牟合方蓋 | ||||||||
球體體積是求積法其中一項須要研究的題目。在二千多年前,希臘數學家阿基米德(Archimedes)經已發現球體體積的公式,而且採用的方法更是使用了積分的概念。在中國則要到南北朝時代才正確地求出球體的體積,而使用的方法稱為「牟合方蓋」。 中國的數學典籍《九章算術》的「少廣」章的廿三及廿四兩問中有所謂「開立圓術」,「立圓」的意思是「球體」,古稱「丸」,而「開立圓術」即求已知體積的球體的直徑的方法。其中廿四問為:
從中可知,在《九章算術》內由球體體積求球體直徑,是把球體體積先乘16再除以9,然後再把得數開立方根求出,換言之 球體體積=(9 x 直徑3)/16 以現代的理解,這公式當然是錯的,但以古時而言也不失為一個簡單的公式來求出近似值。 當然這個結果對數學家而言是極之不滿的,其中為《九章算術》作注的古代中國數學家劉徽便對這公式有所懷疑:
即是說,用π≒3來計算圓面積時,則較實際面積要少;若按π:4的比率來計算球和外切直圓柱的體積時,則球的體積又較實際多了一些。然而可以互相通補,但按9:16的比率來計算球和外切立方體體積時,則球的體積較實際多一些。因此,劉徽創造了一個獨特的立體幾何圖形,而希望用這個圖形以求出球體體積公式,稱之為「牟合方蓋」。 |
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