9-幾何原本卷四
幾何原本卷四
西洋利瑪竇撰
第一題
有圜求作合圜線與所設線等此設線不大于圜之徑線法曰甲乙丙圜求作合線與所設丁線等其丁線不大于圜之徑線【徑為圜内之最大線更大不可合見三卷十五】先作甲乙圜徑為乙丙若乙丙與
丁等者即是合線若丁小于徑者即于乙丙上截取乙戊與丁等次以乙為心戊為界作甲戊圜交甲乙丙圜于甲末作甲乙合線即與丁等何者甲乙與乙戊等則與丁等
第二題
有圜求作圜内三角切形與所設三角形等角
法曰甲乙丙圜求作圜内三角切形其三角與所設丁戊己形之三角各等先作庚辛線切圜于甲【三卷十七】次作庚甲乙角與設形之己角等次作辛甲丙角與設形之戊角等末作乙丙線即圜内三角切形與所設丁戊己形等角論曰甲丙乙與庚甲乙兩角等甲乙丙與
辛甲丙兩角亦等【三卷卅二】而庚甲乙辛甲丙兩角既與所設己戊兩角各等即甲丙乙甲乙丙亦與己戊各等而乙甲丙必與丁等【一卷卅二】則三角俱等
第三題
有圜求作圜外三角切形與所設三角形等角
法曰甲乙丙圜求作圜外三角切形其三角與所設丁戊己形之三角各等先于戊己一邊引長之為庚辛次于圜界抵心作甲壬線次作甲壬乙角與丁戊庚等次作乙壬丙角與丁己辛等末于甲乙丙上作
癸子子丑丑癸三垂線此三線各切圜于甲于乙于丙【三卷十六之系】而相遇于子于丑于癸【若作甲丙線郎癸甲丙癸丙甲兩角小于兩直角而子癸丑癸兩線必相遇餘二倣此】此癸子丑三角與所設丁戊己三角各等
論曰甲壬乙子四邊形之四角與四直角等【一卷卅二題内】而壬甲子壬乙子兩為直角即甲壬乙甲子乙兩角并等兩直角彼丁戊
庚丁戊己兩角并亦等兩直角【一卷十三】此二等率者每减一相等之丁戊庚甲壬乙則所存丁戊己與甲子乙等依顯丑角與丁己戊等則癸與丁亦等【一卷卅二】而癸子丑與丁戊己兩形之各三角俱等
第四題
三角形求作形内切圜
法曰甲乙丙角形求作形内切圜先以甲乙丙角甲丙乙角各兩平分之【一卷九】作乙丁丙丁兩直線相遇于丁次自丁至角形之三邊各作垂線為丁己丁庚丁戊其戊丁乙角形
之丁戊乙丁乙戊兩角與乙丁己角形之丁己乙丁乙己兩角各等乙丁同邊即丁戊丁己兩邊亦等【一卷廿六】依顯丁丙己角形與丁庚丙角形之丁己丁庚兩邊亦等即丁戊丁己丁庚三線俱等末作圜以丁為心戊為界即過庚己為戊庚己圜而切角形之甲乙乙丙丙甲三邊于戊于己于庚【三卷十六之系】此為形内切圜
第五題
三角形求作形外切圜
法曰甲乙丙角形求作形外切圜先平分兩邊【若形是直角鈍角則分直角鈍角之兩旁邊】于丁于戊次于丁戊上各作垂線為己丁己戊而相遇于己【若自丁至戊作直線即己丁戊角形之己丁戊己戊丁兩角小于兩直角故丁己戊己兩線必相遇】其己點或在形内或在形外俱作己甲己乙己丙三線或在乙丙邊上止作己甲線其甲丁己角形之甲丁與乙丁己角形之乙丁兩腰等丁己同腰而丁之兩旁角俱直角即甲己己乙兩底必等【一卷四】依顯甲己戊丙己戊兩形之甲己己丙兩底亦等則己甲己乙己丙三線俱等末作圜以己為心甲
為界必切丙乙而為角形之形外切圜
一系若圜心在三角形内即三角形為銳角形何者每角在圜大分之上故若在一邊之上即為直角形若在形外即為鈍角形
二系若三角形為銳角形即圜心必在形内若直角形必在一邊之上若鈍角形必在形外
增從此推得一法任設三點不在一直線可作一過三點之圜其法先以三點作三直線相聯成三角形次依前作
其同法甲乙丙三點先以甲乙兩點
各自為心相向各任作圜分令兩圜
分相交于丁于戊次甲丙兩點亦如
之令兩圜分相交于己于庚末作丁
戊己庚兩線各引長之令相交于辛即辛為圜之心 論見三卷二十五增
第六題
有圜求作内切圜直角方形
法曰甲乙丙丁圜其心戊求作内切圜直角方形先作甲丙乙丁兩徑線以直角相交于
戊次作甲乙乙丙丙丁丁甲四線即甲乙丙丁為内切圜直角方形
論曰甲乙戊角形之甲戊與乙戊丙角形之戊丙兩腰等乙戊同腰而腰間角兩為直角即其底甲乙乙丙等【一卷四】依顯乙丙丙丁亦等則四邊形之四邊俱等而甲乙丙丁四角皆在半圜分之上又皆直角【三卷卅一】是為内切圜直角方形
第七題
有圜求作外切圜直角方形
法曰甲乙丙丁圜其心戊求作外切圜直角方形先作甲丙乙丁兩徑線以直角相交于戊次于甲乙丙丁作庚己己辛辛壬壬庚四線為兩
徑之垂線而相遇于己于辛于壬于庚即己庚壬辛為外切圜直角方形
論曰甲戊乙己乙戊既皆直角即己辛甲丙平行【一卷廿八】依顯甲丙庚壬亦平行則己庚辛壬亦平行【一卷三十】又甲丙辛己既直角形即甲丙己辛必等【一卷卅四】而甲丙辛甲己辛兩角亦等甲丙辛既直角即甲己辛亦直角依顯庚壬辛亦直角而辛壬壬庚庚己三邊俱等于甲丙乙丁兩徑既四邊俱等于兩徑則己庚壬辛為直角方形而四邊各切圜【三卷十六之系】
第八題
直角方形求作形内切圜
法曰甲乙丙丁直角方形求作形内切圜先以四邊各兩平分于戊于己于庚于辛而作
辛己戊庚兩線交于壬其甲丁與乙丙既平行相等即半減線之甲辛乙己亦平行相等而甲乙與辛己亦平行相等【一卷卅三】依顯丁丙與辛己亦平行相等甲丁乙丙戊庚俱平行相等而甲壬乙
壬丙壬丁壬四俱直角形壬戊壬己壬庚壬辛四線與甲辛戊乙丁辛甲戊四線各等夫甲辛戊乙丁辛甲戊各為等線之半即與之等者壬戊壬己壬庚壬辛亦自相等次作圜以壬為心戊為界必過己庚辛而切甲丁丁丙丙乙乙甲四邊【三卷十六】是為形内切圜第九題
直角方形求作形外切圜
法曰甲乙丙丁直角方形求作外切圜先作對角兩線為甲丙乙丁而交于戊其甲乙丁
角形之甲乙甲丁兩腰等即甲乙丁甲丁乙兩角亦等【一卷五】而乙甲丁為直角即甲乙丁甲丁乙俱半直角【一卷卅二】依顯丙乙丁丙丁乙亦俱半直角而四角俱等又戊甲丁戊丁甲兩角等即戊甲戊丁兩邊亦等【一卷六】依顯戊甲戊乙兩邊亦等而戊乙戊丙兩邊戊丙戊丁兩邊各等次作圜以戊為心甲為界必過乙丙丁而為形外切圜
第十題
求作兩邊等三角形而底上兩角各倍大于腰間角法曰先任作甲乙線次分之于丙其分法須甲乙偕丙乙矩内直角形與甲丙上直角方形等【二卷十一】次以甲為心乙為界作乙
丁圜次作乙丁合圜線與甲丙等【本篇一】末作甲丁線相聯其甲乙甲丁等即甲乙丁為兩邊等角形而甲乙丁甲丁乙兩角各倍大于甲角
論曰試作丙丁線而甲丙丁角形外作甲丙丁切圜【本篇五】其甲乙偕丙乙矩内直角形與甲丙上直角方形等即亦與至規外之乙丁上直角方形等而乙丁線切甲丙丁圜于丁【三卷卅七】即乙丁切線偕丁丙割線所作乙丁丙角與負丁甲丙圜分之甲角交互相等【三卷卅二】此二率者每加一丙丁甲角即甲丁乙全角與丙甲丁丙丁甲兩角并等夫乙丙丁外角亦與丙甲丁丙丁甲相對之兩内角等【一卷卅二】即乙丙丁角與甲丁乙全角等而與相等之甲乙丁亦等丙丁與乙丁兩線亦等【一卷六】夫乙丁元與甲丙等即丙丁與甲丙亦等丙甲丁丙丁甲兩角亦等而甲角既與乙丁丙角等即乙丁丙與丙丁甲兩角亦等是甲丁乙倍大于丙丁甲必倍大于相等之甲角也而相等之甲乙丁亦倍大于甲也
第十一題
有圜求作圜内五邊切形其形等邊等角
法曰甲乙丙丁戊圜求作五邊内切圜形等邊等角先作己庚辛兩邊等角形而庚辛兩角各倍大于己角【本篇十】次于圜内作甲丙丁角形與己庚辛角形各等角【本篇二】
次以甲丙丁甲丁丙兩角各兩平分【一卷九】作丙戊丁乙兩線末作甲乙乙丙丙丁丁戊戊甲五線相聯即甲乙丙丁戊為五邊内切圜形而五邊五角俱自相等
論曰甲丙丁甲丁丙兩角皆倍大于丙甲丁角而兩角又平分即甲丁乙乙丁丙丙甲丁丁丙戊戊丙甲五角皆等而五角所乘之甲乙乙丙丙丁丁戊戊甲五圜分亦等【三卷廿六】即甲乙乙丙丙丁丁戊戊甲五線亦等【三卷廿九】是五邊形之五邊等又甲乙戊丁兩圜分等而各加一乙丙丁圜分即甲乙丙丁與戊丁丙乙兩圜分等乘兩圜分之甲戊丁乙甲戊兩角亦等依顯餘三角與兩角俱等是五邊形之五角等
第十二題
有圜求作圜外五邊切形其形等邊等角
法曰甲乙丙丁戊圜求作五邊外切圜形等邊等角先作圜内甲乙丙丁戊五邊等邊等角切形【本篇十一】次從己心作己甲己乙
己丙己丁己戊五線次從此五線作庚辛辛壬壬癸癸子子庚五埀線相遇于庚于辛于壬于癸于子【庚戊甲庚甲戊兩角小于兩直角故甲庚戊庚線必相遇餘四倣此】五埀線既切圜【三卷十六】即成外切圜五邊形而等邊等角
論曰試從己心作己庚己辛己壬己癸己子五線其己甲甲辛上兩直角方形己乙乙辛上兩直角方形之兩并各與己辛上直角方形等【一卷四七】即兩并自相等此兩并率者每減一相等之甲己己乙上直角方形即所存甲辛辛乙上兩直角方形等則甲辛辛乙兩線等也又甲己辛角形之甲己與乙己辛角形之乙己兩腰等己辛同腰而甲辛辛乙兩底又等即甲己辛辛己乙兩角等【一卷八】而甲辛己乙辛己兩角亦等【一卷四】則甲己乙角倍大于辛己乙角也依顯乙己丙角亦倍大于乙己壬角乙壬丙角亦倍大于乙壬己角也又甲己乙乙己丙兩角乘甲乙乙丙相等之兩圜分【線等故圜分等見三卷廿八】即兩角自相等【三卷廿七】半減之辛己乙乙己壬兩角亦等 乙己辛角形之乙己辛辛乙己兩角與乙己壬角形之乙己壬壬乙己兩角各等而乙己同邊是辛乙乙壬兩邊亦等也【一卷廿六】乙辛己乙壬己兩角亦等也則辛壬線倍大于辛乙線也依顯庚辛線亦倍大于辛甲線也前己顯甲辛辛乙兩線等則倍大之庚辛辛壬兩線亦等也依顯壬癸癸子子庚與庚辛
辛壬俱等也是為庚辛壬癸子形之五邊等又依前所顯乙辛己與乙壬己兩角等是乙辛甲之減半角與乙壬丙之減半角等即倍大之乙辛甲與乙壬丙亦等也依顯辛壬癸壬癸子癸子庚子庚辛與庚辛壬俱等也是為庚辛壬癸子形之五角等
第十三題
五邊等邊等角形求作形内切圜
法曰甲乙丙丁戊五邊等邊等角形求作内切圜先分乙甲戊甲乙丙兩角各兩平分【一卷九】其線為己甲己乙而相遇于己【己甲乙己乙甲兩角小于兩直角故己甲己乙兩線必相遇】自己作己丙己丁己戊三線其甲己乙角形之甲乙腰與乙己丙角形之乙
丙腰等乙己同腰而兩腰間之甲乙己丙乙己兩角等即甲己己丙兩底亦等乙甲己乙丙己兩角亦等【一卷四】又乙甲戊與乙丙丁兩角等而乙甲己為乙甲戊之半即乙丙己亦乙丙丁之半則乙丙丁角亦兩平分于己丙線矣依顯丙丁戊丁戊甲兩角亦兩平分于己丁己戊兩線矣次從己向各邊作己庚己辛己壬己癸己子五埀線其甲己庚角形之己甲庚己庚甲兩角與甲己子
角形之己甲子己子甲兩角各等甲己同邊即兩形必等【一卷廿六】己子與己庚兩線亦等依顯己辛己壬己癸三埀線與己庚己子兩埀線俱等末作圜以己為心庚為界必過辛壬癸子而為甲乙丙丁戊五邊形之内切圜【三卷十六】
第十四題
五邊等邊等角形求作形外切圜
法曰甲乙丙丁戊五邊等邊等角形求作外切圜先分乙甲戊甲乙丙兩角各兩平分其線為己甲己乙而相遇于己【說見前】次從己作己丙己丁己戊三線依前題論推顯乙丙丁
丙丁戊丁戊甲三角各兩平分于己丙己丁己戊三線夫五角既等即其半減之角亦等而甲乙己角形之己甲乙己乙甲兩角等即甲己與己乙兩線亦等【一卷六】依顯己丙己丁己戊三線與己甲己乙俱等末作圜以己為心甲為界必過乙丙丁戊而為甲乙丙丁戊五邊形之外切圜
第十五題
有圜求作圜内六邊切形其形等邊等角
法曰甲乙丙丁戊己圜其心庚求作六邊内切圜形等邊等角先作甲丁徑線次以丁為心庚為界作圜兩圜相交于丙于戊次從庚心作丙庚戊庚兩線各引長之為丙己戊乙末作甲乙乙丙丙丁丁戊戊己己甲六線相
聨即成甲乙丙丁戊己内切圜六邊形而等邊等角論曰庚丙庚丁兩線等而丁丙與丁庚亦等【依圜界說】三邊俱等即庚丙丁為平邊角形而庚丁丙丁丙庚丙庚丁三角俱等【一卷五】此三角元與兩直角等【一卷卅二】即每角為兩直角三分之一而丙庚丁角為兩直角三分之一也依顯丁庚戊角亦兩直角三分之一而丙庚丁丁庚戊戊庚己三角又等于兩直角【一卷十三】即戊庚己角亦兩直角三分之一矣則丙庚丁丁庚戊戊庚己三角亦自相等而此三角與己庚甲甲庚乙乙庚丙三角亦等【一卷十五】是輳庚心之六角俱自相等而所乘之六圜分【三卷廿六】及甲乙乙丙丙丁丁戊戊己己甲六線俱自相等【三卷廿九】則甲乙丙丁戊己形之六邊等乂乙丙與甲己兩圜分等而各加一丙丁戊己圜分即乙丙丁戊己與甲己戊丁丙兩圜分等而所乘之乙甲己與甲乙丙兩角等【三卷廿七】依顯乙丙丁丙丁戊丁戊己戊己甲四角與乙甲己甲乙丙兩角俱等則甲乙丙丁戊己形之六角等
一系凡圜之半徑為六分圜之一之分弦何者庚丁與丁丙等故故一開規為圜不動而可六平分之二系依前十二十三十四題可作六邊等邊等角形在圜之外又六邊等邊等角形内可作切圜又六邊等邊等角形外可作切圜
第十六題
有圜求作圜内十五邊切形其形等邊等角
法曰甲乙丙圜求作十五邊内切圜形等邊等角先作甲乙丙内切圜平邊三角形與丁等角【本篇二】即三邊等而甲乙乙丙丙甲三圜分亦等【三卷廿八】夫甲乙丙圜十正分之則甲乙三分圜之一當為十五分之五
次從甲作甲戊己庚辛内切圜五邊形等角【本篇十一】即甲戊戊己己庚庚辛辛甲五圜分等【三卷廿八】夫甲乙丙圜十五分之則甲戊五分圜之一當為十五分之三而戊乙得十五分之二次以戊乙圜分兩平分于壬【三卷卅】則壬乙得十五分之一次作壬乙線依壬乙共作十五合圜線【本篇一】則成十五邊等邊形而十五角所乘之圜分等即各角亦等【三卷廿七】
一系依前十二十三十四題可作外切圜十五邊
形又十五邊形内可作切圜又十五邊
形外可作切圜
注曰依此法可設一法作無量數形
如本題圖甲乙圜分為三分圜之一
即命三甲戊圜分為五分圜之一即命五三與五相乘得十五即知此兩分法可作十五邊形又如甲乙命三甲戊命五三與五較得二即知戊乙得十五分之二因分戊乙為兩平分得壬乙線為十五分之一可作内切圜十五邊形也以此法爲例作後題
增題若圜内從一點設切圜兩不等等邊等角形之各一邊此兩邊一爲若干分圜之一一爲若干分圜之一此兩若干分相乘之數卽後作形之邊數此兩若干分之較數卽兩邊相距之圜分所得後作形邊數内之分數
法曰甲乙丙丁戊圜内從甲點作數形之各一邊如甲乙爲六邊形之一邊甲丙爲五邊形之一邊甲丁爲四邊形之一邊甲戊爲三邊形之一邊甲乙命六甲丙命五較數一卽乙丙圜分爲所作三十邊等邊等角形之一邊何者五六相乘爲三十故當作三十邊也較數一故當爲一邊也
論曰甲乙圜分爲六分圜之一卽得三
十分圜之五而甲丙爲五分圜之一卽得三十分圜之六則乙丙得三十分圜之一也依顯乙丁為二十四邊形之二邊也何者甲乙命六甲丁命四六乘四得二十四也又較數二也依顯乙戊為十八邊形之三邊也丙丁為二十邊形之一邊也丙戊為十五邊形之二邊也丁戊為十二邊形之一邊也
二系凡作形于圜之内等邊則等角何者形之角所乘之圜分皆等故【三卷廿七】凡作形于圜之外即從圜心作直線抵各角依本篇十二題可推顯各角等三系凡等邊形既可作在圜内即依圜内形可作在圜外即形内可作圜即形外亦可作圜皆依本篇十二十三十四題
四系凡圜内有一形欲作他形其形邊倍于此形邊即分此形一邊所合之圜分為兩平分而每分各作一合線即三邊可作六邊四邊可作八邊倣此以至無窮
又補題圜内有同心圜求作一多邊形切大圜不至小圜其多邊為偶數而等
法曰甲乙丙丁戊兩圜同以己為心求于甲乙丙大圜内作多邊切形不至丁戊小圜其多邊為偶數而等先從己心作甲丙徑線截丁戊圜于戊次從戊作
庚辛為甲戊之垂線即庚辛線切丁戊圜于戊也【三卷十六之系】夫甲庚丙圜分雖大于丙庚若于甲庚丙減其半甲乙存乙丙又減其半乙壬存壬丙又減其半壬癸如是逓減至其減餘丙癸必小于丙庚【如下補論】既得丙癸圜分小于丙庚而作丙癸合圜線即丙癸為所求切圜形之一邊也次分乙壬圜分其分數與丙壬之分數等次分甲乙與乙丙分數等分丙甲與甲乙丙分數等則得所求形【三卷廿九】而不至丁戊小圜論曰試從癸作癸子為甲丙之垂線遇甲丙于丑其庚戊丑癸丑戊兩皆直角即庚辛癸子為平行線【一卷廿八】庚辛線之切丁戊圜既止一點即癸子線更在其外必不至丁戊矣何况丙癸更遠于丑癸乎依顯其餘與丙癸等邊同度距心者【三卷十四】俱不至丁戊圜也【此係十二卷第十六題因六卷今增題宜藉此論故先類附于此】
補論其題曰兩幾何不等若于大率逓減其大半必可使其減餘小于元設小率
解曰甲乙大率丙小率題言于甲乙逓減其大半至可使其減餘小于丙
論曰試以丙倍之又倍之至僅大于甲乙而止為丁戊丁戊之分為丁己己庚庚戊各與丙等也次于甲乙減其大半甲辛存辛乙又減
其大半辛壬存壬乙如是逓減至甲乙與丁戊之分數等夫甲辛辛壬壬乙與丁己己庚庚戊分數既等丁戊又大于甲乙若兩率各為兩分而大丁戊之減丁己止于半小甲乙之減甲辛為大半即丁戊之減餘必大于甲乙之減餘也若各為多分而己戊尚多于丙者即又于己戊減己庚于辛乙減其大半辛壬如是逓減卒至丁戊之末分庚戊大于甲乙之末分壬乙也而庚戊元與丙等是壬乙小于丙也
又論曰若于甲乙逓減其半亦同前論何者大丁戊所減不大于半則丁戊之減餘每大于甲乙之減餘以至末分亦大于末分【此係十卷第一題借用于此以足上論】
幾何原本卷四
