开平方,取对数:拿破仑时代炮兵学员的必修课

B站影视 日本电影 2025-06-15 07:47 3

摘要:1632年出版的西班牙兵书《军事准则、命令与战队队形》(Preceptos militares, orden, y formacion de esquadrones)曾提到过一个非常有意思的开平方算法。

1632年出版的西班牙兵书《军事准则、命令与战队队形》(Preceptos militares, orden, y formacion de esquadrones)曾提到过一个非常有意思的开平方算法。

那年头的西班牙军队长矛手有两种方阵(quadro,写成现代西语是cuadro,不是tercio,也不是esquadron/escuadrón)。

一种叫人方阵(quadro de gente),一种叫地方阵(quadro de terreno)。

所谓人方阵,就是将a名长矛手排成√a伍√a列,这样,每伍、每列人数都相等。

比如说,100人的队伍,就列成左右10伍,前后10列。

所谓地方阵,则是将a名长矛手排成b伍c列,满足a=b×c且3b=7c。在此状况下,由于每名长矛手横向占地为3尺,纵向占地为7尺,那么这a名长矛手列队完毕后前后为7c尺,左右为3b尺,整个队形前后左右占地恰好相等。

比如说,100人的队伍,就先是100×3÷7,取整得42,然后42开平方取整为6,得出应当排成前后6列,左右16个伍(不要问我剩下那4个人怎么办,我也不知道)。

问题自然来了,100这种方便的小小平方数自然可以口算,大数字怎么办?

所以,这本兵书一开始就教了教如何手动开平方,而且是个乍看起来几乎没有规律可循的数:21178404。

从第3叶到第5叶,该书依次给出了5个演算步骤(以及1个示范的废步骤,这里就不提了),并给出了相应说明。

换成现代人能看懂的解读方式,那就是。

第一步,点位数,两位两位地点,分出21178404里的21、17、84、04。

第二步,21估测平方根,得4,记上千位数字4和 21−4×4 后余下的5。

第三步,上一步余下的5结合后两位17得517,4乘2得8,而后就要口算出哪个 x 能够令十位数为8,个位数为 x 的两位数乘 x 后最接近517但又不能超过517,易知该数字为6,于是,记上百位数字6和 517−86×6 后余下的1。

至于这里为什么突兀地在5和1之间冒出了一个3,那其实是拆了一下计算过程, 将 517−86×6=1 写成了51−8×6=3,37−6×6=1 。

第四步,同理,余下的1结合84得184,46乘2得92,要想让百位数9,十位数2,个位数 x的三位数乘 x后不超过184,只能令 x为0,故十位数为0,余下184。

第五步,同理,18404=9202*2,得个位数为2。

至此手动开方结束。

当然,平时算算练练脑子也就罢了,急用的时候还是有计算尺能够帮忙的,那就一目了然了。

到了拿破仑上学那阵子,裴蜀(Bézout)编的王家炮兵军官数学课本里依然一如既往地教人徒手开平方。

此时的徒手开平方算式和西班牙兵书思路相同,但表述就要简洁明快得多,比如下面这个徒手开87567平方至小数点后三位,便在一个式子里直接开出了295.917。

补充成下图形式或许更容易看懂。

除此之外,当时法国学员手里还有了一个好工具:对数。

只消一张对数表在手,开平方,开立方也罢,就都就成了纯粹的四则运算和查表。

比如下方的炮兵应用题算例,已知24磅实心弹直径为5寸5线4点或5.444寸,求12磅实心弹直径。

这里顺便一提,寸(pouce)、线(ligne)、点(point)都是法国当时的旧制长度单位,具体换算关系为1寸=12线=144点=2.707厘米。

至于磅(livre),当时常用的法磅大约是489.5克,比英磅重一些,不过,法军12磅炮用的实心弹其实并不是12磅整,而是12.25磅,折算下来精确到小数点后一位恰好是6.0千克。

当然,这里的应用题自然不会考查如此生僻的知识点,我们只需要按照12磅和24磅按部就班计算即可。

实心弹可以视为铁球,于是这里实际上就是问已知24磅铁球直径为5.444寸,求12磅铁球直径。

换句话说,就是要用2的立方根去除5.444。

计算方法此时已经相当简单粗暴,当然,裴蜀课本里跳过了一些他认为毋庸赘述的东西,所以这里我还是稍微补充一下。

先查5444的常用对数,得3.7359181,故5.444取对数为0.7359181,乘3后得2.207754,减去2的对数0.3010300,得1.906724。

1.906724除以3,得0.635575,查表知,最接近10的3.635575次幂的是10的3.6355843次幂4321,则10的0.635575次幂约为4.321。

即12磅实心弹直径4.321寸,约合4寸3线10点。

来源:古斯塔夫real

相关推荐