双假位法——盈不足术
双假位法是数学解题的一种方法。它实际上就是我国古代的盈不足术。这是我国古代劳动人民首创的解题方法。1957 年钱宝琮先生曾建议恢复“双假位法”原来的名称,仍叫“盈不足术”,也正是基于此。
现在你遇到下面这样的题时,用二元一次方程组的解法非常简单。
有几人买鸡,每个人拿 9 个钱,多余 11 个钱;每人拿 6 个钱,不足 16 个钱。问几人买鸡,鸡值多少钱?
设人数为 x,鸡值为 y,则 y=9x-11
y=6x+16
解方程组得 x=9
y=70
而在 2000 多年前的《九章算术》中,就有此类应用题,古人称其为“盈
不足”问题。计算这样的问题,古人创造了别开生面的解题法——盈不足术。古人是怎样运用的呢?
《九章算术》有这样的记载:
“置所出率,盈、不足各居其下。令维乘(即交错相乘)所出率,并以为实;并盈、不足为法⋯⋯置所出率,以少减多,余,以约法、实。实为物价,法为人数。”
把这段话用算式表为就是:
所出钱数 |
9 6 |
---|---|
盈、不足 |
11 16 |
交叉相乘得 |
144 66 |
所出钱数 |
9 6 |
实 |
210 |
法 |
27 |
所出钱数的差 |
3 |
鸡价 |
70 |
人数 |
9 |
按现代数学的观点来说明这段话,实际上这段话包含了三个公式。若设每人出 a1 钱盈 b1 钱;每人出 a2 钱盈 b2 钱,求物价 y 和人数 x,可得二个公式,即 y=
a1b2 + a2 b1 和 b1 + b2
a1 − a2 a1 − a 2
每人分摊的钱数是:
y = a1 b2 + a2 b1
x b1 + b2
本文开头的《共买鸡》题,正是盈亏类问题,即“一盈一不足”。而与此性质相似的还有“两盈”、“两不足”、“一盈一适足(正好)”、“一不足、一适足”四类问题。这四类,古人也提出了适当的公式。
历代数学家对“盈不足术”十分重视。甚至有些政治家还用它来考核官吏。
唐宣宗大中年间,杨损在朝作尚书。杨损知识渊博,为政清廉。在选拔官吏时也以公正著称。一次,有两位小官吏,需要提一个。但比较二人的政绩、资历、职位等都差不多,主考官大伤脑筋,便前来请教杨损。杨损说: “我给他们出道题,看谁算得准、算得快。”
不久两人来到杨损的书房,杨损的题目是:
有人黄昏去散步,无意听见盗贼在分布。他们说,如果每人分 6 匹,会
余下 5 匹布;如每人分 7 匹,却又差了 8 匹布。现在问,几个盗贼多少匹布? 杨损出完题接着说:“你们谁先算出来,谁就会被提拔。”
两位候选人听完题,马上用算筹算起来。结果,那位先交卷的官吏被选中。
同僚知道后,无不称赞杨损的好主意。那这位候选人,是如何计算的呢? 他用的就是“盈不足术”。算式是:
设布匹数为 y,盗贼数为 x,则
y = a 1b2 + a2 b1
a1 − a 2
= 6×8 + 7×5
7 − 6
= 83
x = b1 + b2
a1 − a2
= 5 + 8
7 − 6
= 13
从以上我们讲的两个题例可以看出,双假位法与我国古代的盈不足术是一致的。只不过我国古代时还没有设 x、y 的说法,因为当时还没有西文字母。我国古代创造的解题方法一直延用至今,充分表明了我国劳动人民的聪明才 智,在世界科技史上,也留下了光辉的一页。