为什么会有「四舍五入」的说法,而不是「五家六所得」?
中国公元前2世纪的《淮南子》一书,用12整数表示一两件乐器的长度。书中假设琵琶长度为81,所以…,钟7 2(2/4)取为43;……;吕中59(2039/2187)造60;这些通过四舍五入写成整数。
《九章算术》也采用“四舍五入”的方法。用比例法求各县应出的车辆时,因为车辆是整数,所以用四舍五入的方法处理计算结果。
公元237年,三国魏国的杨威编著《风景初历》时,就已经明确记载了这种圆整法:“法过半则一行,弃不足半。”这里的方法指的是分母,意思是分子超过分母一半的分数可以进入1,否则丢弃。
公元604年《皇帝历》出现后,四舍五入的方法更加准确:“一大半是时间,下面是撤退,匹配前撤退强,匹配后前进弱。”在《皇帝历》中,如果进或退一个地方,一般会在这个数字后面写一个“强”或“弱”字,表示比这个好。
计算近似值时除了四舍五入还有其他方法。《九章算术》中出现过一些平方根和逼近的公式,但这个公式误差较大。《孙子兵法》采用了新的近似计算公式,《五经算术》和《张秋俭兵法》提出了更为精确的近似计算公式,即加法算法公式。印度的处方方法与中国基本相似,但比中国晚了500多年。
在西方,近似值的算法要从欧几里德的除法率说起。它利用强弱之比来计算近似值,但他的算法在我国南北朝时期已经被何承天独立使用,只比欧几里得的晚了几百年。
另外,插值这种计算近似值的方法也是中国最早发现的。插值主要用在函数中。用现代数学语言表达,已知自变量为X1时,函数f(x)对应的值为f (X1,X2,…Xn),f (x2) … f (xn)。求Xi和Xi+1之间函数值的方法叫内插法。如果Xn等距离变化,称为自变量等距离插值法;如果Xn按不等距离变化,则称为自变量不等距离插值。这种方法在《九章算术》的余缺篇有初步的应用,主要应用于解线性方程组,称为直线插值。
公元206年,数学家刘虹第一次明确提出了插值法,公元年,他提出了等间距二次插值公式,第一次将插值法从直线应用到曲线。这在《隋书·李志》中有明确记载。
公元27年,唐代天文学家和尚一行编著《大李岩法》时,经过仔细研究,发现太阳在黄道上的视运动速度并不均匀,而是时快时慢,以冬季的至日最快,然后逐渐减慢,平均速度在春分,夏季的至日最慢,夏季的至日后则相反。根据这个原理,他把一年分为四段,从秋分到冬季至日,冬季至日到春分是88.89天,从春分到夏季至日,从夏季至日到秋分是93.75天。在求太阳经度时,由于两个节气之间的时间是一个变量,他创造了自变量“不等时距二次内部操纵公式”。使用该公式,计算结果更加准确。
在欧洲,插值公式是由著名科学家牛顿提出的。最早见于1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中,所以西方称这个公式为“牛顿插值公式”。实际上,它比中国的刘卓插值法晚了1000多年。