纳皮尔算筹:用小棒做乘法
对数用于天文学中的大型计算。为了日常的运算,纳皮尔发明了另一样东西,1617 年,也就是他去世那年,发表在一本小书《算筹术》(Rabdologia)中。书名来自希腊语 rhabdos(棒)和 lógos(计算):用小棒计算。
算筹
每一根算筹,也叫"骨头",因为最贵的是象牙做的,顶端写着 0 到 9 中的一个数字,下面是它的 1 到 9 倍,写在九个被斜线分开的小方格里。十位在斜线上方,个位在下方。例如 7 的算筹上写着 $0/7$、$1/4$、$2/1$、$2/8$、$3/5$、$4/2$、$4/9$、$5/6$、$6/3$。
怎样相乘
计算 $425\times6$ 时,把 4、2、5 三根算筹并排放好,看第六行:
$$4\times6=24\ \to\ 2/4,\qquad2\times6=12\ \to\ 1/2,\qquad5\times6=30\ \to\ 3/0.$$现在从右到左沿斜线相加。第一条斜线只有 0。第二条有 3 和 2:得 5。第三条有 1 和 4:得 5。最后一条只有 2。结果是
$$425\times6=2550.$$斜线自动完成了普通乘法中的"进位":每个乘积的十位,都落在下一个乘积个位所在的同一条斜线上。如果一条斜线的和超过 9,多出的部分就进到下一条,和加法一样。
多位数的乘数
要乘一个多位数,比如 $425\times36$,就分别读出第 6 行和第 3 行,再把结果按正确的位置相加:
$$425\times36=425\times30+425\times6=12\,750+2\,550=15\,300.$$最大的好处是谁也不需要背乘法表:只要会读、会加就行。算筹在几年内传遍欧洲,一直用到 19 世纪。在《算筹术》中,纳皮尔还描述了速算盒,一种更精巧的条板盒,不用写下任何加法就能做更大的乘法。
练习:用算筹计算 736 × 8。
7、3、6 三根算筹的第八行是 $5/6$、$2/4$、$4/8$。从右到左各斜线为:8;$4+4=8$;$2+6=8$;5。所以 $736\times8=5888$。
练习:计算 87 × 9 时,如果一条斜线超过 9 会怎样?
8 和 7 的算筹第九行是 $7/2$ 和 $6/3$。各斜线:3;$6+2=8$;7。结果是 $783$。而 $98\times7$ 时,算筹显示 $6/3$ 和 $5/6$,各斜线为 6、$5+3=8$、6:$686$。如果某条斜线的和是比如 13,就写下 3,并给下一条斜线加 1,正和加法中的进位一样。
来源: John Napier,Rabdologiae, seu numerationis per virgulas libri duo(爱丁堡,1617)· William Frank Richardson(译),Rabdology(MIT Press,1990)· Julian Havil,John Napier: Life, Logarithms, and Legacy(2014)。
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