這類題目的算法,在西洋數學中叫作積彈(t)和擬形數(),又叫擬形(xíng)級數()。[]中國叫垛積,舊數學中(zhōng)和它類似的算法,屬於“少廣”一類。最早的見於朱世傑的《四元(yuán)玉鑒》中“茭草(cǎo)形段”“如像招數”和“果垛疊藏(cáng)”各題,後(hòu)來郭守敬、董祜誠、李善蘭這些(xiē)人的著作中把它講(jiǎng)得(dé)更詳細(xì)。
這裏我們先說大家從西洋數學中容易找到的積彈。積彈的計算法,已有一(yī)定的公式,因了堆積的方法不同分為四類:如圖各層是成正方形的,圖各(gè)層是(shì)成正三角形的(de),圖各層是成矩形的,但這三(sān)種到頂上都是尖的。圖,各(gè)層都成(chéng)矩形而(ér)頂上是平的,用數學上的名字來說(shuō),第一是正方錐,第二是正三角錐,第三側麵(miàn)是等腰三角形,正麵是等腰梯形,第四側麵和正麵都是(shì)等(děng)腰梯形。
所謂積彈,一般是知道(dào)了(le)層數計算(suàn)總數,在(zài)這裏且先將各公式寫出來。
(1)設n表示層數,也就是(shì)王老頭子的湯團底層每(měi)邊(biān)的個數,若王老頭子的湯團是照圖的形式堆,則湯團的總數是:
所以(yǐ),若是王老頭(tóu)子(zǐ)的那盤湯團有十層,那就是n等於,因此,
(2)若王老頭子的湯團是照圖的形式(shì)堆,那麽,
所(suǒ)以,他若是也隻堆十層,總數便是:
(3)圖中,這一種不但和層數有關係,並且同著頂上一層的(de)個數也有關係,設(shè)頂上一層有p個,則
舉個例子(zǐ)說,若頂上一層有五個,一共有十層,就是p等於5,n等於,則
(4)自然圖中這(zhè)種和第一層的個數也有關係,而第一層既然也是矩形,它的個數就和這矩形的長闊兩邊的個數有關。設頂上一層長(zhǎng)邊有a個(gè),闊邊有b個,則
舉個例子說,若第一層的(de)長邊有五個,闊邊有三個,一共有十(shí)層,就是a等於5,b等於3,n等於;則
不用說,已(yǐ)經有公式,隻要照它計算出一個(gè)總數,這是很容易。不過我們的問題是這公式怎樣得來的。
要證明這公式,我們有三種方法。