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所謂「牟合方蓋」是當一正立方體用圓規從縱橫兩側面作內切圓柱體時,兩圓柱體的公共部分。劉徽在他的注中對「牟合方蓋」有以下的描述:
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「取立方��八枚,皆令立方一寸,積之為立方二寸。規之為圓囷,徑二寸,高二寸。又復橫規之,則其形有似牟合方蓋矣。八�酮狾�陽馬,圓然也。按合蓋者,方率也。丸其中,即圓率也。」
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其實劉徽是希望構作一個立體圖形,它的每一個橫切面皆是正方形,而且會外接於球體在同一高度的橫切面的圓形,而這個圖形就是「牟合方蓋」,因為劉徽只知道一個圓及它的外接正方形的面積比為π:4,他希望可以用「牟合方蓋」來證實《九章算術》的公式有錯誤。當然他也希望由這方面入手求球體體積的正確公式,因為他知道「牟合方蓋」的體積跟內接球體體積的比為4:3,只要有方法找出「牟合方蓋」的體積便可,可惜,劉徽始終不能解決,他只可以指出解決方法是計算出「外�遄v的體積,但由於「外�遄v的形狀複雜,所以沒有成功,無奈地只好留待有能之士圖謀解決的方法:
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「觀立方之內,合蓋之外,雖衰殺有漸,而多少不掩。判合總結,方圓相纏,濃纖詭互,不可等正。欲陋形措意,懼失正理。敢不闕疑,以俟能言者。」
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而賢能之士要在劉徽後二百多年才出現,便是中國偉大數學家袓沖之及他的兒子祖�b,他們承襲了劉徽的想法,利用「牟合方蓋」徹底地解決了球體體積公式的問題。
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