算術漫談:從《道德經》到黃金分割(五)

九數


【正見網2019年04月23日】

承接前文,我們繼續演算。

洛書,也叫九宮數,是最小規模的幻方。
四九二
三五七
八一六

所謂幻方,說的是一種特殊的正方形數表。假令正方形數表的規模是n行n列,要求數表中,每行的n個數之和,每列的n個數之和,以及主、副對角線上各自的n個數之和,全都相等。

橫為行:4+9+2=3+5+7=8+1+6=15;
縱為列:4+3+8=9+5+1=2+7+6=15;
斜對角:4+5+6=2+5+8=15。

為了簡單起見,構造幻方的時候,人們一般選取從1開始的若干個連續自然數,將其布列在正方形數表中。在這樣的約束條件下,數表中最大的一個數,總是象9、16、25、36、49、64、81這樣的平方數。

南宋算學家楊輝,是歷史上第一個系統的探討洛書河圖的數學原理的人。他考慮了洛書河圖各種有趣的推廣形式,當時稱之為縱橫圖。今天的人們,已經很少用縱橫圖這個名詞了,改稱為幻方。相比而言,縱橫圖重在對形制的描述,幻方強調了奇幻的數學特性。

在過去的短文中,我們總是選取中國人的縱橫圖研究成果。實際上,楊輝的成果,也流傳到了中國以外的地方。歷史上,有不少洋人,也非常喜歡研究幻方。這次的《道德經》主題中,我們改為採用洋人的研究成果,藉此表彰洋人對中國文化的發揚光大。

(一)基本數據
【一一】通行本老子《道德經》,第01章,正文總計59個漢字;
【一二】通行本老子《道德經》,第02章,正文總計88個漢字;
【一三】通行本老子《道德經》,第03章,正文總計67個漢字;
【一四】通行本老子《道德經》,第04章,正文總計42個漢字;
【一五】通行本老子《道德經》,第05章,正文總計45個漢字;
【一六】通行本老子《道德經》,第06章,正文總計25個漢字;
【一七】通行本老子《道德經》,第07章,正文總計49個漢字;
【一八】通行本老子《道德經》,第08章,正文總計50個漢字;
【一九】通行本老子《道德經》,第09章,正文總計39個漢字;
【二一】通行本老子《道德經》,第10章,正文總計69個漢字;
【二二】通行本老子《道德經》,第11章,正文總計49個漢字;
【二三】通行本老子《道德經》,第12章,正文總計49個漢字;
【二四】通行本老子《道德經》,第13章,正文總計81個漢字;
【二五】通行本老子《道德經》,第14章,正文總計94個漢字;
【二六】通行本老子《道德經》,第15章,正文總計97個漢字;
【二七】通行本老子《道德經》,第16章,正文總計67個漢字;
【二八】通行本老子《道德經》,第17章,正文總計44個漢字;
【二九】通行本老子《道德經》,第18章,正文總計26個漢字;
【三一】通行本老子《道德經》,第19章,正文總計45個漢字;
【三二】通行本老子《道德經》,第20章,正文總計132個漢字;
【三三】通行本老子《道德經》,第21章,正文總計71個漢字;
【三四】通行本老子《道德經》,第22章,正文總計78個漢字;
【三五】通行本老子《道德經》,第23章,正文總計88個漢字;
【三六】通行本老子《道德經》,第24章,正文總計47個漢字;
【三七】通行本老子《道德經》,第25章,正文總計85個漢字;
【三八】通行本老子《道德經》,第26章,正文總計47個漢字;
【三九】通行本老子《道德經》,第27章,正文總計91個漢字;
【四一】通行本老子《道德經》,第28章,正文總計86個漢字;
【四二】通行本老子《道德經》,第29章,正文總計58個漢字;
【四三】通行本老子《道德經》,第30章,正文總計75個漢字;
【四四】通行本老子《道德經》,第31章,正文總計117個漢字;
【四五】通行本老子《道德經》,第32章,正文總計71個漢字;
【四六】通行本老子《道德經》,第33章,正文總計38個漢字;
【四七】通行本老子《道德經》,第34章,正文總計61個漢字;
【四八】通行本老子《道德經》,第35章,正文總計43個漢字;
【四九】通行本老子《道德經》,第36章,正文總計56個漢字;
【五一】通行本老子《道德經》,第37章,正文總計50個漢字;
【五二】通行本老子《道德經》,第38章,正文總計129個漢字;
【五三】通行本老子《道德經》,第39章,正文總計134個漢字;
【五四】通行本老子《道德經》,第40章,正文總計21個漢字;
【五五】通行本老子《道德經》,第41章,正文總計95個漢字;
【五六】通行本老子《道德經》,第42章,正文總計73個漢字;
【五七】通行本老子《道德經》,第43章,正文總計39個漢字;
【五八】通行本老子《道德經》,第44章,正文總計39個漢字;
【五九】通行本老子《道德經》,第45章,正文總計40個漢字;
【六一】通行本老子《道德經》,第46章,正文總計39個漢字;
【六二】通行本老子《道德經》,第47章,正文總計36個漢字;
【六三】通行本老子《道德經》,第48章,正文總計40個漢字;
【六四】通行本老子《道德經》,第49章,正文總計64個漢字;
【六五】通行本老子《道德經》,第50章,正文總計80個漢字;
【六六】通行本老子《道德經》,第51章,正文總計72個漢字;
【六七】通行本老子《道德經》,第52章,正文總計72個漢字;
【六八】通行本老子《道德經》,第53章,正文總計52個漢字;
【六九】通行本老子《道德經》,第54章,正文總計91個漢字;
【七一】通行本老子《道德經》,第55章,正文總計81個漢字;
【七二】通行本老子《道德經》,第56章,正文總計66個漢字;
【七三】通行本老子《道德經》,第57章,正文總計88個漢字;
【七四】通行本老子《道德經》,第58章,正文總計70個漢字;
【七五】通行本老子《道德經》,第59章,正文總計64個漢字;
【七六】通行本老子《道德經》,第60章,正文總計48個漢字;
【七七】通行本老子《道德經》,第61章,正文總計82個漢字;
【七八】通行本老子《道德經》,第62章,正文總計80個漢字;
【七九】通行本老子《道德經》,第63章,正文總計79個漢字;
【八一】通行本老子《道德經》,第64章,正文總計125個漢字;
【八二】通行本老子《道德經》,第65章,正文總計69個漢字;
【八三】通行本老子《道德經》,第66章,正文總計76個漢字;
【八四】通行本老子《道德經》,第67章,正文總計99個漢字;
【八五】通行本老子《道德經》,第68章,正文總計43個漢字;
【八六】通行本老子《道德經》,第69章,正文總計54個漢字;
【八七】通行本老子《道德經》,第70章,正文總計47個漢字;
【八八】通行本老子《道德經》,第71章,正文總計28個漢字;
【八九】通行本老子《道德經》,第72章,正文總計45個漢字;
【九一】通行本老子《道德經》,第73章,正文總計64個漢字;
【九二】通行本老子《道德經》,第74章,正文總計59個漢字;
【九三】通行本老子《道德經》,第75章,正文總計53個漢字;
【九四】通行本老子《道德經》,第76章,正文總計57個漢字;
【九五】通行本老子《道德經》,第77章,正文總計79個漢字;
【九六】通行本老子《道德經》,第78章,正文總計64個漢字;
【九七】通行本老子《道德經》,第79章,正文總計40個漢字;
【九八】通行本老子《道德經》,第80章,正文總計75個漢字;
【九九】通行本老子《道德經》,第81章,正文總計57個漢字。

我們抄錄的老子《道德經》通行本,九九八十一章,各章正文總計5287個漢字。

(二)洛書方陣
下面介紹的九階幻方,出自一位洋人。洋人學習、研究中國文化,也是一把好手。數表中所包含的構造方法,非常著名,適合所有奇數階的情形,因而廣為流傳。
中國人,自古以來,喜歡在道術承傳中採用歌訣。洋人的幻方成果,回傳中國,又被咱們中國人變成了幾句歌訣。
一居上行正中央,依次斜填切莫忘;
上出框時放下填,右出框時左邊放;
排重便在下格填,右上排重一個樣。

47,58,69,80,01,12,23,34,45;
57,68,79,09,11,22,33,44,46;
67,78,08,10,21,32,43,54,56;
77,07,18,20,31,42,53,55,66;
06,17,19,30,41,52,63,65,76;
16,27,29,40,51,62,64,75,05;
26,28,39,50,61,72,74,04,15;
36,38,49,60,71,73,03,14,25;
37,48,59,70,81,02,13,24,35。

(1)行和計算
第一行,和為47+58+69+80+01+12+23+34+45=369;
第二行,和為57+68+79+09+11+22+33+44+46=369;
第三行,和為67+78+08+10+21+32+43+54+56=369;
第四行,和為77+07+18+20+31+42+53+55+66=369;
第五行,和為06+17+19+30+41+52+63+65+76=369;
第六行,和為16+27+29+40+51+62+64+75+05=369;
第七行,和為26+28+39+50+61+72+74+04+15=369;
第八行,和為36+38+49+60+71+73+03+14+25=369;
第九行,和為37+48+59+70+81+02+13+24+35=369。

(2)列和計算
第一列,和為47+57+67+77+06+16+26+36+37=369;
第二列,和為58+68+78+07+17+27+28+38+48=369;
第三列,和為69+79+08+18+19+29+39+49+59=369;
第四列,和為80+09+10+20+30+40+50+60+70=369;
第五列,和為01+11+21+31+41+51+61+71+81=369;
第六列,和為12+22+32+42+52+62+72+73+02=369;
第七列,和為23+33+43+53+63+64+74+03+13=369;
第八列,和為34+44+54+55+65+75+04+14+24=369;
第九列,和為45+46+56+66+76+05+15+25+35=369。

(3)斜線計算
主對角線,和為47+68+08+20+41+62+74+14+35=369;
副對角線,和為45+44+43+42+41+40+39+38+37=369。

計算表明,這一數表,是一個標準的九階幻方。觀察數表,可知{01,41,81}的排列居中,規規整整。我們對此非常滿意,因而選擇了洋人的這一幻方成果。

(三)章節排列
第47章,第58章,第69章,第80章,第01章,第12章,第23章,第34章,第45章;
第57章,第68章,第79章,第09章,第11章,第22章,第33章,第44章,第46章;
第67章,第78章,第08章,第10章,第21章,第32章,第43章,第54章,第56章;
第77章,第07章,第18章,第20章,第31章,第42章,第53章,第55章,第66章;
第06章,第17章,第19章,第30章,第41章,第52章,第63章,第65章,第76章;
第16章,第27章,第29章,第40章,第51章,第62章,第64章,第75章,第05章;
第26章,第28章,第39章,第50章,第61章,第72章,第74章,第04章,第15章;
第36章,第38章,第49章,第60章,第71章,第73章,第03章,第14章,第25章;
第37章,第48章,第59章,第70章,第81章,第02章,第13章,第24章,第35章。

(四)字數方陣
036,070,054,075,059,049,088,061,040;
088,043,040,039,049,078,038,039,039;
099,064,050,069,071,071,039,091,066;
079,049,026,132,117,073,052,081,076;
025,044,045,075,095,072,079,069,057;
067,091,058,021,072,080,125,053,045;
047,086,134,080,082,045,059,042,097;
056,129,064,048,028,064,067,094,085;
050,040,064,047,057,088,081,047,043。

(五)縱橫求和
(1)列和計算
第一列,和為036+088+099+079+025+067+047+056+050=547;
第二列,和為070+043+064+049+044+091+086+129+040=616;
第三列,和為054+040+050+026+045+058+134+064+064=535;
第四列,和為075+039+069+132+075+021+080+048+047=586;
第五列,和為059+049+071+117+095+072+082+028+057=630;
第六列,和為049+078+071+073+072+080+045+064+088=620;
第七列,和為088+038+039+052+079+125+059+067+081=628;
第八列,和為061+039+091+081+069+053+042+094+047=577;
第九列,和為040+039+066+076+057+045+097+085+043=548。
總和為547+616+535+586+630+620+628+577+548=5287。

(2)行和計算
第一行,和為036+070+054+075+059+049+088+061+040=532;
第二行,和為088+043+040+039+049+078+038+039+039=453;
第三行,和為099+064+050+069+071+071+039+091+066=620;
第四行,和為079+049+026+132+117+073+052+081+076=685;
第五行,和為025+044+045+075+095+072+079+069+057=561;
第六行,和為067+091+058+021+072+080+125+053+045=612;
第七行,和為047+086+134+080+082+045+059+042+097=672;
第八行,和為056+129+064+048+028+064+067+094+085=635;
第九行,和為050+040+064+047+057+088+081+047+043=517。
總和為532+453+620+685+561+612+672+635+517=5287。

(六)黃金分割
我們用Ω表示黃金比率,先建立部分與總體之間的關係式,然後解出Ω的值。控制範圍為0.617<Ω<0.619。如此,誤差一般在千分之一以內。

(1)行的結構
①第一行+第二行+第三行+第六行+第七行+第八行+第九行=總和×Ω×Ω×2,第二層次黃金分割
驗算:第一行+第二行+第三行+第六行+第七行+第八行+第九行
=532+453+620+612+672+635+517=4041,總和=5287,
Ω×Ω=4041÷2÷5287=0.3821……
然後開平方,解出Ω=0.6181……

②第四行+第五行=總和×Ω×Ω×Ω,第三層次黃金分割
驗算:第四行+第五行
=685+561=1246,總和=5287,
Ω×Ω×Ω=1246÷5287=0.2356……
然後開立方,解出Ω=0.6176……

③第一行+第二行+第三行+第四行+第五行+第七行+第九行=總和×Ω×Ω×2,第二層次黃金分割
驗算:第一行+第二行+第三行+第四行+第五行+第七行+第九行
=532+453+620+685+561+672+517=4040,總和=5287,
Ω×Ω=4040÷2÷5287=0.3820……
然後開平方,解出Ω=0.6181……

④第六行+第八行=總和×Ω×Ω×Ω,第三層次黃金分割
驗算:第六行+第八行
=612+635=1247,總和=5287,
Ω×Ω×Ω=1247÷5287=0.2358……
然後開立方,解出Ω=0.6178……

⑤第四行+第五行+第六行+第八行=總和×Ω×Ω×Ω×2,第三層次黃金分割
驗算:第四行+第五行+第六行+第八行
=685+561+612+635=2493,總和=5287,
Ω×Ω×Ω=2493÷2÷5287=0.2357……
然後開立方,解出Ω=0.6177……

⑥第一行+第二行+第三行+第七行+第九行=總和×Ω×Ω+總和×Ω×Ω×Ω×Ω,第二、四層次黃金分割
驗算:第一行+第二行+第三行+第七行+第九行
=532+453+620+672+517=2794,總和=5287,
Ω×Ω+Ω×Ω×Ω×Ω=2794÷5287=0.5284……
這是一個四次方程,解出Ω=0.6183……

(2)列的結構
①第一列+第三列+第四列+第六列+第七列+第八列+第九列=總和×Ω×Ω×2,第二層次黃金分割
驗算:第一列+第三列+第四列+第六列+第七列+第八列+第九列
=547+535+586+620+628+577+548=4041,總和=5287,
Ω×Ω=4041÷2÷5287=0.3821……
然後開平方,解出Ω=0.6181……

②第二列+第五列=總和×Ω×Ω×Ω,第三層次黃金分割
驗算:第二列+第五列=616+630=1246,總和=5287,
Ω×Ω×Ω=1246÷5287=0.2356……
然後開立方,解出Ω=0.6176……

③第一列+第二列+第三列+第四列+第五列+第八列+第九列=總和×Ω×Ω×2,第二層次黃金分割
驗算:第一列+第二列+第三列+第四列+第五列+第八列+第九列
=547+616+535+586+630+577+548=4039,總和=5287,
Ω×Ω=4039÷2÷5287=0.3819……
然後開平方,解出Ω=0.6180……

④第六列+第七列=總和×Ω×Ω×Ω,第三層次黃金分割
驗算:第六列+第七列=620+628=1248,總和=5287,
Ω×Ω×Ω=1248÷5287=0.2360……
然後開立方,解出Ω=0.6180……

⑤第二列+第五列+第六列+第七列=總和×Ω×Ω×Ω×2,第三層次黃金分割
驗算:第二列+第五列+第六列+第七列
=616+630+620+628=2494,總和=5287,
Ω×Ω×Ω=2494÷2÷5287=0.2358……
然後開立方,解出Ω=0.6178……

⑥第一列+第三列+第四列+第八列+第九列=總和×Ω×Ω+總和×Ω×Ω×Ω×Ω,第二、四層次黃金分割
驗算:第一列+第三列+第四列+第八列+第九列
=547+535+586+577+548=2793,總和=5287,
Ω×Ω+Ω×Ω×Ω×Ω=2793÷5287=0.5282……
這是一個四次方程,解出Ω=0.6182……

總體而言,我們觀察到:行與列,包含有如下兩種不同的模式。
總和
=總和×Ω×Ω×2+總和×Ω×Ω×Ω
=總和×Ω×Ω×Ω×2+(總和×Ω×Ω+總和×Ω×Ω×Ω×Ω)
依照前面短文中的術語,這是一個標準黃金方陣。

 

添加新評論

今日頭版

今日神州