和算中的行列式(3):關孝和的《解伏題之法》(下)(Determinants in Wasan (3): Seki Takakazu’s Kai Fukudai no Ho (Methods of Solving Secret Questions), Part 2)
和算中的行列式(3):關孝和的《解伏題之法》(下)(Determinants in Wasan (3): Seki Takakazu’s Kai Fukudai no Ho (Methods of Solving Secret Questions), Part 2)
國立臺南第一高級中學林倉億老師
〈和算中的行列式(2):關孝和的《解伏題之法》(上)〉介紹了關孝和如何從解多元高次方程組中,發展出類似今日行列式的概念。然而,即便是今日,多元高次方程組求解仍是一件困難的工作。所以,關孝和能處理多元高次方程組,更顯得他在數學上的造詣深厚。以下透過幾個簡單的實例,讓讀者更熟悉關孝和的方法,也指出這個方法也有無能為力的時候。
例1:解 $$\left\{ \begin{array}{l} {(x – 1)^2} + {(y – 1)^2} = 1\\ {(x – 2)^2} + {(y – 2)^2} = 5\\ {(x – 3)^2} + {(y – 3)^2} = 13 \end{array} \right.$$。
【關孝和的方法】:
方程組可整理成 $$\left\{ \begin{array}{l} ({y^2} – 2y + 1) – 2x + {x^2} = 0\\ ({y^2} – 4y + 3) – 4x + {x^2} = 0\\ ({y^2} – 6y + 5) – 6x + {x^2} = 0 \end{array} \right.$$,
利用係數所成行列式 $$\left| {\begin{array}{*{20}{c}} {{y^2} – 2y + 1}&{ – 2}&1\\ {{y^2} – 4y + 3}&{ – 4}&1\\ {{y^2} – 6y + 5}&{ – 6}&1 \end{array}} \right| = 0$$,
但左式展開後各項均消去,得到 $$0=0$$ 的恆等式,而非 $$y$$ 的方程式,因此無從求 $$y$$ 之值。