脆杆藻屬

[拼音]:Yang Hui

中國南宋末年數學家、數學教育家。大約在13世紀中葉至後半葉活動於蘇、杭一帶。字謙光,錢塘(今杭州)人。其生卒年及生平無從詳考。

楊輝的數學著作甚多,雖經散佚,流傳迄今的尚有多種。據記載,楊輝編著的數學書共五種二十一卷:《詳解九章演算法》十二卷(1261)、《日用演算法》二卷(1262)、《乘除通變本末》三卷(1274)、《田畝比類乘除捷法》二卷(1275)、《續古摘奇演算法》二卷(1275)。後三種為他後期的著作,一般稱之為《楊輝演算法》。

《詳解九章演算法》現傳本已非全帙,編排也有錯亂。從楊輝序言知道,此書取《九章算術》246問中80問進行詳解。除原《九章》九卷以外,增添三卷,一卷是圖,一卷是講乘除演算法,一卷是纂類。可惜圖與乘除兩卷都已失傳,其他除盈不足、勾股及纂類三卷外,也都殘缺不全。楊輝對《九章算術》所作的“詳解”分為三項:一是“解題”,包括解釋題意,名詞術語,文字校勘和對題目的評論等內容;二是“細草”,包括圖解與算草;三是“比類”,即選取《九章算術》之外與原題演算法相同或可比附的例題,作對照分析。楊輝的“纂類”,是將《九章算術》246個題目按解題方法由淺入深的順序,重新分為乘除、分率、合率、互換、衰分、疊積、盈不足、方程、勾股等九類。

《日用演算法》原書已佚。從《演算法雜錄》所引楊輝自序可知此書內容梗概:“以乘、除、加、減為法,秤、鬥、尺、田為問,編詩括十三首,立圖草六十六問。用法必載源流,命題須責實有,分上下卷。”它無疑是一本通俗實用算書。把數學內容編寫成整齊押韻的文句,便於群眾記誦,表現出中國古代民間數學的特色。

《乘除通變本末》(原書名為《乘除通變算寶》)。上卷叫《演算法通變本末》,論乘除演算法;中卷叫《乘除通變算寶》,論加減、求一、九歸諸術;下卷叫《法算取用本末》,是中卷的註解。

《田畝比類乘除捷法》,其上卷內容是《詳解九章演算法》方田章的延展,題目與舉例切合當時實際。下卷主要是記敘開方術,相當於高次方程的數值解法。其中“五曹刊誤”三題,對《五曹算經》予以批評。

《續古摘奇演算法》是楊輝蒐集“諸家演算法奇題及舊刊遺忘之文”編輯成書。其中儲存了許多珍貴數學史料。捲上論縱橫圖,卷下說《海島》,都有很高的科學價值。

楊輝編寫的算書廣泛引證古代數學典籍,除漢唐以來的《算經十書》以外,還引用了《應用演算法》、《議古根源》、《辯古通源》、《指南演算法》、《謝經算術》等許多宋代算書。這些著作現俱不傳,幸得楊輝引用,後世方得知其一鱗半爪。此中如劉益的“正負開方術”,賈憲的“增乘開方法”與“開方作法本源”等都是中算史上極其寶貴的資料。

楊輝的數學研究與教育工作的重點是在計算技術方面,這是由於南宋社會商業貿易發展的實際需要所決定的。“乘除捷法”為古代改進計算技術之根本。楊輝說:“乘除者本鉤深致遠之法。《指南演算法》以‘加減’、‘九歸’、‘求一’旁求捷徑,學者豈容不曉,宜兼而用之。”他主張廣泛採用以加減代乘除,以歸除代商除,化乘(除)數之首數為一(以便用加減代乘除)等民間習用之簡捷演算法,並加以推廣,創造出新的乘除捷法。楊輝提出“相乘大法”,即“單因”、“重因”、“身前因”、“相乘”、“重乘”、“損乘”。這些捷法儘可能化多位數的相乘為一位數的連乘;化乘法運算為加、減法運算;將古代乘法的上、中、下三層運算,變在一個橫行裡進行。目的在於提高運算的速度與準確性。楊輝還進一步發展了唐、宋相傳的求一演算法,得到“乘算加法五術”、“除算減法四術”。“增成法”是在北宋初年已出現的一種除法,楊輝在《乘除通變算寶》中引《九歸新括》口訣三十二句,使增成法進到一個新的階段,在此基礎上逐步發展為後來的歸除法。

縱橫圖,即現今所謂的幻方。早在《數術記遺》就記載有古法“九宮”。楊輝創“縱橫圖”之名。其《續古摘奇演算法》上卷作縱橫圖十三幅,並對縱橫圖的構成規律已有所發現和概括,是前代的數術所未有。自此以後,明清兩代中算家關於縱橫圖的研究相繼不絕。

垛積術,是楊輝繼沈括“隙積術”之後,關於高階等差級數的研究。《詳解九章演算法》及《演算法通變本末》記敘級數求和公式,除附於“芻童”之後的“果子垛”與沈括芻童垛相同外,尚有三角垛、四隅垛、方垛垛三式。

楊輝不僅是中算史上一位著述甚豐的數學家,而且尤其是一位傑出的數學教育家。他特別重視數學的普及,其著作多為普及教育而編寫的數學教科書。在《演算法通變本末》中,楊輝為初學者制訂的“習算綱目”是中國數學教育史上的一項重要文獻。

楊輝繼承古代數學密切聯絡實際的優良傳統,主張數學教育貫徹“須責實用”的思想。他在《日用演算法》中說:“以乘除加減為法,秤鬥尺田為問;用法必載源流,命題須責實有。”其書中多次引用台州、黃岩圍量田圖等例項。在教學方法上,他主張循序漸進,精講多練;提倡“循循誘入”,而又要求“自動觸類而考,何必盡傳”。在學習方法上,他提倡熟讀精思,融會貫通;主張在廣博的基礎上深入,著重於消化,掌握要領。楊輝特別重視計算能力的培養,他說:“夫學算者題從法取,法將題驗,凡欲明一法,必設一題。”又說:“題繁難見法理,定撰小題驗法理,義既通雖用繁題了然可見也。”他還要求習題具有典型性,起到“舉一(例)而三隅反”的作用。楊輝的先進的教育思想和教學方法,對後世有深刻的影響。