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九章算术 · 第 94 讲 · 2026-11-05 · 约 9 分钟

衰分·第10题:一斤丝二百四十钱,千钱买丝几何——斤两铢里的三级换算

一道看似简单的「单价×数量」问题,却把汉代度量衡的三级换算(斤→两→铢)和分数运算一次用尽。算到最后你会发现:传世本子里「三分铢之四」应作「五分铢之四」——这正是用数学校验古文本的绝佳例子。

原典

今有丝一斤,价直二百四十。今有钱一千三百二十八,问:得丝几何?

答曰:五斤八两一十二铢、五分铢之四。

术曰:以一斤价数为法,以一斤乘今有钱数为实,实如法得丝数。

白话翻译

现在有一斤丝,价格是二百四十钱。现在手里有一千三百二十八钱,问:能买到多少丝?

答案是:五斤八两一十二又五分之四铢。

算法是:以一斤的价格作为"法"(除数),以"一斤"这个单位乘现有的钱数作为"实"(被除数),用实除以法,就得到丝的数量。

示意图

1328钱按每斤240钱的比例换丝,结果按斤两铢三级单位拆解

图注:1328÷240 得 5 又 8/15 斤,小数部分依次化为两、铢,得 5 斤 8 两 12 又 4/5 铢

古人的算法

这道题属于衰分章后半的"非衰分类"问题——刘徽把它归入今有术:一斤价钱是"所有率",一斤丝是"所求率",今有钱数一千三百二十八是"所有数"。

术文只有三句,却把比例分配的核心程序说尽了:

"以一斤价数为法"——把单价二百四十作为除数。法,是"标准量"。

"以一斤乘今有钱数为实"——这里"一斤"是单位率,乘钱数得实。注意这里的乘法在现代看来有点怪:我们通常直接用 1328÷240,古人却要先乘一个"1"再除。这是因为在今有术的框架里,"所求率"必须显式出现——所求是丝,丝的单位是斤,所以要让"一斤"参与运算。

"实如法得丝数"——实除以法,得到丝数。

现代数学视角

第一步:先算总斤数

总斤数=1328240=16630=8315=5815 斤\text{总斤数} = \frac{1328}{240} = \frac{166}{30} = \frac{83}{15} = 5\frac{8}{15} \text{ 斤}

第二步:三级单位依次拆解

汉代的衡制是非十进制的,这是本题的"题眼":

1 斤=16 两,1 两=24 铢1 \text{ 斤} = 16 \text{ 两}, \qquad 1 \text{ 两} = 24 \text{ 铢}

整数部分是 5 斤,剩下 815\frac{8}{15} 斤要化成两:

815×16=12815=8815 两\frac{8}{15} \times 16 = \frac{128}{15} = 8\frac{8}{15} \text{ 两}

再取整数部分 8 两,剩下的 815\frac{8}{15} 两化成铢:

815×24=19215=645=1245 铢\frac{8}{15} \times 24 = \frac{192}{15} = \frac{64}{5} = 12\frac{4}{5} \text{ 铢}

所以正确结果是:

5 斤  8 两  1245 铢5 \text{ 斤} \; 8 \text{ 两} \; 12\frac{4}{5} \text{ 铢}

即古书所说的"五斤八两一十二铢、五分铢之四"。

一处值得玩味的文本考据

很多通行本(包括维基文库所据的四库本系统)在这里写作"三分铢之四"。但从数学上看:

  • 若铢数是 124312\frac{4}{3},则反推两的分数部分是 43÷24=118\frac{4}{3} \div 24 = \frac{1}{18},进而反推斤的分数部分是 118÷16=1288\frac{1}{18} \div 16 = \frac{1}{288}——这与 1328240=8315\frac{1328}{240} = \frac{83}{15} 毫不相干;
  • 而若铢数是 124512\frac{4}{5},则两的分数部分是 45÷24=130\frac{4}{5}\div 24 = \frac{1}{30},斤的分数部分是 130÷16=1480\frac{1}{30}\div 16 = \frac{1}{480}——但我们需要的是 815=256480\frac{8}{15} = \frac{256}{480},仍然对不上。

问题出在上面第二步的"取整"上。正确的拆法是:815\frac{8}{15} 斤 =12815= \frac{128}{15} 两 =8= 8 两 又 815\frac{8}{15} 两,815\frac{8}{15} 两 =19215= \frac{192}{15} 铢 =12= 12 铢 又 45\frac{4}{5} 铢。每一步都是"乘进位率后取整、余数继续降级",而不是把总余数一路乘到底。

上海古籍出版社白尚恕《九章筭术译注》此处正作"五分铢之四",识典古籍整理本同。数学验算与两个可靠底本三方一致,可以断定"三分"是传抄过程中"五""三"形近而讹。

这就是数学考据的力量:古算书的答案是可以被精确重算的,算不出来时不要怀疑古人的智慧,先怀疑文本。

高中课本关联

知识点定位:

  • 人教A版必修第一册:分数运算与数系的扩充(把非十进制单位换算理解为不同进制的换算)
  • 初中数学:单位换算与多元一次比例

高考考法:

近年高考数学文化题常以《九章算术》为背景,考法集中在两类:一是"读出古文中的数量关系并建模",二是"按照古法重算并验证"。本题的难点在于单位进制:1斤=16两1\text{斤}=16\text{两}、1两=24铢1\text{两}=24\text{铢},与日常十进制经验冲突,是最容易失分的地方。

解题关键: 先把所有量统一到最小单位铢,或统一到最大单位斤,二者必居其一;切忌在"两""铢"之间来回跳。

思考与拓展

1. 换个数字自己算一遍 若丝价改为每斤三百钱,钱数仍为一千三百二十八,请照古术拆解到铢。答案是不是整数?如果不是,最简分数是多少?

2. 单位换算的"陷阱" 如果把 815\frac{8}{15} 直接乘 16×24=38416\times 24 = 384,会得到 10245\frac{1024}{5} 铢 =204.8= 204.8 铢,这与正确结果 8×24+12.8=204.88\times24 + 12.8 = 204.8 铢一致。为什么"一次乘到底"和"分级取整"结果相同?请用分配律解释。

3. 校勘的思路 本题中我们靠"精确重算"发现文本有误。如果一道古算题的答曰是个很整齐的整数,反而无从校验,那你觉得还有哪些方法可以判断它是否传抄有误?

一句话总结

1328 钱买丝,古人用"实如法"一步除出 5 又 8/15 斤,再用 16 与 24 两级进制拆成 5 斤 8 两 12 又 4/5 铢——顺便还帮我们校出一个传抄千年的"三""五"之讹。

— Y. · 2026-11-05