贡院考棚里,晨光透过纸窗,落在楚时宴面前的考卷上。算学题的墨字格外醒目 ——“今有粮仓,下为圆台,上堆粟米成圆锥。圆台高五尺,上底径三尺,下底径五尺;圆锥高三尺,底径与圆台同。问此仓共可容粟米多少石?(注:每石粟米体积为二立方尺)”
周围的举子们刚读完题,就发出一阵低低的抽气声。有人掏出圆规在草稿纸上画圆,笔尖却抖个不停;有人用 “割补法” 试图将圆台补成圆柱,算到一半就皱起眉 —— 圆台上下底径不同,圆锥又斜堆在上面,古法里的 “近似算法” 根本算不准,稍不留意就会差出十几石。
楚时宴指尖捏着炭笔,目光落在考卷上的图形示意图。他记得古法算圆台体积,是用 “(上底面积 + 下底面积 + 根号下上底乘下底)× 高 ÷3”,误差常在一成以上;圆锥则是 “底面积 × 高 ÷3”,可实际堆粮时圆锥并非标准尖顶,误差更大。若用这两种方法算,最终答案怕是要差出三十石,足够一户农家吃半年。
“若是将圆锥拆成无数个细矮的小圆柱呢?”
楚时宴忽然眼前一亮。他想起现代微积分的 “无限分割” 思路 —— 把不规则的圆锥,切成无数个高度极矮的小圆柱,每个小圆柱的底面积随高度变化,累加起来就是圆锥的近似体积;再用同样的思路修正圆台的算法,精准度能提高数倍。
他先在草稿纸上画了个圆锥,从顶点到底面画了一条竖线,标注 “高三尺”,再将竖线分成三十等份,每等份 “一寸”—— 这就是每个小圆柱的高度。接着算每个小圆柱的底径:顶点处的小圆柱底径近于零,往下每降一寸,底径就增加 “三尺 ÷ 三十 = 一寸”,到最底层时刚好是三尺。
“第一个小圆柱:高一寸,底径一寸,体积 =π×(0.5 寸)2×1 寸≈0.785 立方寸;第二个:高一寸,底径二寸,体积≈3.14 立方寸……” 楚时宴快速演算,将三十个小圆柱的体积逐一相加,最后换算成立方尺:“圆锥体积≈8.08 立方尺。”
再算圆台,他用同样的 “分块法”,将圆台的高五尺分成五十等份,每等份一寸,算每个小圆柱的底径(从三尺渐变到五尺),累加后得到圆台体积≈45.81 立方尺。两者相加,总容积≈53.89 立方尺,换算成粟米就是 “53.89÷2≈27 石”,误差不到半石。
“楚兄,你算出来了?” 邻棚的张磊探过头,看到楚时宴草稿纸上密密麻麻的小圆柱图,一脸茫然,“你这画的是什么?我用割补法算出来是 32 石,跟你差这么多?”
楚时宴压低声音:“割补法把圆台当‘近似圆柱’,多算了上面的空隙;圆锥也没算准尖顶的弧度。我把它们拆成小圆柱累加,误差能小一半。你再检查下,是不是把圆台的上底径算错了?”
张磊连忙低头核对,果然发现自己把 “上底径三尺” 写成了 “三尺五寸”,脸瞬间红了。周围几个举子听到对话,也悄悄凑过来,楚时宴便小声讲了 “分块累加” 的思路,有人试着算了前几个小圆柱,眼神渐渐亮了 —— 这方法虽麻烦,却比古法准多了!
日落时分,考卷收了上去。算学博士陈墨坐在阅卷房里,手里拿着一叠答卷,眉头越皱越紧。大多举子用的都是古法,答案在 22 石到 35 石之间,误差最大的差了 13 石,连几个世家子弟的答卷也没能逃出 “一成五” 的误差。
“这算学题本就是考‘精准度’,都用古法糊弄,怎么选得出能管粮储的人才?” 陈墨叹了口气,随手拿起下一份答卷,正是楚时宴的。
刚看到草稿纸上的小圆柱图,陈墨就愣住了。他顺着演算过程往下看,圆锥分三十块,圆台分五十块,每块的体积都算得清清楚楚,最后总容积 27 石,还标注了 “误差不超半石”。他连忙拿出算盘,按楚时宴的方法重新算 —— 一遍下来,结果分毫不差!
“好!太好了!” 陈墨猛地拍了下桌子,惊得旁边的阅卷官都看过来,“这算法我从未见过,却比古法精准十倍!你看这分块累加, 顶点小说(220book.com)最新更新陛下!科举状元郎略懂亿点数理化 连圆锥尖顶的细微误差都算到了,若是用在朝廷粮储测算上,每年能省多少损耗!”
他拿着答卷,快步去找苏鸿。此时苏鸿正和柳承宗一起核对策论答卷,看到陈墨激动的样子,都停下了手里的活。
“苏大人,柳大人,你们快看看这份算学答卷!” 陈墨把答卷递过去,“这楚时宴用‘分块累加’的法子,算圆台和圆锥体积,误差不到半石!咱们之前用古法算粮库,每年都要多报十石八石的损耗,要是让他来管算学,朝廷的粮储账能清清爽爽!”
柳承宗接过答卷,脸色越看越沉。他虽不懂算学细节,却知道陈墨是大靖顶尖的算学博士,能让他如此推崇,这楚时宴的方法定然有效。可他偏不忿一个寒门小子抢了世家子弟的风头,冷笑道:“陈博士,这怕不是‘旁门左道’吧?算学自有古法传承,岂能容他随意改动?若是人人都学这怪法子,古法岂不是要断了传承?”
“古法?” 苏鸿接过答卷,快速扫了一遍演算过程,抬头看向柳承宗,语气带着几分嘲讽,“柳大人,你可知按古法算,这道题误差最少三成?去年户部算江南粮库,用古法多报了三百石损耗,这些粮食够养千名士兵一个月!楚时宴的方法误差不到一成,一年能为朝廷省出两万石粮 —— 你说,是该守着无用的古法,还是该用能救急的实用之法?”
柳承宗被问得哑口无言。他没想到苏鸿竟会用 “养士兵” 来反驳,这话戳中了朝廷的痛点 —— 眼下边境军需紧张,粮食正是紧缺的时候,若是能省出粮来,皇帝定然乐见其成。他攥紧答卷,最终还是恨恨地扔在桌上:“就算方法有用,也不能证明他品行端正,殿试还得再考!”
苏鸿没再理他,对陈墨道:“陈博士,这份答卷列为算学第一,待会试放榜,你亲自找楚时宴聊聊,看看他能不能把这‘分块法’整理出来,传给户部的算吏。”
陈墨连忙点头:“下官正有此意!”
第二天清晨,贡院外的柳树下,围了一群寒门举子。楚时宴蹲在地上,面前摆着一个木质模型 —— 是李铁连夜赶制的圆台和圆锥,圆锥能拆成三十个细薄的小圆柱,圆台则能拆成五十个,每一块都标着尺寸。
“大家看,这圆锥拆成小圆柱后,每一块的底径都不一样,从顶到底慢慢变大。” 楚时宴拿起一块小圆柱,放在圆台模型上,“我们把每一块的体积算出来,加起来就是整个圆锥的体积,比割补法准多了。”
张磊拿起一块小圆柱,放在手里掂了掂:“这么细的圆柱,算起来会不会很麻烦?”
“麻烦但有用。” 楚时宴笑着说,“比如咱们算自家的粮囤,用这法子算能知道存了多少粮,不会被粮商坑秤。算学本就是‘实用之学’,不是用来装门面的古法,只要能解决问题,就算步骤多些,也比蒙着算强。”
举子们纷纷点头,有人拿起模型的小圆柱比对,有人在草稿纸上试着演算,脸上渐渐露出恍然大悟的神情。之前他们总觉得算学难,是因为被古法的 “近似” 困住了,如今楚时宴把 “精准” 的方法摆出来,才发现算学也能这么 “实在”。
“楚兄,你以后能不能多教我们些这种实用的算学?” 一个来自江南的举子问道,“我们那儿种水稻,算田亩产量总不准,用你的法子,说不定能算得清清楚楚。”
“当然能。” 楚时宴点头,“等会试放榜后,咱们互助会就开个‘算学课’,我把‘分块法’‘等臂天平用法’都教给大家。以后不管是考科举,还是回家种地、做买卖,都能用得上。”
阳光透过柳叶,洒在楚时宴和举子们的笑脸上。李铁站在一旁,看着手里的模型,心里满是骄傲 —— 他打造的工具,不仅帮楚时宴解了题,还能帮更多寒门举子学算学,这比造多少把量尺都有意义。
楚时宴抬头看向贡院的方向,心里忽然无比笃定。会试的算学题,他不仅是解出了答案,更是打破了 “古法不可改” 的桎梏。接下来的殿试,不管柳承宗再耍什么手段,他都要用 “实用之学” 证明 —— 寒门子弟的才华,不是靠门第,而是靠能解决问题的真本事。
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