算目标物体的相关数据。
在刘徽的《海岛算经》中,重差术发挥了重要作用。书中记载了多种利用重差术进行测量的情况。比如“今有望海岛,立两表齐,高三丈,前后相去千步,令后表与前表相直。从前表却行一百二十三步,人目着地取望岛峰,与表末参合。从后表却行一百二十七步,人目着地取望岛峰,亦与表末参合。问岛高及去表各几何?”这就是利用重差术解决海岛高度和距离问题的典型例子,通过设立两根等高的标杆,测量两次人目看岛峰与标杆顶端重合时后退的步数等数据,根据这些数据之间的比例关系,进而推算出海岛的高度和与标杆的距离等相关信息。这种方法体现了中国古代数学在实际测量应用中的智慧。
《海岛算经》是魏晋时期数学家刘徽所着的一部测量学着作,原是《刘徽九章算术注》的第十卷,名为《重差》,唐代时从《九章算术》中分离出来单独成书,并以第一题“今有望海岛”得名。以下是其详细介绍:
内容:
全书共9题,所有问题都是利用两次或多次测望所得的数据,来推算目标的高、深、广、远等 。比如第一题通过立两根等高的表,测量人目看岛峰与表末重合时从前表和后表退行的步数等数据,进而求得岛高和岛与前表的距离;第二题求松高及山与表的距离;第三题则是通过立两表用索连之,测量相关数据来计算邑方及邑与表的距离等。
方法:
书中使用了重表法、连索法、累矩法等测量方法。重表法如第一题中通过两根等高表测量海岛;连索法是用绳索连接两表进行测量,如第三题测量方邑;累矩法是通过设置多个矩尺来测量,如第四题测量深谷。
历史意义:
《海岛算经》是中国最早的测量数学专着,使中国在测量学方面领先于西方约一千年。它为中国古代高度发达的地图学奠定了数学基础,书中的重差术更是测量学历史上的领先创造 。此外,该书在唐代传入朝鲜、日本等国,对周边国家的数学发展也产生了一定影响。
后世研究:
南北朝数学家祖冲之曾为《九章重差图》作注。 唐初李淳风等注释《算经十书》,《海岛算经》是其中之一,且规定其学习期限为三年,可见该书在唐代受重视程度。后世还有诸多数学家如南宋秦九韶、杨辉,元代朱世杰,清戴震、李潢、沈钦裴等都对其进行过研究或注释。