中國宋元時期數學傢創造的一種開方和求高次方程數值解的方法。它由11世紀的賈憲首創,中經12世紀的劉益,到13世紀秦九韶最後完成。它與19世紀歐洲出現的霍納法的步驟以及現代數學中綜合除法的原理相同。

  賈憲增乘開方法 據楊輝《詳解九章演算法》記載,賈憲創造瞭增乘開平方法和增乘開立方法,它不是一次運用用賈憲三角中的系數,而是采用隨乘隨加的方法得到減根方程。如求x3=N的正根,先列開方式(1)“實上商置第一位得數,以上商乘下法,置廉,乘廉為方,除實訖”,如(2)。如除盡,則x1就是所求根。否則,“復以上商乘下法入廉,乘廉為方”,如(3)。“又乘下法入廉,其方一、廉二、下三退”,如(4)。(4)是以根的第二位得數x2為未知數的減根方程x233x1x22 + 3x12x2 = N - x13其圖示如下:

x1 x1 x1
N Nx31 Nx31 Nx31
x1 3x1 3x1
x1 2x1 3x1
下法 1 1 1 1
(1) (2) (3) (4)

再對(4)式重復上述步驟,直到求出所需要的答數。這種方法程序整齊,運算簡捷,既可以直接推廣到任意高次冪的開方,又可以運用到求高次方程的數值解。

  劉益的貢獻 劉益,中山(今河北定州)人,生活於12世紀,楊輝說:“劉益以勾股之術治演段鎖方,醉《議古根源》二百問,帶益隅開方,實冠前古”《算法通變本末》(卷上)。《議古根源》今已失傳,楊輝的著作裡保存瞭其中部分題目。祖沖之《綴術》失傳之後,直到賈憲,中國數學傢考慮的方程首項系數均為1,並且從未考慮過負系數方程。劉益首先打破瞭這個界限,考慮瞭許多含有“負方”或“益隅”(甚至首項系數不為1)即形如x2bx=c或−ax2bx=c的方程(abc均大於0),並創造瞭“益積術”和“減從術”解決之。這兩種方法尚不是增乘開方法,但首先考慮一般系數方程,是中國方程發展史上一項極其重要的成就。同時,劉益還首次認識到減根方程中有常數項或一次項系數變號的情況。

  秦九韶的正負開方術 秦九韶《數書九章》(1247)81個問題中有21個問題26個開方式用增乘開方法求正根。他在賈憲、劉益的基礎上,系統地總結瞭這一成就,又作瞭創新。在他之前出現的方程中,“實”都是正數,開方式相當於常數項在方程右端。秦九韶規定“實常為負”相當於方程中常數項與未知數系數放在一端,這樣正負相消,可以把增乘開方的隨乘隨加進行到底。開方式的其他系數不再有任何限制,可正可負,也可以是整數,也可以是小數。開方過程中,常數項一般越來越大,最後變成或接近於零。但有時會由負變正。他稱為“換骨”,而將全部開方過程稱為“開翻法某乘方”;有時常數項符號不變,但絕對值增大,他稱為“投胎”。如卷五“尖田求積”題的“開翻法三乘方”,該題需解方程−x4+763 200x2-40 642 560 000=0,其開方過程如下:

  當方程的根不是整數時,秦九韶用下列方法處理:

  ①“連枝同體術”,在a0x2a1=0中,若首項系數a0是非平方數,則進行

的代換,將首項系數變成1求解。

  ②命分法,求出根的整數部分,進行減根變換後,秦九韶以減根方程的方、廉,隅各數的和為分母,餘實為分子的分數表示根的非整數部分。

  ③繼續開方求十進小數。

  顯然,這些方法都是《九章算術》及其劉徽註有關思想的發展。

  李冶、朱世傑的貢獻 李冶、朱世傑的方程均由天元術得到,其未知數系數和常數項都可正可負,沒有“實常為負”的規定,這是一個很大的進步。李冶運用增乘開方法時,也考慮瞭常數項變號和絕對值增大的情況,在求│a0│≠1的一般二次方程的有理根時,李冶進行代換

求解。 朱世傑把這種方法推廣到求三次、四次方程的有理正根,有不可磨滅的功績。

  李銳等人的貢獻 入明以後四百多年間,增乘開方法和宋元許多重大數學成就一樣,無人通曉,幾乎成為絕學。清中葉編纂《四庫全書》後,中國古典數學受到重視,焦循汪萊李銳研究增乘開方法很有成就。汪萊討論瞭有正根與無正根的方程,正根與各系數正負號的關系。李銳更精辟地總結瞭正根與系數符號的關系法則,得到與R.笛卡兒同樣的結果。他還發現方程可能有負根,並用增乘開方法求負根,指出方程可能有重根,討論瞭方程次數與實根個數的關系,使中國方程論形成一門比較完整的學科。