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算目標物體的相關資料。
在劉徽的《海島算經》中,重差術發揮了重要作用。書中記載了多種利用重差術進行測量的情況。比如“今有望海島,立兩表齊,高三丈,前後相去千步,令後表與前表相直。從前表卻行一百二十三步,人目著地取望島峰,與表末參合。從後表卻行一百二十七步,人目著地取望島峰,亦與表末參合。問島高及去表各幾何?”這就是利用重差術解決海島高度和距離問題的典型例子,透過設立兩根等高的標杆,測量兩次人目看島峰與標杆頂端重合時後退的步數等資料,根據這些資料之間的比例關係,進而推算出海島的高度和與標杆的距離等相關資訊。這種方法體現了中國古代數學在實際測量應用中的智慧。
《海島算經》是魏晉時期數學家劉徽所著的一部測量學著作,原是《劉徽九章算術注》的第十卷,名為《重差》,唐代時從《九章算術》中分離出來單獨成書,並以第一題“今有望海島”得名。以下是其詳細介紹:
內容:
全書共9題,所有問題都是利用兩次或多次測望所得的資料,來推算目標的高、深、廣、遠等 。比如第一題透過立兩根等高的表,測量人目看島峰與表末重合時從前表和後表退行的步數等資料,進而求得島高和島與前表的距離;第二題求松高及山與表的距離;第三題則是透過立兩表用索連之,測量相關資料來計算邑方及邑與表的距離等。
方法:
書中使用了重表法、連索法、累矩法等測量方法。重表法如第一題中透過兩根等高表測量海島;連索法是用繩索連線兩表進行測量,如第三題測量方邑;累矩法是透過設定多個矩尺來測量,如第四題測量深谷。
歷史意義:
《海島算經》是中國最早的測量數學專著,使中國在測量學方面領先於西方約一千年。它為中國古代高度發達的地圖學奠定了數學基礎,書中的重差術更是測量學歷史上的領先創造 。此外,該書在唐代傳入朝鮮、日本等國,對周邊國家的數學發展也產生了一定影響。
後世研究:
南北朝數學家祖沖之曾為《九章重差圖》作注。 唐初李淳風等註釋《算經十書》,《海島算經》是其中之一,且規定其學習期限為三年,可見該書在唐代受重視程度。後世還有諸多數學家如南宋秦九韶、楊輝,元代朱世傑,清戴震、李潢、沈欽裴等都對其進行過研究或註釋。