反其率:一道账目对不上的羽毛账——学会质疑经典
六百余钱买两千一百翭羽,按贵贱率分配,标准答案是1140翭三钱一和960翭四钱一——但两笔账一加是六百二十文,跟题面六百一十对不上。这道题的谜团,恰是我们最好的数学课。
原典
今有出钱六百一十,买羽二千一百翭。欲其贵贱率之,问:各几何?
答曰:其一千一百四十翭,三翭一钱。其九百六十翭,四翭一钱。
术曰(其率术):各置所买石、钧、斤、两以为法,以所率乘钱数为实,实如法而一。不满法者反以实减法,法贱实贵。
白话翻译
有人出钱买了若干羽毛,要求按贵贱两种价格分开核算。题目说一共出了 610 文,买了 2100 翭;答曰给出两种羽毛的数量:贵的 1140 翭(每 3 翭值 1 文)、贱的 960 翭(每 4 翭值 1 文)。
示意图
贵羽 1140 翭按 3翭/钱计价,贱羽 960 翭按 4翭/钱计价——但总价对不上题面
数学解读
一、先把答曰验一遍
最简单的检验:把答曰代入题意,看总钱数是否等于题面给定的 610 文。
贵羽 翭,每 翭 钱:花费
贱羽 翭,每 翭 钱:花费
合计 文。
答案对不上题面——题面写"六百一十",验算是"六百二十",差了 10 文。
二、传本矛盾:一百二十六、一百二十五、一百二十……
这种情况在《九章算术》里并不罕见。上面 094 至 097 连续四道商贾买卖题(丝价、布价)都有同一类问题:题面的"单价"和答曰反推的单价不一致。这道 83 题也不例外。
如果把题面改成"六百二十"文,一切都对得上。而且按反其率术也能精确算出:
完全吻合。
那问题来了:传本为什么写成"六百一十"?一种可能是抄写时"六十二"倒成了"六一十";另一种可能是不同版本间存在细微差异。无论是哪种,我们都要诚实面对:答案是对的,题面的"六百一十"很可能是个抄错的数字。
三、反其率术的本质
不管数字对错,这道题用到的算法叫"反其率术",出自《九章算术》粟米章第 43 题的术文。它的核心思想是:当已知总价少而总量多(钱不够买平均价),用"反减"把多出的部分分离出来,再按贵贱两率分配。具体步骤:
第一步:总量 ÷ 总价,得商(这里是贵率 3)、余数(这里是 240)。
第二步:总价 − 余数 = 少的那一份钱(620 − 240 = 380)。
第三步:少份 × 贵率 = 贵羽数(380 × 3 = 1140);多份 × 贱率 = 贱羽数(240 × 4 = 960)。
古人用一次除法、一次减法就同时求出两个未知量,比今天的假设法、方程组更简洁。
四、中西比较
这类"按比例分配"问题在西方也有类似处理:阿基米德《数沙者》里有类似的混合比率问题;欧洲中世纪"三率法"(Rule of Three)只处理单次比例,遇到两个比例叠加就陷入困境。中国古算经之所以能直接用一套算法处理,关键在"率"的观念——不把"每单位多少"与"每多少单位"看作对立的概念,而是统一的比值,这就让"反其率"成了可能。
高中课本关联
- 二元一次方程组(初中):设贵羽花了 钱、贱羽花了 钱,则 ,(若按 620 算),解出 。
- 数学建模与数据质疑:现实中拿到一组数据先代入检验,发现矛盾后再追溯原因——这与科学方法完全一致。
- 高考数学文化题常以古籍错题为背景,考查学生对古代文献的态度:既要尊重,也要敢于验证。
思考与拓展
- 如果题面真的是 610 文(不是抄错了),按今有术能算出什么答案?这个答案与答曰有多大偏差?
- 用现代方程组:设贵羽 翭、贱羽 翭,,,解出结果并与答曰对比。
- 除羽毛外,历史上还有哪些著名例子体现了"古籍传抄数字颠倒"的误读?试举一两例并说明对后世研究的影响。
一句话总结
古人留给我们的算题,有的题面可能抄错了;真正的传承不在于盲从答案,而在于学会用计算去检验它。