1、九章算术 卷第一 方田——方田术
原文
[1]今有田广十五步,从十六步。问为田几何?
答曰:一亩。
[2]今有田广十二步,从十四步。问为田几何?
答曰:一百六十八步。
方田术曰:广从步数相乘得积步。以亩法二百四十步除之,即亩数。百亩为一顷。
今译:
[1]已知一块长方形的田地宽15步,长16步。问这块田地的面积是多少?
解:长方形田地面积=15×16=240(平方步)=1亩
[2] 已知一块长方形的田地宽12步,长14步。问这块田地的面积是多少?
解:长方形田地面积=12×14=168(平方步)=168÷240=0.7亩
计算“方田”面积的方法:长方形的长(步数)乘以宽(步数),所得的积为长方形田地的面积。用所得的积除以240,得数即为田地的亩数。规定:100亩=1顷。
评议:
《九章算术》是我国算经之首,整书的结构直接影响了中国古代数学约二千年的发展。古往今来,众多数学家对她进行注释,其中最有影响力的当属东汉末年(魏)的刘徽。
现在我们继续深挖《九章算术》的数学价值、文化价值和教育价值,首先要排除“一题、一解、一术”的错误认识,切勿简单地认为《九章算术》只是习题集,要尽可能地站在当时人们看问题的角度,挖掘其背后的真正价值。
对于“方田术”,笔者谈谈我个人的感法:
1、感叹古人(至少在东汉时代,甚至先秦时期)已经知道长方形(正方形)的面积公式,而且规定了1亩田标准,真心佩服中国劳动人民的聪明才智。
“方田”指长方形、正方形的田,“广”为宽,“从”为长。“步”是古时计量长度和面积的单位,“亩”是古时计量面积的单位。
方田术就是古人测量方田面积的办法,即:方田的面积=长(步)×宽(步),得:积步。
实践出真知,古时由于缺乏大尺度的测量工具,古人最早用脚来丈量,这是何等的聪明!当然“步”的误差太大,如何来解决这个问题呢?秦汉六尺一步,唐代以后改为五尺一步。《九章算术》中的“步”均为:1步=6尺。
《九章算术》规定了1亩的面积(宽为15步,长为16步的长方形田地)。15×16=240(平方)步,相当于走完宽需要15步,然后再走16列(或者走完长需要16步,再走15行),共240步,这样的方田面积就是1亩。如此说来,方田的面积是用“步”来丈量的,所以“步”既是长度单位,也是面积单位也就水到渠成了。
2、感叹古人已经会步、亩、顷之间的单位换算。
有了1亩的标准,就可以作比较。在实际测量“方田”时,各种数据都可能会出现?那么如何将面积的小单位“步”转换为大单位“亩”,又如何将大单位“亩”转换为小单位“步”?《九章算术》给出了换算方法:“步”换“亩”,除以240;“亩”换“步”,乘以240。这类单位换算现代的小学生都可以轻松搞定,但是在当时生产力及其有限的条件下,劳动人民在长期实践中总结归纳出如此重要的结论,是何其得不容易啊!
方田术中还规定了:100亩=1顷,为更大面积的计算提供了方便,也为亩与顷之间的单位换算提供了标准。这样就实现了步、亩、顷之间的单位换算,其逻辑推理很是严密。
3、疑惑
笔者一直有个疑惑,(1)古人是如何知道或推导出长方形、正方形面积公式的呢?(2)“尺”的长度,各朝代的标准又有差异,其中的演变又是怎样的呢?