卷第五 商功

商功[1]以御功程积实

今有穿地[2] ,积一万尺。问:为坚、壤各几何?

答曰:为坚七千五百尺;为壤一万二千五百尺。

术曰:穿地四为壤五,壤谓息土[3] 。 为坚三,坚谓筑土。 为墟四。墟谓穿坑。此皆其常率。 以穿地求壤,五之;求坚,三之;皆四而一。今有术也。 以壤求穿,四之;求坚,三之;皆五而一。以坚求穿,四之;求壤,五之;皆三而一。臣淳风等谨按:此术并今有之义也。重张穿地积一万尺,为所有数,坚率三、壤率五各为所求率,穿率四为所有率,而今有之,即得。

注释

[1]  商功:测量体积、计算工程用工的方法。

[2]  穿:穿孔,打洞。引申为开凿,挖掘。

[3]  息土:古代传说的一种能自生长、永不减耗的土壤。后泛指沃土。0001-01

译文

商功(刘徽注:用来处理土方工程的体积问题。)

现有挖出的土,体积10000尺3 。问:如果折算成坚土、壤土,各是多少?

答:折算成坚土7500尺3 ;折算成壤土12500尺3 。

折算法则:挖土为4,折算成壤土为5,(壤土就是沃土。)折算成坚土为3,(坚土就是建筑用土,夯土。)折算成墟为4。(墟就是挖土留下的坑穴。这些是它们的常率。)以挖土折算壤土,乘以5;折算坚土,乘以3;都除以4。(这是运用今有法则。)以壤土折算挖土,乘以4;折算坚土,乘以3;都除以5。以坚土折算挖土,乘以4;折算壤土,乘以5;都除以3。(李淳风注:本法则运用今有法则。挖土体积10000尺3 ,作为所有数,坚土率3、壤土率5各作为所求率,挖土率4作为所有率,运用今有法则,即可解答。)

城、垣[1] 、堤、沟、堑[2] 、渠皆同术。

术曰:并上下广而半之,损广补狭。 以高若深乘之,又以袤乘之,即积尺[3] 。按:此术“并上下广而半之”者,以盈补虚,得中平之广。“以高若深乘之”,得一头之立幂。“又以袤乘之”者,得立实之积,故为积尺。

注释

[1]  垣:围墙。

[2]  堑:坑。

[3]  “以高若深乘之”三句:上下宽度相加再取半,乘以高度或者深度,再乘以长度,即为体积尺数,如图5-1。假设梯形上底宽a ,下底宽b ,高h ,长l 。所以梯形体积卷第五 商功 - 图2

0163-02图5-10001-01

译文

城、墙、堤、沟、堑、渠都使用同一法则。

法则:上下宽度相加再取半,(刘徽注:折损宽的增补狭窄的。)乘以高度或者深度,再乘以长度,即为体积尺数。(刘徽注:本法则“上下宽度相加再取半”是为了以盈补虚,得到宽度的平均值。“乘以高度或者深度”,得到横截面的面积。“再乘以长度”,得到立方体的体积,所以称为体积的尺数。)

今有城,下广四丈,上广二丈,高五丈,袤一百二十六丈五尺。问:积几何?

答曰:一百八十九万七千五百尺。

今有垣,下广三尺,上广二尺,高一丈二尺,袤二十二丈五尺八寸。问:积几何?

答曰:六千七百七十四尺。

今有堤,下广二丈,上广八尺,高四尺,袤一十二丈七尺。问:积几何?

答曰:七千一百一十二尺。

冬程人功四百四十四尺[1] ,问:用徒几何?

答曰:一十六人一百一十一分人之二。

术曰:以积尺为实,程功尺数为法。实如法而一,即用徒人数。

注释

[1]  功:劳绩,成绩。0001-01

译文

现有城,下底宽4丈,上顶宽2丈,高5丈,长126丈5尺。问:体积是多少?

答:1897500尺3 。

现有墙,下底宽3尺,上顶宽2尺,高1丈2尺,长22丈5尺8寸。问:体积是多少?

答:6774尺3 。

现有堤,下底宽2丈,上顶宽8尺,高4尺,长12丈7尺。问:体积是多少?

答:7112尺3 。

冬季每人的日工作量为444尺3 ,问:用工多少人?

答:卷第五 商功 - 图6 人。

解法:体积的尺数作为被除数,每人的工作量尺数作为除数。被除数除以除数,即为工作人数。

今有沟,上广一丈五尺,下广一丈,深五尺,袤七丈。问:积几何?

答曰:四千三百七十五尺。

春程人功七百六十六尺,并出土功五分之一,定功六百一十二尺五分尺之四。问:用徒几何?

答曰:七人三千六十四分人之四百二十七。

术曰:置本人功,去其五分之一,余为法。“去其五分之一”者,谓以四乘五除也。 以沟积尺为实。实如法而一,得用徒人数。按:此术置本人功,“去其五分之一”者,谓以四乘之,五而一,除去出土之功,取其定功。乃通分纳子以为法。以分母乘沟积尺为实者,法里有分,实里通之,故实如法而一,即用徒人数。此以一人之积尺除其众尺,故用徒人数不尽者,等数约之而命分也。

译文

现有沟,上底宽1丈5尺,下底宽1丈,深5尺,长7丈。问:容积是多少?

答:4375尺3 。

春季每人的日工作量766尺3 ,其中出土的工作量占卷第五 商功 - 图7 ,所以实际的工作量是卷第五 商功 - 图8 尺3 。问:用工多少人?

答:卷第五 商功 - 图9 人。

解法:列出每人的总工作量,减去其中的卷第五 商功 - 图10 ,余数作为除数。(刘徽注:“减去其中的卷第五 商功 - 图11 ”,就是乘以4除以5。)以沟的容积作为被除数。被除数除以除数,得到工作人数。(刘徽注:本方法中“列出每人的总工作量,减去其中的卷第五 商功 - 图12 ”,指的是乘以4,除以5,就是减去出土的工作量,取实际的工作量。于是通分加入分子作为除数。分母乘沟的容积尺数作为被除数,除数里包含分数,被除数通分,所以被除数除以除数,得到工作人数。这里用1人工作的容积尺数除众人工作的容积尺数,所以如果除不尽,就用等数约简后用分数表示。)

今有堑,上广一丈六尺三寸,下广一丈,深六尺三寸,袤一十三丈二尺一寸。问:积几何?

答曰:一万九百四十三尺八寸[1] 。八寸者,谓穿地方尺,深八寸。此积余有方尺中二分四厘五毫,弃之。贵欲从易,非其常定也。

夏程人功八百七十一尺,并出土功五分之一,沙砾水石之功作太半,定功二百三十二尺一十五分尺之四。问:用徒几何?

答曰:四十七人三千四百八十四分人之四百九。

术曰:置本人功,去其出土功五分之一,又去沙砾水石之功太半,余为法。以堑积尺为实。实如法而一,即用徒人数。按:此术“置本人功,去其出土功五分之一”者,谓以四乘五除。“又去沙砾水石作太半”者,一乘三除,存其少半,取其定功。乃通分纳子以为法。以分母乘积尺为实者,为法里有分,实里通之,故实如法而一,即用徒人数。不尽者,等数约之而命分也。

注释

[1]  八寸:容积V =Sh =1尺2 ×8寸=10寸×10寸×8寸=800寸3 。0001-01

译文

现有堑,上底宽1丈6尺3寸,下底宽1丈,深6尺3寸,长13丈2尺1寸。问:容积是多少?

答:10943尺3 800寸3 。(刘徽注:8寸,是挖土1尺2 ,深8寸的坑。容积有余数为1尺2 ,深2分4厘5毫,舍弃。解答问题贵在简便,不能墨守成规。)

夏季每人的日工作量871尺3 ,其中出土的工作量占卷第五 商功 - 图14 ,处理沙砾水石的工作量占卷第五 商功 - 图15 ,所以实际的工作量是卷第五 商功 - 图16 尺3 。问:用工多少人?

答:卷第五 商功 - 图17 人。

解法:列出每人的总工作量,减去出土的工作量卷第五 商功 - 图18 ,再减去处理沙砾水石的工作量卷第五 商功 - 图19 ,余数作为除数。以堑的容积作为被除数,被除数除以除数,得到工作人数。(刘徽注:本方法中“列出每人的总工作量,减去出土的工作量卷第五 商功 - 图20 ”,指的是乘以4除以5。“再减去处理沙砾水石的工作量卷第五 商功 - 图21 ”,指的是乘以1除以3,保留卷第五 商功 - 图22 ,取实际的工作量。于是通分加入分子作为除数。分母乘堑的容积尺数作为被除数,除数里包含分数,被除数通分,所以被除数除以除数,得到工作人数。如果除不尽,就用等数约简后用分数表示。)

今有穿渠,上广一丈八尺,下广三尺六寸,深一丈八尺,袤五万一千八百二十四尺。问:积几何?

答曰:一千七万四千五百八十五尺六寸。

秋程人功三百尺。问:用徒几何?

答曰:三万三千五百八十二人,功内少一十四尺四寸。

一千人先到,问:当受袤几何?

答曰:一百五十四丈三尺二寸八十一分寸之八。

术曰:以一人功尺数乘先到人数为实。以一千人一日功为实。 并渠上下广而半之,以深乘之为法。以渠广深之立实为法。 实如法得袤尺。

译文

现有挖渠,上底宽1丈8尺,下底宽3尺6寸,深1丈8尺,长51824尺。问:容积是多少?

答:10074585尺3 600寸3 。

秋季每人的日工作量300尺3 。问:用工多少人?

答:33582人,内不足14尺3 400寸3 。

1000人先到,问:可以先挖多长的渠?

答:154丈3尺卷第五 商功 - 图23 寸。

解法:以1人的工作量尺数乘先到的人数作为被除数。(刘徽注:以1000人1天的工作量作为被除数。)将渠的上下宽度相加之和取半,乘以深度,所得数值作为除数。(刘徽注:以渠的宽度与深度的乘积作为除数。)被除数除以除数得到长度尺数。

今有方堢壔[1] ,堢者,堢城也;壔,音丁老切,又音纛,谓以土拥木也。 方一丈六尺,高一丈五尺。问:积几何?

答曰:三千八百四十尺。

术曰:方自乘,以高乘之,即积尺。

今有圆堢壔,周四丈八尺,高一丈一尺。问:积几何?

答曰:二千一百一十二尺。于徽术,当积二千一十七尺一百五十七分尺之一百三十一。臣淳风等谨按:依密率,积二千一十六尺。

术曰:周自相乘,以高乘之,十二而一。此章诸术亦以周三径一为率,皆非也。于徽术,当以周自乘,以高乘之,又以二十五乘之,三百一十四而一。此之圆幂亦如圆田之幂也。求幂亦如圆田,而以高乘幂也。臣淳风等按:依密率,以七乘之,八十八而一。

注释

[1]  堢bǎo:土堆。壔dǎo:土堡。0001-01

译文

现有方形土城堡,(刘徽注:堢,就是土城;壔,音丁老切,又音纛,就是土簇拥着木桩。)底面为正方形,边长1丈6尺,高1丈5尺。问:体积是多少?

答:3840尺3 。

解法:底边长自乘,乘以高,即为体积尺数。

现有圆形土城堡,底面周长4丈8尺,高1丈1尺。问:体积是多少?

答:2112尺3 。(刘徽注:运用徽率,体积应当为卷第五 商功 - 图25 尺3 。李淳风注:依照密率,体积为2016尺3 。)

解法:底面周长自乘,乘以高,除以12。(刘徽注:本章法则皆以周3径1为率,全是错误的。按照徽率,底面周长自乘,乘以高,再乘以25,除以314。这里底面圆面积如同圆田面积。求底面面积如同求圆田面积。再用面积乘以高。李淳风注:依照密率,乘以7,除以88。)

今有方亭[1] ,下方五丈,上方四丈,高五丈。问:积几何?

答曰:一十万一千六百六十六尺太半尺。

术曰:上下方相乘,又各自乘,并之,以高乘之,三而一[2] 。此章有堑堵[3] 、阳马[4] ,皆合而成立方。盖说算者乃立棋三品,以效高深之积。假令方亭,上方一尺,下方三尺,高一尺。其用棋也,中央立方一,四面堑堵四,四角阳马四。上下方相乘为三尺,以高乘之,约积三尺,是为得中央立方一,四面堑堵各一。下方自乘为九,以高乘之,得积九尺,是为中央立方一,四面堑堵各二,四角阳马各三也。上方自乘,以高乘之,得积一尺,又为中央立方一。凡三品棋皆一而为三。故三而一,得积尺。用棋之数:立方三,堑堵、阳马各十二,凡二十七,棋十三。更差次之,而成方亭者三,验矣。为术又可令方差自乘,以高乘之,三而一,即四阳马也。上下方相乘,以高乘之,即中央立方及四面堑堵也。并之,以为方亭积数也。

注释

[1]  方亭:方台。

[2]  “上下方相乘”五句:假设方台上底边长为a ,下底边长为b ,高为h ,则方台的体积卷第五 商功 - 图26

[3]  堑堵:两底面为直角三角形的正柱体,亦即长方体的斜截平分体。如图5-2。

[4]  阳马:四角锥体。底面为正方形。如图5-2。

0172-02图5-20001-01

译文

现有方台,下底边长5丈,上底边长4丈,高5丈。问:体积是多少?

答:卷第五 商功 - 图29 尺3 。

法则:上下底边边长相乘,又各自乘,相加,乘以高,除以3。(刘徽注:本章有堑堵、阳马等立体,都可以合成立方体。所以算者设计了三种棋,用来推算它们的体积。假设方台上底边长1尺,下底边长3尺,高1尺。它用的棋,中央立方体1个,四面堑堵4个,四角阳马4个。上下底边边长相乘,为3尺2 ,乘以高,体积为3尺3 ,所以是中央立方体1个,四面堑堵各1个。下底边长自乘为9尺2 ,乘以高,体积为9尺3 ,所以是中央立方体1个,四面堑堵各2个,四角阳马各3个。上底边长自乘,乘以高,体积为1尺3 ,所以是中央立方体1个。凡是三种棋都是方台棋数的3倍。所以除以3,得到体积尺数。使用棋数:正方体3个,堑堵、阳马各12个,共27个,合成棋13个。如果改变次序,可以合成方台3个。体积公式得到验证。本法则也可以令上下底边长之差自乘,乘以高,除以3,即为4个阳马的体积。上下底边长相乘,乘以高,即为中央立方和四面堑堵的体积。将它们相加,得到方台的体积。)

今有圆亭,下周三丈,上周二丈,高一丈。问:积几何?

答曰:五百二十七尺九分尺之七。于徽术,当积五百四尺四百七十一分尺之一百一十六也。臣淳风等谨按:按密率,为积五百三尺三十三分尺之二十六。

术曰:上、下周相乘,又各自乘,并之,以高乘之,三十六而一[1] 。此术周三径一之义,合以三除上下周,各为上下径,以相乘;又各自乘,并,以高乘之,三而一,为方亭之积。假令三约上下周,俱不尽,还通之,即各为上下径。令上下径相乘,又各自乘,并,以高乘之,为三方亭之积分。此合分母三相乘得九,为法,除之。又三而一,得方亭之积。从方亭求圆亭之积,亦犹方幂中求圆幂。乃令圆率三乘之,方率四而一,得圆亭之积。前求方亭之积,乃以三而一;今求圆亭之积,亦合三乘之。二母既同,故相准折,惟以方幂四乘分母九,得三十六,而连除之。

注释

[1]  “上下周相乘”五句:如图5-3,假设圆台上底周长C1 ,下底周长C2 ,高h 。则圆台体积卷第五 商功 - 图30

0174-02图5-30001-01

译文

现有圆台,下底周长3丈,上底周长2丈,高1丈。问:体积是多少?

答:卷第五 商功 - 图33 尺3 。(刘徽注:用徽率,体积应当为卷第五 商功 - 图34 尺3 。李淳风注:按照密率,体积为卷第五 商功 - 图35 尺3 。)

法则:上下底周长相乘,再各自乘,相加,乘以高,除以36。(刘徽注:本法则按照周3径1率,应该上下底周长各除以3,为上下底的直径。令它们相乘,再各自乘,相加,乘以高,除以3,即为方台的体积。假设令上下底周长除以3,除不尽,就应同分,上下底的直径分别作为分子。上下底直径相乘,再各自乘,相加,乘以高,即为3个方台体积的积分。这里应该用分母3相乘得9,作为除数,作除法。再除以3,得到方台的体积。从方台求圆台的体积,如同从正方形求内切圆的面积。乘以圆率3,除以方率4,得到圆台的体积。前面求方台的体积,除以3;现在求圆台的体积,应该乘以3。乘除为同一数,所以相互抵消,只用正方形面积4乘分母9,得36,作为除数。)

于徽术,当上下周相乘,又各自乘,并,以高乘之,又二十五乘之,九百四十二而一。此圆亭四角圆杀,比于方亭,二百分之一百五十七。为术之意,先作方亭,三而一。则此据上下径为之者,当又以一百五十七乘之,六百而一也。今据周为之,若于圆堢壔,又以二十五乘之,三百一十四而一,则先得三圆亭矣。故以三百一十四为九百四十二而一,并除之。臣淳风等谨按:依密率,以七乘之,二百六十四而一。

译文

刘徽注:用徽率,应当上下周长相乘,再各自乘,相加,乘以高,乘以25,除以942。这里圆台四角为圆,是方台体积的卷第五 商功 - 图36 。本法则的本意,先求方台体积,除以3。方台根据上下底的直径做出,应当再乘以157,除以600。现在根据周长做出,应参照圆形土城堡的算法,乘以25,除以314,则得到3个圆台的体积。所以用314代替942去除,就是用3与314一并除。李淳风注:依照密率,乘以7,除以264。

今有方锥,下方二丈七尺,高二丈九尺。问:积几何?

答曰:七千四十七尺。

术曰:下方自乘,以高乘之,三而一[1] 。按:此术假令方锥下方二尺,高一尺,即四阳马。如术为之,用十二阳马成三方锥,故三而一,得方锥也。

注释

[1]  “下方自乘”三句:如图5-4,假设方锥下底边长a ,高h ,则方锥体积卷第五 商功 - 图37

0177-01图5-40001-01

译文

现有方锥,下底为正方形,边长2丈7尺,高2丈9尺。问:体积是多少?

答:7047尺3 。

法则:下底边长自乘,乘以高,除以3。(刘徽注:本法则假设方锥下底边长2尺,高1尺,即为4个阳马。如前面法则,用12个阳马可以合成3个方锥,所以除以3,得1个方锥的体积。)

今有圆锥,下周三丈五尺,高五丈一尺。问:积几何?

答曰:一千七百三十五尺一十二分尺之五。于徽术,当积一千六百五十八尺三百一十四分尺之十三。臣淳风等谨按:依密率,为积一千六百五十六尺八十八分尺之四十七。

术曰:下周自乘,以高乘之,三十六而一[1] 。按:此术圆锥下周以为方锥下方。方锥下方令自乘,以高乘之,令三而一,得大方锥之积。大锥方之积合十二圆矣。今求一圆,复合十二除之,故令三乘十二,得三十六,而连除。

注释

[1]  “下周自乘”三句:如图5-5,假设圆锥下底周长C ,高h ,则圆锥体积卷第五 商功 - 图40

0178-02图5-50001-01

译文

现有圆锥,下底周长3丈5尺,高5丈1尺。问:体积是多少?

答:卷第五 商功 - 图43 尺3 。(刘徽注:用徽率,体积应当为卷第五 商功 - 图44 尺3 。李淳风注:依照密率,体积为卷第五 商功 - 图45 尺3 。)

法则:下底周长自乘,乘以高,除以36。(刘徽注:本法则圆锥下底周长作为方锥下底边长。方锥下底边长自乘,除以3,得大方锥的体积。大方锥的底面积等于12个圆面积。现在求1个圆面积,应当除以12,所以令3乘12,得36,作为除数。)

于徽术,当下周自乘,以高乘之,又以二十五乘之,九百四十二而一。圆锥比于方锥,亦二百分之一百五十七。命径自乘者,亦当以一百五十七乘之,六百而一。其说如圆亭也。臣淳风等谨按:依密率,以七乘之,二百六十四而一。

译文

刘徽注:用徽率,应当下底周长自乘,乘以高,再乘以25,除以942。圆锥是方锥体积的卷第五 商功 - 图46 。如果直径自乘,也应当乘以157,除以600。道理如同求圆台。李淳风按:依照密率,乘以7,除以264。

今有堑堵,下广二丈,袤一十八丈六尺,高二丈五尺。问:积几何?

答曰:四万六千五百尺。

术曰:广袤相乘,以高乘之,二而一[1] 。斜解立方得两堑堵。虽复橢方[2] ,亦为堑堵,故二而一。此则合所规棋。推其物体,盖为堑上叠也。其形如城,而无上广,与所规棋形异而同实。未闻所以名之为堑堵之说也。

注释

[1]  “广袤相乘”三句:如图5-6,假设堑堵宽a ,长b ,高h ,则堑堵的体积卷第五 商功 - 图47

[2]  橢方:长方体。

0180-02图5-60001-01

译文

现有堑堵,下底宽2丈,长18丈6尺,高2丈5尺。问:体积是多少?

答:46500尺3 。

法则:宽和长相乘,乘以高,除以2。(刘徽注:斜着剖开正方体得到2个堑堵。即使是长方体,剖开也是2个堑堵,所以除以2。这符合所规定的棋。推测它的形状,应该是在堑上叠放。形状像城墙,但是没有上面的宽度,与所规定的棋形状不同而体积相同。没有听说过堑堵名称的由来。)

今有阳马,广五尺,袤七尺,高八尺。问:积几何?

答曰:九十三尺少半尺。

术曰:广袤相乘,以高乘之,三而一。按:此术阳马之形,方锥一隅也。今谓四柱屋隅为阳马。假令广袤各一尺,高一尺,相乘之,得立方积一尺。斜解立方得两堑堵;斜解堑堵,其一为阳马,一为鳖臑[1] 。阳马居二,鳖臑居一,不易之率也。合两鳖臑成一阳马,合三阳马而成一立方,故三而一。验之以棋,其形露矣。悉割阳马,凡为六鳖臑。观其割分,则体势互通,盖易了也。

注释

[1]  鳖臑nào:鳖的前肢。臑,人的上肢或牲畜的前肢。0001-01

译文

现有阳马,宽5尺,长7尺,高8尺。问:体积是多少?

答:卷第五 商功 - 图51 尺3 。

法则:宽和长相乘,乘以高,除以3。(刘徽注:本法则阳马的形状,是方锥的一角。现在所谓四柱屋的一角也是阳马。假设宽、长各1尺,高1尺,相乘,得到正方体的体积1尺3 。斜着剖开正方体得到2个堑堵;斜着剖开堑堵,其中一个是阳马,另一个是鳖臑。阳马占2份,鳖臑占1份,这个比例不变。2个鳖臑可以合成1个阳马,3个阳马可以合成1个正方体,所以除以3。如果用棋来验证,就很明显了。将阳马全部剖开,共得6个鳖臑。观察分割得到的各个部分,它们的形状互通,体积也容易推算。)

其棋或修短[1] ,或广狭,立方不等者,亦割分以为六鳖臑。其形不悉相似。然见数同,积实均也。鳖臑殊形,阳马异体。然阳马异体,则不纯合,不纯合,则难为之矣。何则?按:斜解方棋以为堑堵者,必当以半为分,斜解堑堵以为阳马者,亦必当以半为分,一纵一横耳。设为阳马为分内,鳖臑为分外。棋虽或随修短广狭,犹有此分常率知,殊形异体,亦同也者,以此而已。其使鳖臑广、袤、高各二尺,用堑堵、鳖臑之棋各二,皆用赤棋。又使阳马之广、袤、高各二尺,用立方之棋一,堑堵、阳马之棋各二,皆用黑棋。棋之赤、黑,接为堑堵,广、袤、高各二尺。于是中攽其广、袤,又中分其高。令赤、黑堑堵各自适当一方,高一尺,方一尺,每二分鳖臑,则一阳马也。其余两端各积本体,合成一方焉。是为别种而方者率居三,通其体而方者率居一。虽方随棋改,而固有常然之势也。按:余数具而可知者有一、二分之别,则一、二之为率定矣。其于理也岂虚矣?若为数而穷之,置余广、袤、高之数各半之,则四分之三又可知也。半之弥少,其余弥细,至细曰微,微则无形。由是言之,安取余哉?数而求穷之者,谓以情推,不用筹算。鳖臑之物,不同器用;阳马之形,或随修短广狭。然不有鳖臑,无以审阳马之数,不有阳马,无以知锥亭之类,功实之主也。

注释

[1]  修短:长短。修,高,长。0001-01

译文

这些棋是有的长、有的短,有的宽、有的窄,宽、长、高不等的立方体,也分割成6个鳖臑。它们的形状不完全相同。然而它们的宽、长和高相同,所以体积也相等。鳖臑形状不同,阳马的结构有变化。阳马的结构有了变化,就不能完全重合。不完全重合,就难以处理。为什么呢?斜着剖开方棋,分为堑堵,必定是每份一半;斜着剖开堑堵,分为阳马,必定是每份一半,一纵一横。假设阳马作为内棋,堑堵作为外棋。棋虽然有长有短、有宽有狭,但是有这个不变的率,所以即便形状不同,结构有变,道理也是一样的。使鳖臑宽、长、高各为2尺,由堑堵、鳖臑各2个合成,都用红棋。使阳马的宽、长、高各为2尺,由立方体棋1个,堑堵、阳马各2个合成,都用黑棋。红棋、黑棋拼接成堑堵,宽、长、高各2尺。中分堑堵的宽、长、高,令红、黑堑堵各自合成1个立方体,高1尺,边长1尺,每2份鳖臑相当于1份阳马。其余的两端各自拼接相同的形状,合成1个立方体。所以,别种形状的立方体的率占3份,与堑堵形状相似的立方体的率占1份。即使正方形改变了,其余扔保持恒定的率。刘徽注:余下的体积可知的有1、2之别,所以1、2作为鳖臑和阳马的率已经确定。道理上讲这是虚假的吗?如果以数来研究,列出余下的宽、长、高的数值,取半,其中卷第五 商功 - 图53 的体积可以知道。中分的部分越少,其余的地方越细,称为微数。微数的形态不固定。这样看来,为什么要取分数?数学里求无穷,按数理推算,不用算筹。鳖臑与常见的器具不同;阳马的形状,有长有短、有宽有狭。然而,没有鳖臑,就无法推算阳马的体积,没有阳马,就无法推算锥、台的情况,这是程功积实问题的基础。

今有鳖臑,下广五尺,无袤;上袤四尺,无广;高七尺。问:积几何?

答曰:二十三尺少半尺。

术曰:广袤相乘,以高乘之,六而一。按:此术臑者,臂骨也。或曰半阳马,其形有似鳖肘,故以名云。中破阳马得两鳖臑[1] 。之见数即阳马之半数。数同而实据半,故云六而一,即得。

注释

[1]  中破阳马得两鳖臑:从中间剖开阳马得到2个鳖臑,如图5-7。假设鳖臑的长为a ,宽为b ,高为c ,则鳖臑的体积为卷第五 商功 - 图54

0185-01图5-70001-01

译文

现有鳖臑,下底宽5尺,没有长;上底长4尺,没有宽;高7尺。问:体积是多少?

答:卷第五 商功 - 图57 尺3 。

法则:下底宽与上底长相乘,乘以高,除以6。(刘徽注:本法则中,臑指的是臂骨。有人说半个阳马的形状类似鳖的肘,所以得名。从中间剖开阳马得到两个鳖臑。所以鳖臑的体积是阳马体积的一半。宽、长、高和阳马相同但是体积是阳马的一半,所以除以6,即可求得。)

今有羡除,下广六尺,上广一丈,深三尺;末广八尺,无深;袤七尺。问:积几何?

答曰:八十四尺。

术曰:并三广,以深乘之,又以袤乘之,六而一。按:此术羡除,实隧道也。其所穿地,上平下斜,似两鳖臑夹一堑堵,即羡除之形[1] 。假令用此棋:上广三尺,深一尺,下广一尺;末广一尺,无深;袤一尺。下广、末广皆堑堵;上广者,两鳖臑与一堑堵相连之广也。以深、袤乘,得积五尺。鳖臑居二,堑堵居三,其于本棋,皆一为六,故六而一。合四阳马以为方锥。斜画方锥之底,亦令为中方。就中方削而上合,全为中方锥之半[2] 。于是阳马之棋悉中解矣。中锥离而为四鳖臑焉。故外锥之半亦为四鳖臑。虽背正异形,与常所谓鳖臑参不相似,实则同也。所云夹堑堵者,中锥之鳖臑也。凡堑堵上袤短者,连阳马也。下袤短者,与鳖臑连也。上、下两袤相等知,亦与鳖臑连也。并三广,以高、袤乘,六而一,皆其积也。今此羡除之广,即堑堵之袤也。

注释

[1]  似两鳖臑夹一堑堵,即羡除之形:好像2个鳖臑夹着1个堑堵,这就是羡除的形状。如图5-8,假设羡除的上底宽为a ,下底宽为b ,末宽为c ,深度为h ,长为l 。则羡除的体积为卷第五 商功 - 图58

0186-02图5-8

[2]  半pàn:大片。0001-01

译文

现有隧道,下底宽6尺,上底宽1丈,深3尺;末宽8尺,没有深度;长7尺。问:体积是多少?

答:84尺3 。

法则:三个宽度相加,乘以深度,再乘以长,除以6。(刘徽注:本法则中,羡除实际上指的是隧道。它挖土的形状,上面平下面斜,好像2个鳖臑夹着1个堑堵,这就是羡除的形状。假设棋:上底宽3尺,深1尺,下底宽1尺;末宽1尺,没有深度;长1尺。下底宽度、末宽都是堑堵的宽。上底宽度,是2个鳖臑与1个堑堵相连的宽度。三个宽度之和乘以深度和长度,得到体积5尺3 。这其中鳖臑占2份,堑堵占3份,相比原本的棋,棋数全部由1个变成了6个,所以除以6。4个阳马合成1个方锥。斜着画方锥的底,中间也是一个正方体。沿着正方体向上剖开,为中方锥的一部分。于是阳马全部从中间分解了。中锥分离后为4个鳖臑。所以外锥的一部分为4个鳖臑。虽然它们的形状不同往常,就是长宽、长、高都不相同,但体积相同。上面提到的夹着堑堵的鳖臑,就是中锥包含的鳖臑。凡是堑堵的上底长短的情况,就连接阳马。下底短的情况,就连接鳖臑。上下底的长相等的情况,也是连接鳖臑。三个宽度相加,乘以高和长,除以6,都可以得到体积。现在说的羡除的宽,就是堑堵的长。)

按:此本是三广不等,即与鳖臑连者。别而言之:中央堑堵广六尺,高三尺,袤七尺。末广之两旁,各一小鳖臑,皆与堑堵等。令小鳖臑居里,大鳖臑居表,则大鳖臑皆出橢方锥:下广二尺,袤六尺,高七尺。分取其半,则为袤三尺。以高、广乘之,三而一,即半锥之积也。斜解半锥得此两大鳖臑。求其积,亦当六而一,合于常率矣。按:阳马之棋两斜,棋底方。当其方也,不问旁、角而割之,相半可知也。推此上连无成不方,故方锥与阳马同实。角而割之者,相半之势。此大小鳖臑可知更相表里,但体有背正也。

译文

刘徽注:本题目中三个宽度不相等,即堑堵连接鳖臑的情况。换句话说:中间的堑堵宽6尺,高3尺,长7尺。末宽的两端,各连接1个小鳖臑,长和高都与堑堵相等。令小鳖臑占据内侧,大鳖臑占据外侧,则由长方锥分离出,长方锥下底宽2尺,长6尺,高7尺。取它的一半,则为长3尺。乘以高和宽,除以3,即为半个方锥的体积。斜着分解半个方锥得到两个大鳖臑。求它们的体积,也应当除以6,这是符合常率的。阳马的棋有1个斜面,底面是正方形。不论沿着旁侧,还是对角线分割它,都是等分。推测出向上连接每层都是正方形,所以方锥和阳马的体积相等。沿着对角线分割,属于平分。这里大小鳖臑可以互换内外位置,但是形状有反正的区别。

今有刍甍,下广三丈,袤四丈;上袤二丈,无广;高一丈。问:积几何?

答曰:五千尺。

术曰:倍下袤,上袤从之,以广乘之,又以高乘之,六而一。推明义理者:旧说云,凡积刍有上下广曰童,甍谓其屋盖之茨也[1] 。是故甍之下广、袤与童之上广、袤等。正斩方亭两边,合之即刍甍之形也[2] 。假令下广二尺,袤三尺;上袤一尺,无广;高一尺。其用棋也,中央堑堵二,两端阳马各二。倍下袤,上袤从之,为七尺,以广乘之,得幂十四尺。阳马之幂各居二,堑堵之幂各居三。以高乘之,得积十四尺。其于本棋也,皆一而为六。故六而一,即得。

注释

[1]  茨cí:用芦苇、茅草盖屋。又为茅草等盖的屋顶。

[2]  正斩方亭两边,合之即刍甍之形也:从正面切割方台的两边,合成就是刍甍的形状。假设刍甍的下底长为b ,上底长为a ,宽度为c ,高为h ,则刍甍的体积为卷第五 商功 - 图61

0189-02图5-90001-01

译文

现有刍甍,下底宽3丈,长4长;上底长2丈,没有宽;高1丈。问:体积是多少?

答:5000尺3 。

法则:下底长度加倍,加上底长度,乘以宽度,再乘以高,除以6。(刘徽注:推导它的含义和理论:以前的说法是,凡是有上下底宽度的稻草堆成为童,甍就是屋脊。所以甍的下底宽、长与童的上底宽、长相等。从正面切割方台的两边,合成就是刍甍的形状。假设刍甍下底宽2尺,长3尺;上底长1尺,没有宽;高1尺。它的棋:中间2个堑堵,两端2个阳马。下底长度加倍,加上底长度,得7尺,乘以宽度,得面积14尺2 。其中阳马的面积各占据2份,堑堵的面积各占据3份。乘以高,得到体积14尺3 。相对于原本的棋,棋数全部由1个变成了6个。所以除以6,即可求得。)

亦可令上下袤差乘广,以高乘之,三而一,即四阳马也;下广乘上袤而半之,高乘之,即二堑堵;并之,以为甍积也。

译文

也可以使上下底长的差乘宽,乘以高,除以3,即为4个阳马的体积;下底宽乘上底长,取半,乘以高,即为2个堑堵的体积;相加,得到刍甍的体积。

刍童、曲池、盘池、冥谷皆同术[1]

术曰:倍上袤,下袤从之;亦倍下袤,上袤从之;各以其广乘之;并,以高若深乘之,皆六而一。按:此术假令刍童上广一尺,袤二尺;下广三尺,袤四尺;高一尺。其用棋也,中央立方二,四面堑堵六,四角阳马四。倍下袤为八,上袤从之,为十。以高、广乘之,得积三十尺。是为得中央立方各三,两端堑堵各四,两旁堑堵各六,四角阳马亦各六。后倍上袤,下袤从之,为八。以高、广乘之,得积八尺。是为得中央立方亦各三,两端堑堵各二。并两旁,三品棋皆一而为六,故六而一,即得。

注释

[1]  刍童、曲池、盘池、冥谷皆同术:刍童、曲池、盘池、冥谷都用同一法则。如图5-10(a )为刍童。假设刍童上底的宽和长分别为a1 、b1 ,下底的宽和长分别为a2 、b2 ,高为h ,则刍童的体积为卷第五 商功 - 图64 。如图5-10(b)为曲池。假设曲池上中周长C1 ,上外周长C2 ,下中周长C1 ′,下外周长C2 ′,则曲池的体积为卷第五 商功 - 图65

0192-01图5-100001-01

译文

刍童、曲池、盘池、冥谷都用同一法则。

法则:上底长加倍,加下底长;也使下底长加倍,加上底长;各自乘以它们的宽;相加,乘以高度或深度,都除以6。(刘徽注:本法则假设刍童上底宽1尺,长2尺;下底宽3尺,长4尺;高1尺。它的棋:中间两个正方体,四面6个堑堵,四角4个阳马。下底长为8,加上底长,为10。乘以高和宽,得30尺3 。其中中间正方体各占3份,两端堑堵各占4份,两旁堑堵各占6份,四角阳马也各占6份。再使上底长加倍,加下底长,为8,乘高和宽,得体积8尺3 。其中中间正方体各占3份,两端堑堵各占2份。两个长方体相加,三种棋棋数全部由1变为6。所以除以6,即可求得。)

为术又可令上下广袤差相乘,以高乘之,三而一,亦四阳马;上下广袤互相乘,并而半之,以高乘之,即四面六堑堵与二立方;并之,为刍童积。又可令上下广袤互相乘而半之,上下广袤又各自乘,并,以高乘之,三而一,即得也。

译文

本法则也可以使上下底的宽的差和上下底的长的差相乘,再乘以高,除以3,也是4个阳马的体积;上下底的宽和上下底的长相乘,相加之和取半,乘以高,即为四面的6个堑堵和2个正方体的体积之和;相加,就是刍童的体积。也可以使上底的宽乘下底的长,下底的宽乘上底的长,分别取半,上底宽乘上底长,下底宽乘下底长,相加,乘以高,除以3,即可求得。

其曲池者,并上中、外周而半之,以为上袤;亦并下中、外周而半之,以为下袤。此池环而不通匝,形如盘蛇而曲之。亦云周者,谓如委谷依垣之周耳。引而伸之,周为袤。求袤之意,环田也。

译文

如果是曲池,使上中、外周长相加取半,作为上底长;也使下中、外周长相加取半,作为下底长。(刘徽注:本池是环形但是不足一周,形状如同盘起的蛇那样弯曲。周是指依靠墙壁堆放粮食的那种周长。将它拉伸,周就变成长。求长道理用环田法则。)

今有刍童,下广二丈,袤三丈;上广三丈,袤四丈;高三丈。问:积几何?

答曰:二万六千五百尺。

今有曲池,上中周二丈,外周四丈,广一丈;下中周一丈四尺,外周二丈四尺,广五尺;深一丈。问:积几何?

答曰:一千八百八十三尺三寸少半寸。

今有盘池[1] ,上广六丈,袤八丈;下广四丈,袤六丈;深二丈。问:积几何?

答曰:七万六百六十六尺太半尺。

负土往来七十步;其二十步上下棚除[2] ,棚除二当平道五;踟蹰之间十加一;载输之间三十步,定一返一百四十步。土笼积一尺六寸[3] ;秋程人功行五十九里半。问:人到积尺及用徒各几何?

答曰:人到二百四尺。用徒三百四十六人一百五十三分人之六十二。

术曰:以一笼积尺乘程行步数,为实。往来上下棚、除二当平道五。棚,阁;除,斜道;有上下之难,故使二当五也。 置定往来步数,十加一,及载输之间三十步以为法。除之,所得即一人所到尺。按:此术棚,阁;除,斜道;有上下之难,故使二当五。置定往来步数,十加一,及载输之间三十步,是为往来一返凡用一百四十步。于今有术为所有行率,笼积一尺六寸为所求到土率,程行五十九里半为所有数,而今有之,即人到尺数。“以所到约积尺,即用徒人数”者,此一人之积除其众积尺,故得用徒人数。为术又可令往来一返所用之步约程行为返数,乘笼积为一人所到。以此术与今有术相返覆,则乘除之或先后,意各有所在而同归耳。 以所到约积尺,即用徒人数。

注释

[1]  盘池:盘状的水池。计算方法同刍童。

[2]  除:台阶。

[3]  笼:竹制的圆形器物,种类很多,有盛土的,盛物的,蓄养鸟兽的,等等。这里指土筐。0001-01

译文

现有刍童,下底宽2丈,长3丈;上底宽3丈,长4丈;高3丈。问:体积是多少?

答:26500尺3 。

现有曲池,上中周长2丈,外周长4丈,宽1丈;下中周1丈4尺,外周2丈4尺,宽5尺;深1丈。问:体积是多少?

答:1883尺3卷第五 商功 - 图69 寸3 。

现有盘池,上底宽6丈,长8丈;下底宽4丈,长6丈;深2丈。问:体积是多少?

答:卷第五 商功 - 图70 尺3 。

背土往返需要70步;其中20步是上下楼阁和阶梯,在楼阁和阶梯2步相当于平道5步,徘徊的时间10步加1步,装卸时间30步,往返一次140步。土筐容积1尺3 600寸3 ;秋季每人每天工作量卷第五 商功 - 图71 里。问:每人每天运输的土的体积和工作人数是多少?

答:每人运输土的体积204尺3 ,工作人数卷第五 商功 - 图72 人。

法则:用1筐土的容积乘每人每天的步数,作为被除数。上下楼阁行2步折合平道5步。(刘徽注:棚,就是阁的意思;除,指台阶;上下困难,所以行2步折合平道5步。)列出往返步数,满10加1,再加上装卸时间30步作为除数。作除法,所得值为每人每天运输土的体积。(刘徽注:本题中棚,就是阁的意思;除,指的是台阶;上下困难,所以行2步折合平道5步。列出往返步数,满10加1,再加上装卸时间30步,所以往返一次用140步。运用今有法则,140步为所有行率,筐的容积1尺3 600寸3 作为所求到土率,每人每天行卷第五 商功 - 图73 里作为所有数,根据今有法则,即可求得每人每天运输土的体积。“用盘池的容积除以每人每天运输土的体积,即可得到工作人数”,是因为用众人的做工体积除以1人的做工体积,所以得到工作人数。本题也可以用每人每天的步数除以往返一次的步数,乘土筐的容积得到每人每天运输的土的体积。用本解法和今有法则相比,乘除的顺序有先后不同,虽然意思不同但结果一致。)用盘池的容积除以每人每天运输土的体积,即可得到工作人数。

今有冥谷[1] ,上广二丈,袤七丈;下广八尺,袤四丈;深六丈五尺。问:积几何?

答曰:五万二千尺。

载土往来二百步,载输之间一里,程行五十八里;六人共车,车载三十四尺七寸。问:人到积尺及用徒各几何?

答曰:人到二百一尺五十分尺之十三。用徒二百五十八人一万六十三分人之三千七百四十六。

术曰:以一车积尺乘程行步数,为实。置今往来步数,加载输之间一里,以车六人乘之,为法。除之,所得即一人所到尺。按:此术今有之义。以载输及往来并得五百步,为所有行率;车载三十四尺七寸为所求率;程行五十八里,通之为步,为所有数,而今有之,所得则一车所到。欲得人到者,当以六人除之,即得。术有分,故亦更令乘法而并除者,亦用以车尺数以为一人到土率,六人乘五百步为行率也。又亦可五百步为行率,令六人约车积尺数为一人到土率,以载土术入之。入之者,亦可求返数也。要取其会通而已。术恐有分,故令乘法而并除。“以所到约积尺,即用徒人数”者,以一人所到积尺除其众积,故得用徒人数也。 以所到约积尺,即用徒人数。

注释

[1]  冥谷:墓穴,形为长方台。计算方法同刍童。0001-01

译文

现有冥谷,上底宽2丈,长7丈;下底宽8尺,长4丈;深6丈5尺。问:体积是多少?

答:52000尺3 。

运输土石每次200步,装卸折合步行1里,每日每人行58里;6人用1辆车,每车载34尺3 700寸3 。问:每人每天运输土的体积和工作人数各是多少?

答:每人每天运输土卷第五 商功 - 图75 尺3 。工作人数卷第五 商功 - 图76 人。

解法:用车的容积乘每人每天的步数,作为被除数。列出往返步数,加装卸折合的1里,乘以每车的6人,所得作为除数。作除法,得到每人每天运输土的体积。(刘徽注:本题运用今有法则。将装卸和往返步数相加得500步,作为所有行率;每车装载34尺3 700寸3 作为所求到土率;每日每人行58里,折算成步数作为所有数。运用今有法则,可得到每车每天运输土的体积。想求每人每天运输土的体积,就应当用所得数值除以6。题中会出现分数,所以使除数乘以分母再一并作除法,用车的容积作为每人到土率,6人乘500步作为行率。也可以使500步作为行率,车的容积除以6人所得数值作为每人的到土率,使用运输土法则。运输土法则也可以求出往返次数。要做到融会贯通。本题可能出现分数,所以使除数乘以分母再一并作除法。“用冥谷的容积除以每人每天运输土的体积,即可得到工作人数”是因为用众人的做工体积除以1人的做工体积,所以得到工作人数。)用冥谷的容积除以每人每天运输土的体积,即可得到工作人数。

今有委粟平地[1] ,下周一十二丈,高二丈。问:积及为粟几何?

答曰:积八千尺。于徽术,当积七千六百四十三尺一百五十七分尺之四十九。臣淳风等谨依密率,为积七千六百三十六尺十一分尺之四。

为粟二千九百六十二斛二十七分斛之二十六。于徽术,当粟二千八百三十斛一千四百一十三分斛之一千二百一十。臣淳风等谨依密率,为粟二千八百二十八斛九十九分斛之二十八。

今有委菽依垣,下周三丈,高七尺。问:积及为菽各几何?

答曰:积三百五十尺。依徽术,当积三百三十四尺四百七十一分尺之一百八十六也。臣淳风等谨依密率,为积三百三十四尺十一分尺之一。

为菽一百四十四斛二百四十三分斛之八。依徽术,当菽一百三十七斛一万二千七百一十七分斛之七千七百七十一。臣淳风等谨依密率,为菽一百三十七斛八百九十一分斛之四百三十三。

今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺。问:积及为米各几何?

答曰:积三十五尺九分尺之五。于徽术,当积三十三尺四百七十一分尺之四百五十七。臣淳风等谨依密率,当积三十三尺三十三分尺之三十一。

为米二十一斛七百二十九分斛之六百九十一。于徽术,当米二十斛三万八千一百五十一分斛之三万六千九百八十。臣淳风等谨依密率,为米二十斛二千六百七十三分斛之二千五百四十。

委粟术曰:下周自乘,以高乘之,三十六而一。此犹圆锥也。于徽术,亦当下周自乘,以高乘之,又以二十五乘之,九百四十二而一也。 其依垣者,居圆锥之半也。 十八而一。于徽术,当令此下周自乘,以高乘之,又以二十五乘之,四百七十一而一。依垣之周,半于全周。其自乘之幂居全周自乘之幂四分之一,故半全周之法以为法也。 其依垣内角者,角,隅也,居圆锥四分之一也。 九而一。于徽术,当令此下周自乘而倍之,以高乘之,又以二十五乘之,四百七十一而一。依隅之周半于依垣。其自乘之幂居依垣自乘之幂四分之一,当半依垣之法以为法。法不可半,故倍其实。又此术亦用周三径一之率。假令以三除周,得径。若不尽,通分纳子,即为径之积分。令自乘,以高乘之,为三方锥之积分。母自相乘,得九,为法,又当三而一,约方锥之积。从方锥中求圆锥之积,亦犹方幂求圆幂。乃当三乘之,四而一,得圆锥之积。前求方锥积,乃合三而一;今求圆锥之积,复合三乘之。二母既同,故相准折。惟以四乘分母九,得三十六而连除,圆锥之积。其圆锥之积与平地聚粟同,故三十六而一。臣淳风等谨依密率,以七乘之,其平地者,二百六十四而一;依垣者,一百三十二而一;依隅者,六十六而一也。

注释

[1]  委:堆积。0001-01

译文

现在平地堆积粟米,下底周长12丈,高2丈。问:体积和粟米量各是多少?

答:体积8000尺3 。(刘徽注:用徽率,体积应当是卷第五 商功 - 图78 尺3 。李淳风注:依照密率,体积应当是卷第五 商功 - 图79 尺3 。)

粟米有卷第五 商功 - 图80 斛。(刘徽注:用徽率,粟米应当是卷第五 商功 - 图81 斛。李淳风注:依照密率,粟米应当是卷第五 商功 - 图82 斛。)

现挨墙堆积大豆,下底周长3丈,高7尺。问:体积和大豆量各是多少?

答:体积350尺3 。(刘徽注:用徽率,体积应当是卷第五 商功 - 图83 尺3 。李淳风注:依照密率,体积应当是卷第五 商功 - 图84 尺3 。)

大豆有卷第五 商功 - 图85 斛。(刘徽注:用徽率,大豆应当是卷第五 商功 - 图86 斛。李淳风注:依照密率,粟米应当是卷第五 商功 - 图87 斛。)

现挨墙角堆积米,下底周长8尺,高5尺。问:体积和米量各是多少?

答:体积卷第五 商功 - 图88 尺3 。(刘徽注:用徽率,体积应当是卷第五 商功 - 图89 尺3 。李淳风注:依照密率,体积应当是卷第五 商功 - 图90 尺3 。)

米有卷第五 商功 - 图91 斛。(刘徽注:用徽率,米应当是卷第五 商功 - 图92 斛。李淳风注:依照密率,米应当是卷第五 商功 - 图93 斛。)

堆积粮食法则:下底周长自乘,乘以高,除以36。(刘徽注:如同圆锥法则。用徽率,也应当先使下底周长自乘,乘以高,再乘以25,除以942。)挨着墙堆积,(刘徽注:占圆锥体积的一半。)除以18。(刘徽注:用徽率,应当使下底周长自乘,乘以高,再乘以25,除以471。挨墙堆积的情况,周长是全周长的一半。自乘的幂也是全周长自乘幂的卷第五 商功 - 图94 ,所以取全周长的除数的一半作为除数。)挨着墙角堆积,(刘徽注:角,就是隅,占圆锥体积的卷第五 商功 - 图95 。)除以9。(刘徽注:用徽率,应当使下周长自乘加倍,乘以高,再乘以25,除以471。挨墙角的情况,周长是半周长的一半。自乘的幂也是挨墙自乘幂的卷第五 商功 - 图96 ,所以应当取半周长的除数的一半作为除数。除数不可以取半,所以将被除数增为2倍。本法则也使用周3径1率。假设用周长除以3,得直径。如果除不尽,就通分加入分子,即为直径的积分。直径自乘,乘以高,即为外切方锥体积3倍的积分。分母自乘,得9,作为除数,又除以3,得1个方锥的体积。从方锥的体积求圆锥的体积,如同从正方形面积求内切圆的面积。应当乘以3,除以4,得圆锥的体积。前面求方锥的体积,用3除以1;现在求圆锥的体积,应乘以3。两者分母相同,所以相抵消。所以分母9乘以4,得36连在一起除,得到圆锥的体积。圆锥的体积与在平地上堆积粮食的体积求法相同,所以除以36。李淳风注:依照密率,乘以7,平地堆积,除以264;挨墙堆积,除以132;挨墙角堆积,除以66。)

程粟一斛积二尺七寸;二尺七寸者,谓方一尺,深二尺七寸,凡积二千七百寸。 其米一斛积一尺六寸五分寸之一;谓积一千六百二十寸。 其菽、荅、麻、麦一斛皆二尺四寸十分寸之三。谓积二千四百三十寸。此为以粗精为率,而不等其概也。粟率五,米率三,故米一斛于粟一斛,五分之三;菽、荅、麻、麦亦如本率云。故谓此三量器为概,而皆不合于今斛。当今大司农斛圆径一尺三寸五分五厘,正深一尺。于徽术,为积一千四百四十一寸,排成余分,又有十分寸之三。王莽铜斛于今尺为深九寸五分五厘,径一尺三寸六分八厘七毫。以徽术计之,于今斛为容九斗七升四合有奇[1] 。《周官·考工记》:“栗氏为量,深一尺,内方一尺,而圆外,其实一鬴[2] 。”于徽术,此圆积一千五百七十寸。《左氏传》曰:“齐旧四量:豆、区、釜、钟。四升曰豆,各自其四,以登于釜。釜十则钟。”钟六斛四斗。釜六斗四升,方一尺,深一尺,其积一千寸。若此方积容六斗四升,则通外圆积成旁,容十斗四合一龠五分龠之三也[3] 。以数相乘之,则斛之制:方一尺而圆其外,庣旁一厘七毫[4] ,幂一百五十六寸四分寸之一,深一尺,积一千五百六十二寸半,容十斗。王莽铜斛与《汉书·律历志》所论斛同。

注释

[1]  合gě:量词。10合为1升,10升为1斗。

[2]  鬴fǔ:同“釜”,古代量器。

[3]  龠yuè:容量单位,等于半合。

[4]  庣tiāo:凹下或不满的地方。0001-01

译文

一斛粟米的容积是2尺3 700寸3 ;(刘徽注:2尺3 700寸3 就是指正方形面积1尺2 ,深2尺7寸,它的容积是2700寸3 。)一斛米的容积是1尺3卷第五 商功 - 图98 寸3 ;(刘徽注:就是指容积是1620寸3 。)一斛大豆、小豆、芝麻、麦的容积是2尺3卷第五 商功 - 图99 寸3 。(刘徽注:就是指容积是2430寸3 。这里以粮食的粗精为率,而不粗略地使它们相等。粟率5,米率3,所以1斛米的容积折算成1斛粟的卷第五 商功 - 图100 ;大豆、小豆、芝麻、麦也分别按它们的率计算。所以用它们的三种量器称量,和现今的斛不同。当今大司农斛的直径1尺3寸5分5厘,深1尺。用徽率计算,容积是1441寸3 ,还有剩余分数卷第五 商功 - 图101 寸。王莽铜斛按现今的尺寸量得深9寸5分5厘,直径1尺3寸6分8厘7毫。用徽率,按现今的尺寸容积为9斗7升4合,还有奇零。《周礼·考工记》中说:“栗氏制作量器,深1尺,内方边长1尺,外圆,容积1鬴。”用徽率,圆面积是1570寸3 。《左氏传》中说:“齐国旧时的4个量器:豆、区、釜、钟。4升为1豆,豆、区分别近4,得到釜,10釜为1钟。”钟的容积6斛4斗,釜的容积6豆4升。底面边长1尺,深1尺,容积1000寸3 。如果这个这个方斛的容积是6斗4升,那么它外接圆柱容积10斗4合卷第五 商功 - 图102 龠。用这些数值计算,斛的底面是边长1尺的正方形内切圆。庣旁1厘7毫,圆面积卷第五 商功 - 图103 寸2 ,深1尺,容积卷第五 商功 - 图104 寸3 ,容量10斗。王莽铜斛与《汉书·律历志》中所谈到的斛相同。)

今有穿地,袤一丈六尺,深一丈,上广六尺,为垣积五百七十六尺。问:穿地下广几何?

答曰:三尺五分尺之三。

术曰:置垣积尺,四之为实。穿地四为坚三。垣,坚也。以坚求穿地,当四之,三而一也。 以深、袤相乘,为深袤之立实也。 又以三之为法。以深、袤乘之立实除垣积,则坑广。又“三之”者,与坚率并除之。 所得,倍之。坑有两广。先并而半之,即为广狭之中平。今先得其中平,故又倍之知,两广全也。 减上广,余即下广。按:此术穿地四,为坚三。垣,即坚也。今以坚求穿地,当四乘之,三而一。“深袤相乘”者,为深袤立幂。以深袤立幂除积,即坑广。又“三之为法”,与坚率并除。“所得倍之”者,为坑有两广,先并而半之,为中平之广。今此得中平之广,故倍之还为两广并。故“减上广,余即下广”也。

译文

现有挖土,长1丈6尺,深1丈,上底宽6尺,筑成墙体积是576尺3 。问:挖的土坑下底宽多少?

答:卷第五 商功 - 图105 尺3 。

解法:列出墙体积,乘以4作为被除数。(刘徽注:挖土4为坚土3。墙,用坚土。用坚土求挖土,乘以4,除以3。)将深和长相乘,(刘徽注:为深和长的纵截面面积。)再乘以3作为除数。(刘徽注:用墙的体积除以深和长的纵截面面积,就是坑的宽。再“乘以3”的原因是,和坚土率一起除。)所得数值加倍。(刘徽注:坑有2个宽,先将它们相加,取半,即为宽窄的平均值。现在先求得平均值,所以加倍,两个宽就完整了。)减去上底的宽,余数就是下底的宽。(刘徽注:本题中,挖土4相当于坚土3。墙,用坚土。现用坚土求挖土,乘以4,除以3。“深和长相乘”的原因,是求深和长的纵截面面积。墙体积除以深和长的纵截面面积,即为坑的宽。再“乘以3作为除数”的原因是,和坚土率一起除。“所得数值加倍”的原因是,坑有2个宽,先相加取半,得宽的平均值。先得到平均值,所以加倍得到2个宽的和。所以“减去上底的宽,余数就是下底的宽”。)

今有仓,广三丈,袤四丈五尺,容粟一万斛。问:高几何?

答曰:二丈。

术曰:置粟一万斛积尺为实。广袤相乘为法。实如法而一,得高尺。以广袤之幂除积,故得高。按:此术本以广袤相乘,以高乘之,得此积。今还元,置此广袤相乘为法,除之,故得高也。

译文

现有粮仓,宽3丈,长4丈5尺,容积装粟10000斛。问:高是多少?

答:2丈。

解法:列出10000斛粟的体积作为被除数。宽长相乘作为除数。被除数除以除数,得到高。(刘徽注:粮仓的体积除以深和长的截面面积,得到高。本题目本来用宽和长相乘,乘以高,得到体积。现在还原,列出宽和长相乘作为除数,作除法,得到高。)

今有圆囷,圆囷,廪也,亦云圆囤也。 高一丈三尺三寸少半寸,容米二千斛。问:周几何?

答曰:五丈四尺。于徽术,当周五丈五尺二寸二十分寸之九。臣淳风等谨按:依密率,为周五丈五尺一百分尺之二十七。

术曰:置米积尺,此积犹圆堢壔之积。 以十二乘之,令高而一。所得,开方除之,即周。于徽术,当置米积尺,以三百一十四乘之,为实。二十五乘囷高,为法。所得,开方除之,即周也。此亦据见幂以求周,失之于微少也。

译文

现有圆囷,(刘徽注:圆囷,就是圆形粮仓,也叫圆囤。)高1丈3尺卷第五 商功 - 图106 寸,容积装米2000斛。问:周长是多少?

答:5丈4尺。(刘徽注:用徽率,周长应当是5丈5尺卷第五 商功 - 图107 寸。李淳风注:依照密率,周长为5丈卷第五 商功 - 图108 尺。)

解法:列出米的体积,(刘徽注:米的体积相当于圆形土城堡的体积。)乘以12,除以高。所得数值开方,即为周长。(刘徽注:用徽率,应当列出米的体积,乘以314,作为被除数。25乘高,作为除数。所得数值开方,即为周长。这是根据面积求周长,误差在于稍微少了点。)

晋武库中有汉时王莽所作铜斛,其篆书字题斛旁云:律嘉量斛,方一尺而圆其外,庣旁九厘五毫,幂一百六十二寸,深一尺,积一千六百二十寸,容十斗。及斛底云:律嘉量斗,方尺而圜其外,庣旁九厘五毫,幂一尺六寸二分,深一寸,积一百六十二寸,容一斗。合、龠皆有文字。升居斛旁,合、龠在斛耳上。后有赞文,与今《律历志》同,亦魏晋所常用。今粗疏王莽铜斛文字尺寸分数,然不尽得升、合、勺之文字。

译文

晋代武库中有汉朝王莽所制铜斛,斛的侧面有篆书铭文:法定标准量器斛,内部是边长1尺的方形外部是圆形,庣旁9厘5毫,面积162寸2 ,深1尺,容积1620寸3 ,容量10斗。斛底铭文:法定标准量器斗,内部是边长1尺的方形外部是圆形,庣旁9厘5毫,面积162寸2 ,深1寸,容积162寸3 ,容量1斗。合、龠的量器上都有文字。升的量器位于斛的量器旁边,合、龠在斛的耳上。量器的背面有赞文,与现今《律历志》上所记相同,魏晋时期常用。现在粗疏地记录了王莽铜斛上的文字、尺寸、分数,但没得到升、合、勺的文字。

按:此术本周自相乘,以高乘之,十二而一,得此积。今还元,置此积,以十二乘之,令高而一,即复本周自乘之数。凡物自乘,开方除之,复其本数。故开方除之,即得也。臣淳风等谨依密率,以八十八乘之,为实。七乘囷高为法。实如法而一。开方除之,即周也。

译文

本题原本使周长自乘,乘以高,除以12,得到体积。现在还原,列出体积,乘以12,除以高,即为原本周长自乘所得的值。凡是数自乘,开方后,又恢复原本的数。所以开方,即可求得。李淳风注:依照密率,乘以88,作为被除数。7乘粮仓的高作为除数。被除数除以除数。开方,即为周长。