賈憲三角

賈憲三角

賈憲三角---開方作法本源圖的今稱。中國北宋數學家賈憲所首創。西方稱之為帕斯卡三角,晚於賈憲六百多年。

賈憲三角

正文

開方作法本源圖的今稱。中國北宋數學家賈憲所首創。西方稱之為帕斯卡三角,晚於賈憲六百多年。
賈憲是北宋著名數學天文學家楚衍的弟子,作過左班殿直,活動在11世紀上半葉,他以劉徽、李淳風作注的《九章算術》為底本,撰《黃帝九章算法細草》九卷(《宋史·藝文志》),又撰《算法斅古集》二卷,均已失傳。所幸楊輝的著作中保存了他的兩項重要成就:賈憲三角和增乘開方法
賈憲三角是一個指數為正整數的二項式定理係數表。楊輝在《詳解九章算法》中曾記載“釋鎖算書,賈憲用此術”。
原圖下面有五句話:“左衺乃積數,右衺乃隅算,中藏者皆廉,以廉乘商方,命實而除之。”前三句說明了賈憲三角的結構和它們在開方術中的作用。它的每一行中的數字依次表示二項式(α+b)n(n=0,1,2,…)展開式的各行係數。最外左、右斜線上的數字,分別是各次開方中積(αn)和隅算(bn)的係數,中間的數字“二”、 “三、三”、“四、六、四”等等,分別是各次開方中的廉(積、 隅、廉皆來自於古代開方術的幾何解釋。以開平方為例,初商α的平方,在圖形中是一個大正方形,稱為“積”,次商b的平方在圖形中是占據一角的小正方形,稱為“隅”,而2αb位於圖形的兩側邊,故稱為“廉”)。在賈憲三角後,附有“增乘方求廉法”:“列所開方數,以隅算一,自下增入前位至首位而止。復以隅算如前陞增,遞低一位求之。”根據“法”後註明的“草”,求開六次方的廉的程式如下:第一位1 1+5=6,第二位1 1+4=5 5+10=15,第三位1 1+3=4 4+6=10 10+10=20,第四位1 1+2=3 3+3=6 6+4=10 10+5=15,第五位1 1+1=2 2+1=3 3+1=4 4+1=5 5+1=6,最後得到的6、15、20、15、6就是六次方的各廉。用這種隨乘隨加的增乘過程,可以求任意次方的廉。
圖下面的後兩句話簡要說明了用各行係數進行開方的方法:以商的相應次方乘廉,去減實。如對數N開平方,用賈憲三角的第三層,確定初商α,得余實N-α2後,以初商乘廉,得2α;再定次商b,加次商於2α,乘以b,從余實 N-α2中減去,它的算式就是

N-α2=(2α+b)b。

同樣,開其他次方,亦可如法處理。說明當時中國數學家已把傳統的開方術推廣到開高次方。
同時,求賈憲三角各廉的增乘步驟,可以直接用來開方,從而創造了高次方程數值解法的新途徑,這就是賈憲的另一成就增乘開方法。
元初朱世傑把賈憲三角由七層推廣到九層(八次冪),為高階等差級數求和問題和高次招差法的發展,提供了有力的數學工具,賈憲三角對宋元數學的發展實有肇始之功。

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