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中国古代数学 作者:郭书春 近现代)

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第四节 圆体体积

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章节插图图13 曲池

曲池是一种平剖面为一段圆环的立体,形状如图13所示。《九章》将它归于刍童类,不过公式中的上长b1代之以½(L1+L2),下长b2代之为½(l1+l2),此L1、L2为曲池上底的中周、外周,l1、l2为下底的中周、外周,因此其公式应为V=(1/6)[(2a1+a2)(L1+L2)/2+(2a2+a1)(l1+l2)/2]h。

球在《九章》中称作立圆,刘徽称之为丸。《九章》没有明确给出球体积公式,但少广章开立圆术由球体积V求直径d的公式是d=3√(16V/9),说明V=(9/16)d3。刘徽指出此公式不正确。他设计了牟合方盖,而祖暅之彻底解决了这个问题。

V=(1/12)hL2,圆锥体的体积公式2,圆台的体积公式V=(1/36)(L1L2+L12+L22)h,其中L为下周,L1、L2为上、下周,h是高。显然,这些公式都对应于圆面积公式S=(1/12)L2,因而是不准确的。刘徽用圆周率157/50将其系数1/12修正成25/314。

这里的圆体主要指圆柱、圆锥、圆台、球等有关的立体。《九章》称圆柱体为圆堢壔〔baodao堡倒〕,或圆囷,称圆台为圆亭。《九章》提出:圆柱体的体积公式为

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