朱世杰及其《算学启蒙》与《四元玉鉴》 四元玉鉴序

朱世杰是我国元代一位成就卓著的数学家,他的《算学启蒙》与《四元玉鉴》在我国数学史上占有重要地位。可惜这样一位伟大数学家及其生平经历今知之甚略,只能借助赵城《算学启蒙》序和莫若、祖颐的《四元玉鉴》序略知梗概。
朱世杰,字汉卿,自号松庭,籍贯在燕京一带。如赵、莫、祖等人序文都提到“燕山松庭朱君”、“燕山朱汉卿先生”,《四元玉鉴》卷首也注明“寓燕松庭朱世杰汉卿编述”等语可证。
朱世杰及其《算学启蒙》与《四元玉鉴》 四元玉鉴序
朱世杰生活及从事学术研究的年代大约在13世纪末到14世纪初。如莫若序中说:“燕山松庭朱先生以数学名家周游湖海二十余年矣。四方之来学者日众,先生遂发明《九章》之妙,以淑后学。为书三卷……名曰《四元玉鉴》。”祖颐后序中也说:“汉卿名世杰,松庭其自号也。周流四方,复游广陵,踵门而学者云集。”莫、祖二序写于《四元玉鉴》付刻的1303年左右,那么序中所言朱世杰“周游湖海二十余年”,大概在13世纪的最后二、三十年间,并且不仅从事数学研究,而且还从事数学教学工作。
元初由于世祖忽必烈重视汉文化,提倡科学技术,所以在我国南北方普遍重视数学的普及与研究的基础上,形成了南北两个不同侧重的系统,各具风采。朱世杰吸收借鉴了南北各自之精华长处,著成《算学启蒙》与《四元玉鉴》。
《算学启蒙》3卷,20门,259问。它包括了乘除、面积、体积、垛积、盈不足、差分、方程、开方、天元术等当时数学的各个方面,形成了一个较完整体系,是一部很好的入门书。其卷首列一“总括”,包括乘除口诀及常用数据18条,是为入门知识。正文分上中下3卷。
上卷8门、113问。其中①纵横因法门(8问),即乘数为一位数的乘法;②身外加法门(11问),即乘数首位数字是1的乘法;③留头乘法门(20问),即多位乘法;④身外减法门(11问),即除数首位是1的除法;⑤九归除法门(29问),即多位除法;⑥异乘同除门(8问),即比例问题;⑦库务解税门(11问),即利息问题和税收问题;⑧折变互差门(15问),即较复杂的比例问题中卷共7门71问。其中①田亩形段门(16问),即各种形状的田亩面积;②仓囤积粟门(9问),即粮仓容积计算;③双据互换门(6问),即复比例问题;④求差分和门(9问),即和差问题;⑤差分均配门(10问),即比例配分问题;⑥商功修筑门(13问),即土建工程中各种土方的计算;⑦贵贱反率门(8问)。
下卷共5门,75问。其中①之分齐同门(9问),即各种分数计算;②堆积还元门(14问),即各种垛积问题;③盈不足术门(9问);④方程正负门(9问);⑤开方释锁门(34问),系统他讲解了利用天元术来解决各种问题的算法。
从上述所列目录来看,《算学启蒙》主要是介绍论述实用算术的启蒙书,同时也包括了当时数学发展的最高成就“天元术”,形成了一套完整的体系。所以清人罗士琳说《算学启蒙》一书,“似浅实深”,并说《算学启蒙》与《四元玉鉴》两书“相为表里”。
《算学启蒙》由于它的实用性与系统性,不仅在我国广为流传,而且还流传到了朝鲜和日本。在朝鲜李朝时,《算学启蒙》被作为教科书,与《详明算法》、《杨辉算法》一道作为选拔算官的基本书籍。在日本,自土师道云于1658年刊行了《算学启蒙训点》后,有多种注释新编本刊印流行。
《算学启蒙》现流行的版本除清人罗士琳扬州刻本外,尚有清光绪八年(1882年)醉六堂本和测海山房中西算学丛刻本等。
《四元玉鉴》是朱世杰论垛积术与四元术的杰出著作。全书3卷,24门,288问。其中上卷共7门,75问 ;中卷共10门,103问;下卷共8门,110问。但总括全书,所有的问题都和方程式或方程组有关,其解法也都需立天元一,或立二元、三元乃至四元。如全书288问,其中四元方程组7问,三元方程组13问,二元方程组36问,一元方程组232问。
《四元玉鉴》最重要的内容和最突出的成就,一是“四元消法”,即高次方程组消去法问题;二是关于高阶等差级数的有限项求和问题。此二项在中国数学史上占有极重要地位,同时比国外的同类成果也要早几百年。
《四元玉鉴》在15、16世纪虽有一定流传,但此时学界对其中的天元术和四元术还不甚了了,直到清道光年间(19世纪初)此书重新刊刻,才又引起重视与研究。其中以罗士琳与沈钦裴最为著名。罗士琳参考各种本子,对《四元玉鉴》提出了130余处校改,并对每一问题给出了详草。1834年罗氏著《四元玉鉴细草》出版后,成为探讨《四元玉鉴》的必读书籍。沈钦裴也有关于《四元玉鉴》的细草钞本。本世纪初日人三上义夫还曾将《四元玉鉴》介绍到了日本国,其后康南兹也作过英文介绍。

  

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