰:元在土下水上,而据木,此必死矣。遂罢追。元竟以免。一说郑康成师马融,三载无闻。融鄙而遣还。元过树阴,假寐,见一老父,以刀开腹心,谓曰:子可以学矣。于是寤而即返,遂精洞典籍。融叹曰:诗、书、礼、乐,皆已东矣。潜欲杀元。元知而窃去。融推式以算元,元当在土木上,躬骑马袭之。元入一桥下,俯伏柱上。融踟蹰桥侧,云:土木之间,此则当矣。有水非也。从此而归。元用免焉。
《册府元龟》:郑元造太学,受业师事京兆第五。元先始通《春秋》《三统历》《九章》《算术》,又因卢植事马融,融素贵元。在门下三年,不得见会。融集诸生,考论《图纬》,闻元善算,乃召见。元因质诸疑义,后徵大司农,不起〈注〉三统历,刘歆所撰九章、算术,周公作凡有九篇:方田一,粟布二,差分三,少广四,均输五,方程六,旁要七,盈不足八,钩股九。
《三国·魏志·王粲本传》:粲子仲宣,山阳高平人也。性善算,作算术,略尽其理。
《册府元龟》:吴顾谭为左节度,每省簿书,未尝下筹。徒屈指心计,尽发疑谬。下吏以此服之。
赵达,明算术,事大帝。帝令达算:作天子之后,当复几年。达曰:高祖建元十二年,陛下倍之。帝大喜,左右称万岁。果如达言。黄武三年,魏文帝在广陵,大帝令达算之。曰:曹丕走矣。虽然吴衰庚子岁。帝曰:几何。达屈指而计之,曰:五十八年。帝曰:今日之忧,不暇及远,此子孙事也。达治九宫一算之术,究其微,旨是以能应机立成,对问若神。至计飞蝗射隐伏,无不中。效或难。达曰:飞者,固不可校。谁知其然,此殆妄耳。达使人取小豆数斗,播之席上,立处其数验,覆果信。尝过知故,知故为之具食。毕,谓之曰:仓卒乏酒,又无佳肴,无以叙意,如何。达因取盘中只箸,再三纵横之,乃言:卿东壁有美酒一斛,又有鹿肉三斤,何以辞无。时适坐有他宾,内得主人情。主人惭,曰:以卿善射有无,欲相试耳,竟效如此。遂出酒酣饮。又有书简上作千万数,著空仓中封之,令达算之。达处如数,云但有名无实。其精微若是。达又閒居,无为引算自较,乃叹曰:吾算讫尽,某年月日其终矣。达妻数见达效,闻而哭,泣达,欲弭妻意,乃更步算,言:向者谬误耳,尚未也。后如期死。大帝闻达有书,求之不得。乃录问其女,及发达棺,无所得。法术绝焉。
宋关康之,字伯愉,河东杨人。世居京口,寓属南平昌,少而笃学,算术妙尽其能。太宗诏徵,不起。
祖冲之为长水校尉,善算,注九章,造缀术数十篇。后魏安丰王猛,子延明,为尚书右仆射。以河间人信都芳,工算术,引之在馆,共撰古今乐事、九章、十二图。高允为太常,明算法,为算术三卷。
殷绍,长乐人。少聪敏,好阴阳术数。游学诸方。达九章、七曜。太武时,为算生博士。
《北齐书·信都芳传》:芳,河间人。少明算术,为州里所称。有巧思,每精研究,忘寝与食,或坠坑坎。尝语人云:算之妙,机巧精微。我每一沉思,不闻雷霆之声也。其用心如此。以术数干高祖,为馆客,授参军丞相仓曹。祖珽谓芳曰:律管吹灰,术甚微妙,绝来既久。吾思所不至,卿试思之。芳遂留意十数日,便云:吾得之矣。然终须河内葭莩灰。后得河内葭莩,用其术,应节便飞,馀灰即不动也。不为时所重,竟不行,故此法遂绝云。《册府元龟》:信都芳,初为魏安丰王延明所馆。延明家有群书,欲抄集五经算事,为五经宗。又聚浑天欹器地动铜乌候风诸图。为器准,并令芳算之。会延明南奔,芳乃自撰注。芳注重差句股,撰史宗,仍自注之,合数十卷。
北齐许遵,明易,善算。高祖引为馆客。后文宣无道,日甚遵,语人曰:多折算来,吾筮此狂夫,何时当死。遂布算满床,大言曰:不出冬初,我乃不见。遵果以九月死。隋萧吉,字文休。为上仪同。博学多通,尤精阴阳算术。刘炫为旅骑尉,撰算术一卷行于世。
唐傅仁,均为太史令,善历算。
李淳风为太史令,尤明天文历算阴阳之学。与算学博士梁,永太学助教王真儒等,注释五曹、孙子等十部算经,分二十卷,显庆元年左仆射于志宁等奏之,付国学行用。
僧一行,姓张氏,公谨之孙也。初求访师,资以穷。大衍至天台山国清寺,见一院古松,数十门有流水。一行于门屏间,闻院僧于庭布算声,而谓其徒曰:今日当有弟子,自远求吾算法,已合到门,岂无人导达也。即除一算,又谓曰:门前水当却西流,弟子亦至。一行承其言而趋入,稽首请法,尽授其术。而门前水果却西流。
《稽神录》:后唐表弘禦,为云中从事,尤精算术。同府令算庭下桐树叶数,即自起量树,去地七尺围之,取围径之数布算。良久曰:若干叶众,不能覆。命撼去二十二叶。复使算,曰:已少向者二十一叶矣。审视之,两叶差小,止当一叶耳。节度使张敬达有二玉碗,弘禦量其广深,算之,曰:此碗明年五月十六日巳时当破。敬达闻之,曰:吾敬藏之,能破否。即命贮大笼藉,以衣絮锁之库中。至期,库屋梁折,正压其笼,二碗俱碎。太仆少卿薛文美同府亲见。
《宋史·徽宗本纪》:大观三年冬十一月丁未,诏算学,以黄帝为先师,风后等八人,配飨巫咸等七十人从祀。