کاشانی-مفتاح الحساب

Download Report

Transcript کاشانی-مفتاح الحساب

‫‪‬جیب ‪:‬‬
‫نصف وتر یک قوس را جیب نصف آن قوس نامند‪.‬در شکل زیر‬
‫‪ AD‬جیب قوس ‪ AC‬است (‪ C‬وسط قوس ‪ AB‬و‪ D‬وسط پاره خط‬
‫‪ AB‬است)‪.‬‬
‫درمحاسبات اصطالح جیب با آنچه امروزه ‪ sinus‬مینامیم متفاوت‬
‫است‪.‬در واقع جیب هرقوس شصت برابر سینوس آن قوس میباشدو‬
‫به همین دلیل امروزه جیب قوس ‪ a‬را با عالمت ‪( Sin a‬با‬
‫‪S‬بزرگ) و سینوس آنرابا عالمت ‪( sin a‬با ‪ s‬کوچک‬
‫)مینویسند‪.‬‬
‫‪Sin a = 60 x sin a‬‬
‫‪C‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪D‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫سهم ‪:‬‬
‫عمود خارج از وسط یک قوس به وتر آن را بعضی سهم آن قوس و‬
‫بیشترریاضیدانان سهم نصف آن قوس مینامند‪.‬‬
‫اهلیجی‪:‬‬
‫عبارت است از سطح محصور بین دو قوس متساوی کوچکتر از‬
‫نیمدایره و متعلق به دو دایره متساوی‪.‬‬
‫شلجمی ‪:‬‬
‫یعنی سطح محصور بین دو قوس متساوی بزرگتر از دو نیمدایره و‬
‫متعلق به دو دایره متساوی‪.‬‬
‫اهلیجی‬
‫شلجمی‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫حلقه مسطحه ‪:‬‬
‫سطح محصور بین دو دایره متحدالمرکز (=تاج)‪.‬‬
‫هاللی و نعلی ‪:‬‬
‫سطح محصور بین دو قوس دایره که از نیمدایره بیشتر نباشد(متعلق‬
‫به دو دایره متقاطع خواه مسا وی و خواه نامتساوی) وتحدب آنها در‬
‫یک جهت باشد هاللی نامیده میشود‪.‬اگر دو قوس مذکور از نیمدایره‬
‫بیشتر باشند شکل نعلی نامیده میشود‪.‬‬
‫هاللی‬
‫نعلی‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫ضلع الکره‪:‬‬
‫آنچه امروزه قاچ کروی مینامند یعنی جسم محصور بین سطح کره و‬
‫سطوح دو نیمدایره عظیمه آن‪.‬‬
‫باب سوم از مقاله چهارم مفتاح الحساب مربوط به چندضلعی های‬
‫منتظم است‪.‬کاشانی قطر دایره محاطی چند ضلعی منتظم را قطر‬
‫اقصر و قطر دایره محیطی آن را قطر اطول چند ضلعی منتظم نامیده‬
‫است و برای محاسبه شعاع دایره محاطی (‪ )r‬و شعاع دایره محیطی‬
‫)‪ (R‬بر حسب ضلع چند ضلعی )‪ (a‬و عده اضالع آن )‪ (n‬دستور‬
‫هایی داده است که با عالئم و اصطالحات کنونی به صورت زیر در‬
‫می آید‬
‫‪a‬‬
‫‪R‬‬
‫‪r‬‬
‫‪180‬‬
‫‪n‬‬
‫‪180‬‬
‫‪n‬‬
‫=‪R‬‬
‫‪2 sin‬‬
‫‪cotg‬‬
‫‪a‬‬
‫‪2‬‬
‫=‪r‬‬
‫و برای محاسبه مساحت )‪ (S‬چند ضلعی منتظم از رابطه ‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫استفاده کرده و مقدار‬
‫‪180‬‬
‫‪n‬‬
‫‪4‬‬
‫‪cotg‬‬
‫=‬
‫‪180‬‬
‫‪n cotg‬‬
‫‪S‬‬
‫‪a‬‬
‫‪n‬‬
‫‪4‬‬
‫را برای مثلث متساوی االظالع و پنج ضلعی و شش ضلعی و هفت‬
‫ضلعی و هشت ضلعی و نه ضلعی و ده ضلعی و دوازده ضلعی و‬
‫پانزده ضلعی و شانزده ضلعی منتظم هم در دستگاه شمارشصتگانی‬
‫وهم اعشاری که خود مخترع آنها است حساب کرده تا برای محاسبه‬
‫‪2‬‬
‫‪a‬‬
‫مساحت ‪ S‬مربع ضلع را در اعداد مذکور ضرب کنند‪.‬‬
‫‪ ‬عالوه بر این در مورد بعضی از چند ضلعی های منتظم روابطی‬
‫را که ما بین ضلع )‪ (a‬و مساحت )‪ (S‬و شعاع دایره محاطی‬
‫)‪ (r‬برقرار است به دست میدهد تا بتوان آنها را از روی‬
‫یکدیگر حساب کرد و گاهی هر یک از این روابط را به چند شکل‬
‫بیان میکنند‪.‬‬
‫مثال در مثلث متساوی االضالع‬
‫و‬
‫‪h4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪a‬‬
‫‪S  3  ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3a 4‬‬
‫‪h‬‬
‫‪4‬‬
‫طول ارتفاع‬
‫‪‬‬
‫کاشانی برای محاسبه مساحت مثلث غیر مشخص و استخراج بعضی‬
‫از ابعاد آن بر حسب ابعاد دیگر ‪ ,‬دستور هایی می دهد که اگر‬
‫اضالع مثلث را ‪ a,b,c‬و شعاع دایره محاطی آن را ‪ r‬و ارتفاع‬
‫نظیر آن راس ‪ A‬را‪ AH=ha‬و مساحت مثلث را ‪ S‬و نصف محیط‬
‫آن را ‪ P‬بنامیم آنها را به صورتهای زیر می توان نوشت‬
‫)‪p( p  a)( p  b)( p  c‬‬
‫‪S‬‬
‫)‪r (a  b  c‬‬
‫‪S‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ha  c sin B‬‬
‫اگر اضالع مثلث معلوم باشند و بخواهیم فاصله پای ارتفاع ‪ AH‬را مثال از راس‬
‫‪ B‬پیدا کنیم ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪a c b‬‬
‫‪BH ‬‬
‫‪2a‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪A‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪ha‬‬
‫‪C‬‬
‫‪H‬‬
‫‪B‬‬
‫‪a‬‬
‫(این همان دستور معروف ‪ b2  a 2  c 2  2ac cos B‬است که در آن به جای ‪c cos B‬‬
‫مقدار ‪ BH‬قرار گرفته است)‬
‫اگر یک ضلع )‪ (c‬و دو زاویه از مثلث مشخص باشد واضح است‬
‫که زاویه سوم نیز معلوم است و‬
‫‪c sin A‬‬
‫‪a‬‬
‫‪sin C‬‬
‫‪a sin B‬‬
‫‪b‬‬
‫‪sin C‬‬
‫( و اینها در واقع همین دستور کلی اند‪:‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪c‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪sin A sin B sin C‬‬
‫)‬
‫و اگر دو ضلع ‪ b , c‬و زاویه بین آنها معلوم باشند و بخواهیم‬
‫ضلع دیگر را حساب کنیم‪a 2  (b  c cos A)2  c 2 sin 2 A :‬‬
‫و این نیز همان دستور‪ a 2  b2  c 2  2bc cos A‬است که اگر ‪A‬‬
‫منفرجه باشدعالمت ‪  2bc cos A‬مثبت می شود‪.‬‬
‫‪bc cos A‬‬
‫‪r ‬‬
‫‪abc‬‬
‫را از خود می شماردو‬
‫کاشانی دستور‬
‫)‪r (a  b  c‬‬
‫‪S ‬‬
‫برای محاسبه مساحت مثلث دستور‬
‫‪2‬‬
‫را ذکر می کندو عجیب است که این دو دستور را با هم‬
‫‪1‬‬
‫‪S‬‬
‫‪‬‬
‫مقایسه نمی کند تا دستور کلی ‪bc sin A‬‬
‫را‬
‫‪2‬‬
‫بدست آورد‪.‬‬
‫نگاهی به مقاله پنجم مفتاح الحساب‪:‬‬
‫باب اول مقاله پنجم درباره جبر و مقابله و مشتمل بر ده فصل است‪.‬در‬
‫فصل اول اصطالحات وعلم جبر و مقابله تعریف می شوند‪.‬‬
‫‪ ‬اصطالحات‪:‬‬
‫مسئله الجبریه = معادله‬
‫متعادالن = دو طرف معادله‬
‫استثناء = جمله منفی‬
‫زاید = مثبت‬
‫ناقص = منفی‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫جبر و مقابله ‪:‬‬
‫علم به قانونی است که بوسیله آن بسیاری از مجهوالت عددی از‬
‫معلومات مخصوص با روش ویژه ای شناخته می شود‪.‬‬
‫معنی جبر‪:‬‬
‫اگر در یک طرف معادله یا هر دو طرف آن جمله کم کردنی(‬
‫استثناء ) وجود داشته باشد آن را حذف می کنیم و مثل آن را به‬
‫طرف دیگر می افزاییم و مانده یک طرف را با مجموع طرف دیگر‬
‫معادل می کنیم و این معنی جبر است‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫مثال‪ :‬معادله ‪ x  2 x  15‬پس از عمل جبر می شود‪:‬‬
‫‪x  15  2 x‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫معنی مقابله ‪:‬‬
‫اگر یک جمله در هر دو طرف معادله مشترک باشد آن جمله را از‬
‫دو طرف معادله حذف می کنیم و این معنی مقابله است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫معنی اعمال رد و تکمیل ‪:‬‬
‫اگر در یکی ازدو طرف معادله ضریب جمله بزرگترین درجه‬
‫بزرگتر از یک ( یا کوچکتر از یک) باشد دو طرف معادله را به آن‬
‫ضریب تقسیم ( یا در عکس آن ضریب ضرب ) می کنیم تا ضریب‬
‫بزرگترین درجه مساوی با یک شود‪ .‬اگر ضریب مذکور بزرگتر از‬
‫یک باشد عمل را“ رد“ و اگر کوچکتر از یک باشد عمل را‬
‫” تکمیل“ می نامند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫مثال رد‪:‬‬
‫معادله ‪ 10x  30‬‬
‫‪2‬‬
‫‪5x‬‬
‫پس از عمل رد چنین می شود‪:‬‬
‫‪x  2x  6‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫مثال تکمیل‪:‬‬
‫معادله ‪ 7‬‬
‫‪1 2‬‬
‫‪x  5x‬‬
‫پس از عمل تکمیل چنین می شود‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪x  10x  14‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫در فصلهای دوم و سوم این باب کاشانی قاعده جمع و تفریق کثیر الجمله ها را‬
‫بیان می کند و در فصل چهارم آن به بیان قاعده ضرب کثیرالجمله ها می‬
‫پردازد و مثال حاصلضرب‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 3‬‬
‫‪ 3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ x  x  2x  5   x  2x  x  4‬‬
‫‪x‬‬
‫‪‬‬
‫را مساوی با‬
‫‪4‬‬
‫‪x  x  x  6 x  11x  15 x  19 ‬‬
‫‪x‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪6‬‬
‫می یابد و برای این کار جدولی تشکیل می دهد که با عالئم کنونی معادل است با‪:‬‬
‫مضروب‬

x
1
x
2
x x
2
4
x
5
2x 5
4x
6
4
x
4 x  4x
2
x

3
5
2x
x
2x
10x
5x
3
2
x
2
2x
x
2
3
 8 x  20  4
2  5x  x
 2x
3
4
1 3
 3
2
2
x

x

2
x

5


 x  2x  x  4
x

3

x 6  x 5  x 4  6 x 3  11x 2  15 x  19 
‫مضروب فیه‬
 x  2x
4
x
2
4
x
‫‪‬‬
‫در فصل نهم همین باب کاشانی حل معادالتی از قبیل‬
‫‪ axn2  bxn1  cxn  0‬‬
‫را به حل معادله درجه دوم منجر می کند‪.‬مثال حل معادله ‪6 x 2  8 x 4  x 5‬‬
‫را به حل معادله ‪ 6  8 x  x 2‬مبدل می سازد بدون آنکه از ریشه ‪x  0‬‬
‫معادله مذکور گفتگو کند‪.‬‬
‫‪ ‬در فصل دهم این باب معادالتی از قبیل ‪ axn  bxm‬را مورد بحث‬
‫قرار میدهد و میگوید انواع معادالت بیشمار است و قاعده ای از خود‬
‫برای حل آنها بیان می کند و آن قاعده این است‪:‬‬
‫اگر ‪ n  m‬باشد داریم‪:‬‬
‫و از آنجا‬
‫‪b‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪nm‬‬
‫‪nm‬‬
‫‪x‬‬
‫‪x‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫مثال ‪:‬‬
‫حل معادله ‪ 64x 2  4 x6‬داریم ‪ 16  x 4‬پس ‪. x  2‬البته‬
‫کاشانی صفر و ‪  2‬ریشه منفی را در نظر نمی گیرد‪.‬‬
‫مطلب جالب توجه آنکه در کاشانی در ضمن حل معادله ‪40  5 x 3‬‬
‫می گوید ‪ 40‬را بر ‪ 5‬تقسیم می کنیم میشود ‪ 8‬و کعب آن را‬
‫میگیریم ‪ ,‬زیرا تفاضل بین درجات عدد و قوه سوم ‪ 3‬است‪.‬یعنی در‬
‫‪0‬‬
‫‪3‬‬
‫(‬
‫‪40‬‬
‫)‬
‫‪‬‬
‫‪5‬‬
‫‪x‬‬
‫و درجه مقدر ثابت ‪ 40‬را‬
‫واقع کاشانی میگوید‬
‫صفرمی داند یعنی در اینجا صفر را به منزله قوه عدد ثابت چهل‬
‫محسوب داشته و صفر را جزو اعداد به حساب آورده است ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫باب دوم از مقاله پنجم مفتاح الحساب درباره استخراج مجهول به‬
‫طریق حساب خطاین است‪.‬کاشانی این روش را در صورتی بکار‬
‫می برد که حل مساله به یک معادله درجه اول منتهی شود‪.‬یعنی‬
‫معادله مساله به صورت ‪ ax  b  c‬در آید‪ ,‬اما اگر استخراج‬
‫مجهول منجر به ضرب کردن مجهول در خودش ویا تقسیم مجهول‬
‫بر خودش شود ویا به استخراج جذر یا کعب یا امثال آنها احتیاج پیدا‬
‫شود دیگر این روش را نمیتوان به کار بست‪.‬‬
‫خالصه این روش با عالئم واصطالحات کنونی این است که برای‬
‫حل معادله ‪ ax  b  c‬دو عدد دلخواه مختلف ‪ x1‬و‪ x2‬را در‬
‫معادله به جای ‪ x‬می گذاریم ‪.‬اگر یکی از این دو عدد در معادله‬
‫صدق کند که همان عدد جواب مساله است واگرنه‪:‬‬
‫خواهیم داشت‪:‬‬
‫(‪ c  d1 )1‬‬
‫(‪)2‬‬
‫‪ax1  b‬‬
‫‪ax2  b  c  d 2‬‬
‫و ‪ d1‬را خطای اول و ‪ d 2‬را خطای دوم می نامند‪.‬‬
‫اگر دو طرف معادله ‪ ax  b  c‬را به ترتیب از دو طرف‬
‫معادالت (‪ )1‬و (‪ )2‬کم کرده و حاصلها را بر هم تقسیم کنیم حاصل‬
‫می شود‪:‬‬
‫‪x1  x d1‬‬
‫‪‬‬
‫‪x2  x d 2‬‬
‫و از آنجا ریشه معادله بدست می آید‪:‬‬
‫‪x1d 2  x2 d1‬‬
‫‪x‬‬
‫‪d 2  d1‬‬
‫‪‬‬
‫البته چون کاشانی فقط اعداد مثبت را در نظر می گیرد و می گوید‬
‫که اگر هر دو خطا بر ‪ c‬اضافه یا هر دو کم شوند(یعنی اگر ‪ d1‬و‪d 2‬‬
‫هر دو مثبت و یا هر دو منفی باشند)برای یافتن ریشه معادله باید‬
‫تفاضل حاصلضربهای ‪ x1 d 2‬و ‪ x2 d1‬را بر تفاضل ‪ d1‬و ‪ d 2‬تقسیم‬
‫کرد‪ .‬اما اگر یکی از خطاها بر ‪ c‬اضافه و دیگری از آن کم‬
‫شود(یعنی ‪ d1‬و ‪ d 2‬مختلف العالمه باشند)برای یافتن ریشه معادله باید‬
‫مجموع حاصلضرب های ‪ x1 d 2‬و ‪ x2 d1‬را بر مجموع ‪ d1‬و ‪d 2‬‬
‫تقسیم کرد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫باب سوم از مقاله پنجم مفتاح الحساب مختص به ایراد پنجاه قاعده‬
‫است که به قول کاشانی برای استخراج مجهوالت به کار می‬
‫آیند‪.‬مولف برای هیچیک از این قاعده ها برهان نیاورده و از این‬
‫پنجاه قاعده فقط چهار قاعده را از استنباطات خود می داند که‬
‫عبارتند از قاعده هفتم ‪ ,‬نهم ‪ ,‬پانزدهم‪ ,‬شانزدهم که ذیال به آنها‬
‫اشاره می کنیم‪.‬‬
‫‪‬‬
‫قاعده هفتم ‪ :‬همان دستور محاسبه جمله ‪ n‬ام و مجموع ‪ n‬جمله از‬
‫یک تصاعد حسابی است که اگر جمله اول تصاعد را‪ a‬و جمله‬
‫‪n‬ام را ‪ l‬و تفاضل ثابت (قدرنسبت) را ‪ d‬بنامیم به صورت زیر‬
‫در می آید‬
‫‪l  a  (n  1)d‬‬
‫) ‪n( a  l‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Sn ‬‬
‫‪‬‬
‫قاعده نهم‪:‬دستور محاسبه مجموع تضاعیف واحد یعنی ‪ n‬جمله از‬
‫یک تصاعد هندسی است که جمله اول آن واحد و قدر نسبت آن ‪2‬‬
‫باشد‪:‬‬
‫‪ 2 1‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n 1‬‬
‫‪1  2  2  2  2  ... 2‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫‪1  21  22  23  24  25  26  27  28  29  1  512 1  511‬‬
‫همین قاعده را کاشانی در قاعده پانزدهم تعمیم داده است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫قاعده پانزدهم‪:‬دستور محاسبه مجموع قوای متوالی یک عدد دلخواه است که‬
‫کاشانی آن را به صورتهای زیر بیان کرده‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪a‬‬
‫(‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪1‬‬
‫)‬
‫‪a‬‬
‫‪a‬‬
‫‪k‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪...‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪1‬‬
‫‪a 1‬‬
‫‪a 1‬‬
‫‪a 1‬‬
‫‪n‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫‪41  42  ... 45  1364‬‬
‫‪‬‬
‫‪p‬‬
‫کاشانی همین دستور را در موردی که عدد ‪ a‬کوچکتر از واحد و به شکل‬
‫‪q‬‬
‫باشد به صورت زیر در آورده است‪:‬‬
‫‪k‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫‪ p‬‬
‫‪(q n  p n ) p‬‬
‫‪1  q   (q  p)q n‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪n‬‬
‫‪3  3  3  3‬‬
‫)‪3(44  34 ) 3(256 81‬‬
‫‪13‬‬
‫‪       4‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪4  4  4  4‬‬
‫)‪4 (4  3‬‬
‫‪256‬‬
‫‪256‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪m‬‬
‫قاعده شانزدهم‪ :‬دستور محاسبه ‪ a‬وقتی ‪ m‬عددی بزرگ باشد و‬
‫‪8‬‬
‫نخواهیم قوای متوالی ‪ a‬را حساب کنیم‪.‬مثال کاشانی برای محاسبه ‪5‬‬
‫آن را به صورت زیر در می آورد‪:‬‬
‫‪5  [5 ] ] ]  [25 ] ]  [625 ]  390625‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2 2‬‬
‫‪2 2 2‬‬
‫‪8‬‬
‫و همچنین برای محاسبه ‪ 314‬می نویسد‪:‬‬
‫‪314  3248  32  (32 )2 [(32 )2 ]2  9  81 6561 4,782,969‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تبصره ‪ :1‬برخی قانونهای جالب توجه دیگر مربوط به محاسبه‬
‫مجموع سلسله ها نیز جزو این پنجاه قاعده هست ولی کاشانی آنها را‬
‫از خود نمیداند و چون هر جا قاعده ای از خود یافته به صراحت‬
‫متذکر شده است معلوم است که این قاعده ها را از دیگران اقتباس‬
‫کرده است و از جمله است دستور های زیر‪:‬‬
‫قاعده دهم‪:‬‬
‫‪n‬‬
‫‪2‬‬
‫)‪n(n  1‬‬
‫‪2 (k 1)k  1 2  2  3  ... (n 1)n  3 (n 1) 2‬‬
‫قاعده یازدهم‪:‬‬
‫‪(n  1)n  (n  1)n ‬‬
‫‪3 (k  2)(k 1)k  1 2  3  2  3 4  ... (n  2)(n 1)n  2  2 1‬‬
‫‪n‬‬
‫که مساوی است با‪:‬‬
‫)‪(n  2)( n  1)n(n  1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫قاعده دوازدهم‪ :‬محاسبه مجموع مربعات اعداد طبیعی از ‪ 1‬تا ‪:n‬‬
‫‪2n  1‬‬
‫)‪1 k  1  2  3  ... n  3 (1  2  ... n‬‬
‫که مساوی است با‪:‬‬
‫)‪n( n  1)( 2n  1‬‬
‫‪6‬‬
‫‪n‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫قاعده سیزدهم‪ :‬محاسبه مجموع مکعبات اعداد طبیعی از ‪ 1‬تا ‪n‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 k  1  2  ... n  (1  2  3  ... n)   1 k ‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪2‬‬
‫که مساوی است با‪:‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫)‪n (n  1‬‬
‫‪ n(n  1) ‬‬
‫‪ 2  ‬‬
‫‪4‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪‬‬
‫قاعده چهاردهم‪ :‬محاسبه مجموع قوای چهارم اعداد طبیعی از ا تا‬
‫‪:n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪k‬‬
‫‪‬‬
‫‪1‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 1‬‬
‫‪k‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪k‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪ 5‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫یعنی‪:‬‬
‫‪‬‬
‫)‪n ( n 1) n ( n 1)( 2 n 1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪6‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪k   ‬‬
‫)‪1 n ( n 1‬‬
‫‪5‬‬
‫‪2‬‬
‫‪n‬‬
‫‪4‬‬
‫‪1‬‬
‫این عبارت را می توان به صورت ساده زیر نوشت‪:‬‬
‫‪6 n 5 15 n 4 10 n 3  n‬‬
‫‪30‬‬
‫‪‬‬
‫‪n‬‬
‫‪4‬‬
‫‪k‬‬
‫‪1‬‬
‫‪‬‬
‫تبصره ‪:2‬قاعده پنجاهم درباره استخراج اعداد متحاب است‪.‬کاشانی‬
‫این اعداد را چنین تعریف می کند‪:‬‬
‫“عددهای متحاب اعدادی هستند که مجموع اجزای هر یک از آنها‬
‫مساوی با عدد دیگر باشد”‬
‫و باید دانست که اجزای هر عدد صحیح غیر اول اعدادی هستند که‬
‫آن عدد را می شمرند(یعنی آن عدد بر آنها قسمت پذیر است)و از آن‬
‫کوچکترند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫باب چهارم از مقاله پنجم مفتاح الحساب که تقریبا یک پنجم همه آن‬
‫کتاب را شامل است مشتمل بر ‪ 39‬مساله است که کاشانی آنها را با‬
‫جبر و مقابله یا بوسیله علم مفتوحات(یعنی حل کردن مسائل حساب‬
‫بدون استفاده از معادالت جبری) و یا با قاعده خطاین حل کرده و‬
‫خود در ابتدای آن گفته است که بعضی از آن مسائل را از کتاب‬
‫الفوائد البهائیه اقتباس کرده و آنها را با روشهای گوناگون حل کرده‬
‫است‪.‬‬
‫این باب در سه فصل است وفصل اول آن مشتمل بر ‪ 25‬مساله‬
‫است که به معادالت یک مجهولی یا چند مجهولی درجه اول یا دوم‬
‫یا به معادالت سیال منجر می شود‪.‬‬
‫به عنوان مثال در اینجا مساله یازدهم این باب را مرور می کنیم‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫مساله ‪:‬‬
‫می خواهیم عدد ‪ 10‬را به دو قسمت تجزیه کنیم به نحوی که مجموع‬
‫مربع قسمت اول و خود قسمت دوم یک مربع کامل باشد‪.‬‬
‫حل‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫اگر قسمت اول را ‪ x‬بنامیم ناچار باید قسمت دوم به صورت ‪2 xy  y‬‬
‫‪2‬‬
‫باشد تا وقتی با ‪ x‬جمع میشود مربع کامل باشد در این صورت داریم‪:‬‬
‫‪x  (2xy  y )  10‬‬
‫‪2‬‬
‫و از آنجا ‪:‬‬
‫‪10  y‬‬
‫‪x‬‬
‫‪1 2 y‬‬
‫‪2‬‬
‫و این یک معادله سیال است یعنی یک معادله است و دو مجهول و‬
‫بنابراین ممکن است جوابهای متعدد داشته باشد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫چون در اینگونه معادالت معموال جوابهای صحیح یا منطق مثبت مد‬
‫نظر است اگر ‪2‬بخواهیم جوابهای صحیح مثبت را بیابیم با در نظر‬
‫گرفتن رابطه ‪ x  10  y‬باید اوال‪ y 2‬از ‪ 10‬کوچکتر باشد یعنی ‪y‬‬
‫‪1 2 y‬‬
‫‪2‬‬
‫مساوی با ‪ 1‬یا ‪ 2‬یا ‪ 3‬باشد و ثانیا ‪ 10  y‬بر ‪ 1 2 xy‬قسمت پذیر‬
‫‪2‬‬
‫‪x‬‬
‫‪‬‬
‫(‬
‫‪2‬‬
‫‪xy‬‬
‫‪‬‬
‫‪y‬‬
‫باشد‪ .‬با اندک دقت معلوم می شود که معادله ‪)  10‬‬
‫فقط‬
‫یک دستگاه جواب صحیح مثبت دارد که عبارتند از ‪:‬‬
‫‪x  3‬‬
‫‪‬‬
‫‪y 1‬‬
‫و در این صورت دو قسمت مطلوب عبارتند از‪:‬‬
‫و واضح است که ‪32  7  16  42‬‬
‫‪x3‬‬
‫و‬
‫‪2 xy  y 2  7‬‬
‫‪‬‬
‫اما اگر جوابهای کسری را هم بخواهیم ‪ ,‬کافی است که ‪10  y 2‬‬
‫‪6‬‬
‫مثبت باشد‪.‬مثال اگر ‪ y  2‬باشد حاصل می شود‬
‫‪5‬‬
‫‪x‬‬
‫و دو‬
‫قسمت مطلوب عبارتند از‬
‫‪6‬‬
‫‪x‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪5‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪44‬‬
‫‪2‬‬
‫‪xy‬‬
‫‪‬‬
‫‪y‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪5‬‬
‫‪‬‬
‫و واضح است که‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪16 2‬‬
‫‪5‬‬
‫و اگر‪ y  3‬باشد نتیجه می شود‬
‫عبارتند از‬
‫و واضح است که‪:‬‬
‫‪69‬‬
‫‪7‬‬
‫‪‬‬
‫‪22 2‬‬
‫‪7‬‬
‫‪44‬‬
‫‪5‬‬
‫‪1‬‬
‫‪7‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪6 2‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ x ‬و دو قسمت مطلوب‬
‫‪ x  17‬‬
‫‪‬‬
‫‪2 xy  y 2 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪69‬‬
‫‪7‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 2‬‬
‫‪7‬‬