我国古代测算学专著 海岛算经 原文与评析

1、我国古代测算学专著 海岛算经 原文与评析海岛算经由刘徽于三国魏景元四年（公元263年）所撰，本为九章算术注之第十卷，题为重差。唐初开始单行，体例亦是以应用问题集的形式。研究的对象全是有关高与距离的测量，所使用的工具也都是利用垂直关系所连接起来的测竿与横棒。有人说是实用三角法的启蒙，不过其内容并未涉及三角学中的正余弦概念。所有问题都是利用两次或多次测望所得的数据，来推算可望而不可及的目标的高、深、广、远。此卷书被收集于明成祖时编修的永乐大典中，现保存在英国剑桥大学图书馆。刘徽也曾对九章算数重编并加以注释。全书共9题，全是利用测量来计算高深广远的问题，首题测算海岛的高、远，故得名。海岛算经是中国最

2、早的一部测量数学著作 ，亦为地图学提供了数学基础。海岛算经一书中，刘徽精心选编了九个测量问题，这些题目的创造性、复杂性和富有代表性，都在当时为西方所瞩目。我国古代就有地图的绘制，以下是三国时期到元代的几个代表性演进史。由叙述中可以得知古人测量绘制地图的方法。 我国在宋代也有航海图绘制的能力，当然，元代之后的科学更是发展迅速（比如说，混天地动仪，可测量天文）。而在同时期的外国科学发展也是很神妙的（比如说，荷兰人驾船绕行台湾绘制的台湾全图）。 第一部测算专著海岛算经 海岛算经是三国时期（西元三世纪）的数学家刘徽所著。他在为九章算术作注时，写了重差一卷，附於该书之后。 唐代数学家李淳风将重差单列出来

3、，取名海岛算经，并列为我国古代的数学经典算经十书之一。该书全部9个算例均涉及测高望远及其计算问题。9个算例分别是：测量海岛的高度（望海岛），测量山上的松树的高度（望松），测量城市的大小（望邑），测量涧谷的深度（望谷），居高测量地面上塔楼的高度（望楼），测量河流的宽度（望波口），测量清水潭的深度（望清渊），从山上测量湖塘的宽度（望津），从山上测量一座城市的大小（临邑）。 为解决这些问题，刘徽提出了重表法、连索法和累距法等具体的测量和计算方法。这些方法归结到一点，就是重差测量术。重差测量术是借助矩、表、绳的简单测量工具，依据相似直角三角形对应边成比例的内在关系，进行测高、望远、量深的理论和方法。在

4、刘徽之前，赵爽在为周髀算经作注时曾作日高图，首先提出了重差测量理论。而刘徽在海岛算经中活用重差理论，巧妙地提出了多种具体的测量和计算方法，把重差测量理论推广开来。 海岛算经是一部影响久远的测算专著。它所详细揭示的重差测量理论和方法，成为古代测量的基本依据，为实现直接测量（步量或丈量）向间接测量的飞跃架起了桥梁。直到今天，重差测量理论和方法在某些场合仍有借鉴意义。海岛算经原文1、海岛算经:今有望海岛，立两表，齐高三丈，前后相去千步，令后表与前表参相直。从前表却行一百二十三步，人目著地取望岛峯，与表末参合。从后表却行一百二十七步，人目著地取望岛峯，亦与表末参合。问岛高及去表各几何？答曰：岛高四里五

5、十五步；去表一百二里一百五十步。术曰：以表高乘表间为实；相多为法，除之。所得加表高，即得岛高。求前表去岛远近者：以前表却行乘表间为实；相多为法。除之，得岛去表数。2、海岛算经:今有望松生山上，不知高下。立两表齐，高二丈，前后相去五十步，令后表与前表参相直。从前表却行七步四尺，薄地遥望松末，与表端参合。又望松本，入表二尺八寸。复从后表却行八步五尺，薄地遥望松末，亦与表端参合。问松高及山去表各几何？答曰：松高一十二丈二尺八寸；山去表一里二十八步、七分步之四。术曰：以入表乘表间为实。相多为法，除之。加入表，即得松高。求表去山远近者：置表间，以前表却行乘之为实。相多为法，除之，得山去表3、海岛算经:今

6、有南望方邑，不知大小。立两表东、西去六丈，齐人目，以索连之。令东表与邑东南隅及东北隅参相直。当东表之北却行五步，遥望邑西北隅，入索东端二丈二尺六寸半。又却北行去表一十三步二尺，遥望邑西北隅，适与西表相参合。问邑方及邑去表各几何？答曰：邑方三里四十三步、四分步之三；邑去表四里四十五步。术曰：以入索乘后去表，以两表相去除之，所得为景差；以前去表减之，不尽以为法。置后去表，以前去表减之，馀以乘入索为实。实如法而一，得邑方。求去表远近者：置后去表，以景差减之，馀以乘前去表为实。实如法而一，得邑去表。4、海岛算经:今有望深谷，偃矩岸上，令句高六尺。从句端望谷底，入下股九尺一寸。又设重矩于上，其矩间相去三

7、丈。更从句端望谷底，入上股八尺五寸。问谷深几何？答曰：四十一丈九尺。术曰：置矩间，以上股乘之，为实。上、下股相减，馀为法，除之。所得以句高减之，即得谷深。5、海岛算经:今有登山望楼，楼在平地。偃矩山上，令句高六尺。从句端斜望楼足，入下股一丈二尺。又设重矩于上，令其间相去三丈。更从句端斜望楼足，入上股一丈一尺四寸。又立小表于入股之会，复从句端斜望楼岑端，入小表八寸。问楼高几何？答曰：八丈。术曰：上下股相减，馀为法；置矩闲，以下股乘之，如句高而一。所得，以入小表乘之，为实。实如法而一，即是楼高。6、海岛算经:今有东南望波口，立两表南、北相去九丈，以索薄地连之。当北表之西却行去表六丈，薄地遥望波口南

8、岸，入索北端四丈二寸。以望北岸，入前所望表里一丈二尺。又却后行1去表一十三丈五尺。薄地遥望波口南岸，与南表参合。问波口广几何？答曰：一里二百步。术曰：以后去表乘入索，如表相去而一。所得，以前去表减之，馀以为法；复以前去表减后去表，馀以乘入所望表里为实，实如法而一，得波口广。1.后行:原错为“行后”。自李淳风注。改。7、海岛算经:今有望清渊，渊下有白石。偃矩岸上，令句高三尺。斜望水岸，入下股四尺五寸。望白石，入下股二尺四寸。又设重矩于上，其间相去四尺。更从句端斜望水岸，入上股四尺。以望白石，入上股二尺二寸。问水深几何？答曰：一丈二尺。术曰：置望水上下股相减，馀以乘望石上股为上率。又以望石上下股相

9、减，馀以乘望水上股为下率。两率相减，馀以乘矩间为实；以二差相乘为法。实如法而一，得水深。又术：列望水上下股及望石上下股，相减，馀幷为法。以望石下股减望水下股，馀以乘矩间为实，实如法而一，得水深。8、海岛算经:今有登山望津，津在山南。偃矩山上，令句高一丈二尺。从句端斜望津南岸，入下股二丈三尺一寸。又望津北岸，入前望股里一丈八寸。更登高岩北，却行二十二步，上登五十一步，偃矩山上。更从句端斜望津南岸，入上股二丈二尺。问津广几何？答曰：二里一百二步。术曰：以句高乘下股，如上股而一。所得以句高减之，馀为法；置北行，以句高乘之，如上股而一。所得以减上登，馀以乘入股里为实。实如法而一，即得津广。9、海岛算经:今有登山临邑，邑在山南。偃矩山上，令句高三尺五寸。令句端与邑东南隅及东北隅参相直。从句端遥望东北隅，入下股一丈二尺。又施横句于入股之会，从立句端望西北隅，入横句五尺。望东南隅，入下股一丈八尺。又设重矩于上，令矩间相去四