珠算
珠算,指的是用算盤進行計算,一般特指用中式算盤進行計算。珠算領域對四則運算統整出了一套系統的計算規則,統稱珠算法則。其源於中國籌算,在東漢徐岳所著《數術記遺》記載上古十四種算法,珠算為其一。不過,當時尚無現在的算盤,是把算珠放於以凹槽為檔的板上作為算盤。
2013年,聯合國教科文組織將其列入人類非物質文化遺產代表作名錄。[1]
術語
編輯珠算已發展成一系統,亦衍生出許多相關術語,為便於說明,參考國珠聯的《珠算統一用語表》略簡述之:
運珠
編輯有兩種方式[2]:
- 雙手撥珠,以中國為主,另有俄羅斯、哈薩克、南非、烏茲別克、土耳其、摩洛哥及中東的伊朗、沙烏地阿拉伯、阿聯酋、約旦、黎巴嫩等。
- 單手運珠,以台灣、日本、韓國為主,另有馬來西亞、新加坡、泰國、香港、美國、加拿大、巴西、澳洲等。
- 二五珠算盤
此條目包含過多行話或專業術語,可能需要簡化或提出進一步解釋。 (2017年8月3日) |
一般只用拇指、食指和中指撥珠(亦有極少數非常熟練的人五指全用),三個手指的基本分工是:
- 拇指撥下珠向上靠梁。
- 食指撥下珠向下離梁。
- 中指撥上珠靠梁和離梁。
- 一四珠算盤
(或一五珠算盤):兩個手指的基本分工是:
- 食指撥上珠向下靠梁。
- 食指撥上珠向上離梁。
- 拇指撥下珠向上靠梁。
- 食指撥下珠向下離梁。
- 一五珠算盤
兩個手指的基本分工是:
- 食指撥上珠向下靠梁。
- 食指撥上珠向上離梁。應該是拇指
- 拇指撥下珠向上靠梁。
- 食指撥下珠向下離梁。
算法
編輯布數
編輯布數是指表現數字的算珠擺放方式。
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0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
加算
編輯方法為同位值相加,逢十進一,計算時由又高位檔向低位檔依次相加。
(例)1937+284
置數 |
百位檔相加 |
十位檔相加 |
個位檔相加 | |||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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→ |
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- 口訣
可輔助學習,熟練後亦可不用。
加數 | 不進位加 | 進位加 | ||
直加 | 滿五加 | 進十加 | 破五進十加 | |
一 | 一上一 | 一下五去四 | 一去九進一 | |
二 | 二上二 | 二下五去三 | 二去八進一 | |
三 | 三上三 | 三下五去二 | 三去七進一 | |
四 | 四上四 | 四下五去一 | 四去六進一 | |
五 | 五上五 | 五去五進一 | ||
六 | 六上六 | 六去四進一 | 六上一去五進一 | |
七 | 七上七 | 七去三進一 | 七上二去五進一 | |
八 | 八上八 | 八去二進一 | 八上三去五進一 | |
九 | 九上九 | 九去一進一 | 九上四去五進一 |
以 +3 為例:
- 「三上三」是指「(若下珠夠加)直接上撥三顆」(=+3)。
- 「三下五去二」是指「(若下珠不夠加,且沒有上珠),則撥下一顆上珠,去掉兩夥下珠」(=+5-2)。
- 「三去七進一」是指「(若下珠不夠加,且有上珠),則去掉七,再高一位進一」(=+10-7)。
其中,「三下五去二」亦是成語中「三下五除二」的由來。
減算
編輯方法為同位值相減,不夠借位,計算時由高位檔向低位檔依次相減。
(例)2756-957
置數 |
百位檔相減 |
十位檔相減 |
個位檔相減 | |||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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→ |
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- 口訣
可輔助學習,熟練後亦可不用。
減數 | 不退位減 | 退位減 | ||
直減 | 破五減 | 退位減 | 退十補五減 | |
一 | 一去一 | 一上四去五 | 一退一還九 | |
二 | 二去二 | 二上三去五 | 二退一還八 | |
三 | 三去三 | 三上二去五 | 三退一還七 | |
四 | 四去四 | 四上一去五 | 四退一還六 | |
五 | 五去五 | 五退一還五 | ||
六 | 六去六 | 六退一還四 | 六退一還五去一 | |
七 | 七去七 | 七退一還三 | 七退一還五去二 | |
八 | 八去八 | 八退一還二 | 八退一還五去三 | |
九 | 九去九 | 九退一還一 | 九退一還五去四 |
以 -3 為例:
「三去三」是指「(若下珠夠減)直接撥去三顆」(=-3)。 「三上二去五」是指「(若下珠不夠減,且有上珠),則撥去上珠,並加上二顆下珠」(=-5+2)。 「三退一還七」是指「(若下珠不夠減,且沒有上珠),則更高一位減一,並加上七」(=-10+7)。
- 負數
遇到小數減大數時,可以用到一種技巧叫作懸珠來代表負數。懸珠是指將算珠移到不靠樑,也不靠框。其觀念同計算機中的二補數。
乘算
編輯基本原則就是,將乘數分解為每分數,分別乘上被乘數後相加。如:要計算 32×97
更進一步分解,
計算時,不用考慮位值,則只需計算一位×一位,如:30×90 ,只需計算 3×9 ,再加至百位即可。如此,可以先將每個一位×一位的結果先計算出來,此即為乘法口訣——九九歌。
而使用珠算計算時,因為數字都在盤面上,所以要考慮是否要將實(被乘數)、法(乘數)放置盤面上,放的位置(因計算結果會愈來愈長,可能會與原本被乘數、乘數放置的地方重疊而影響)、計算順序、如何定位等。而根據計算方法,主要有兩大類:
- 看頭乘法,被乘數、乘數放置盤面上。
- 看頭乘法,又稱見乘法,乘法速算法。
- 破頭乘法,被乘數、乘數不放置盤面上。
- 破頭乘法,又稱頭乘法
- 破頭乘法別法,又稱新頭乘法,或稱隔位乘法。
此外,另有一種技巧 湊倍乘法[3],古稱金蟬脫殻,又稱迭皮乘、加減乘法、變積乘法、倍數乘法、加乘法。可將乘法轉為加減算,從而不需要九九乘法。
其基本想法為:「因為將每個乘數分解成多個一位數,最多只有 9 種可能(0 不用計算)」,而這 9 種可能,都可以改為「×1、×2、×5的某種組合」如:被乘數×8 相當於 被乘數x(10-2)。而「×1、×2、×5」這三種運算是容易心算的。
- 看頭乘法
- 破頭乘法
- 新頭乘法
(例)32×97
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→ |
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→ |
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→ |
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32 | 算「2」字 | 2×90 | +2×7 | |||||||||||||||||||||||
→ |
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→ |
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→ |
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算「3」字 | +30×90 | +30×7 | =3104 |
- 湊倍乘法
除算
編輯方法跟長除法類似,即逐位(由高位向低位)來決定適合的商。計算方式主要分兩步驟估商(或試商)和減積。
計算方法有:商除法、歸除法、湊倍除法。
商除法
編輯以約率為例。為簡單起見,先以兩個算盤(一個記錄商,一個記錄餘)說明之。
(例)
- 第一位
置數 |
估商 估為 |
減積 |
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→ |
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→ |
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( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
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- 第二位
估商 估為 |
減積 |
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→ |
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→ |
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( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
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- 第三位
估商 估為 |
減積 |
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→ |
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→ |
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( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
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得到 。
而實際在計算時,會使用一個算盤同時放置商數和餘數,就是分區放。要如何有效利用有限的檔位,又不影響計算,其規律就是夠除,隔位置商;不夠除,挨位置商。
以密率為例,說明完整的商除法。
以 為例
- 第一位
置數 |
估商 估為 。夠除,隔位置商。 |
減積 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" |
" |
" |
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- 第二位
前次結果 |
估商 估為 。夠除,隔位置商。 |
減積 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" |
" |
" |
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- 第三位
前次結果 |
估商 估為 。夠除,隔位置商。 |
減積 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
|
→ |
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" |
" |
" | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第四位
前次結果 |
估商 估為 。夠除,隔位置商。 |
減積 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" |
" |
" | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第五位
前次結果 |
估商 估為 。夠除,隔位置商。 |
減積 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" |
" |
" | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第六位。注意,這位是不夠除,挨位置商。
前次結果 |
估商 估為 。不夠除,挨位置商。 |
減積 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" |
" |
" | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第七位。
前次結果 |
估商 估為 。夠除,隔位置商。 |
減積 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" |
" |
" | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
得
- 修正商
計算過程中,若發現所估的商過大,則要退商;若估商太小,則要補商。
歸除法
編輯其基本想法是,將一些可能的除算先計算出結果,並將商與除數化作口訣,來加速計算除法。
除數為一位的稱為單歸法,除數為多位的,則為歸除法。
九歸訣
編輯目前可知最早的記載為朱世傑所撰《算學啟蒙》卷上《歸除歌訣》:「
一歸如一進、見一進成十;
二一添作五、逢二進成十、四進二十、六進三十、八進四十;
三一三十一、三二六十二、逢三進成十、六進二十、九進三十;
四一二十二、四二添作五、四三七十二、逢四進成十、八進二十;
五歸添一倍、逢五進成十;
六一下加四、六二三十二、六三添作五、六四六十四、六五八十二、逢六進成十;
七一下加三、七二下加六、七三四十二、七四五十五、七五七十一、七六八十四、逢七進成十;
八一下加二、八二下加四、八三下加六、八四添作五、八五六十二、八六七十四、八七八十六、逢八進成十;
九歸隨身下、逢九進成十
」
整個歌訣的作用為,「羅列所有被除數及除數的首數的可能,得出商數和餘數」。
以三一三十一為例,第一個數字為三,是除數的首數為三,第二個數字為一,是被除數首數為一,數字雖為 1,但計算的是 。
而三十一意指商為 3 ,餘為 1。同樣的,三二六十二是指 。逢三進成十是指 。
有些語句是用下加幾來表示,是指商數不變(與被除數首數相同),餘數則為那個幾。以七二下加六為例, 。
五歸添一倍是指「用 5 去除一個數,相當於此數加倍」(如: )
其中,部分口訣,也成了成語。如二一添作五意味兩者平分,三一三十一意味三者平分。
- 其他版本
也有幾種不同的版本,如簡化版:「
一歸如一進,見一進成十;
二一添作五,逢二進成十;
三一三十一,三二六十二,逢三進成十;
四一二十二,四二添作五,四三七十二,逢四進成十;
五歸添一倍,逢五進成十;
六一下加四,六二三十二,六三添作五,六四六十四,六五八十二,逢六進成十;
七一下加三,七二下加六,七三四十二,七四五十五,七五七十一,七六八十四,逢七進成十;
八一下加二,八二下加四,八三下加六,八四添作五,八五六十二,八六七十四,八七八十六,逢八進成十;
九歸隨身下,逢九進成十。
」
或者,改為更易理解的語句,如將「三一三十一」改為「三一三餘一」,「逢三進成十」改為「逢三進一」。如:「
一歸:逢一進一,逢二進二,逢三進三,逢四進四,逢五進五,逢六進六,逢七進七,逢八進八,逢九進九。
二歸:逢二進一,逢四進二,逢六進三,逢八進四,二一添作五。
三歸:逢三進一,逢六進二,逢九進三,三一三餘一,三二六餘二。
四歸:逢四進一,逢八進二,四二添作五,四一二餘二,四三七餘二。
五歸:逢五進一,五一倍作二,五二倍作四,五三倍作六,五四倍作八。
六歸:逢六進一,逢十二進二,六三添作五,六一下加四,六二三餘二,六四六餘四,六五八餘二。
七歸:逢七進一,逢十四進二,七一下加三,七二下加六,七三四餘二,七四五餘五,七五七餘一,七六八餘四。
八歸:逢八進一,八四添作五,八一下加二,八二下加四,八三下加六,八五六餘二,八六七餘四,八七八餘六。
九歸:逢九進一,九一下加一,九二下加二,九三下加三,九四下加四,九五下加五,九六下加六,九七下加七,九八下加八。
」
單歸法(除數為一位)
編輯以約率為例。
(例)
置數 | 七二下加六
商設為 下一檔 |
逢七進一
商 本檔 。 |
七一下加三
商設為 下一檔 |
七三四餘二
商設為 下一檔 | ||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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→ |
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→ |
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" | " | " | " | " | ||||||||||||||||||||||||
得
歸除法(除數為多位)
編輯跟單歸法類似,也是藉助九歸歌。可以理解成使用九歸歌來估商。
以 為例,可以先用 300 來估商,因此使用口訣中的三歸口訣。口訣已完成了 300 的減積(如「三一三餘一」中,餘一的部分已加入下一檔)。但 21 的部分仍未減積。因此歸除法區分兩個觀念:除數的首數稱為歸,除數的首數以外的數稱為除。除數為 321 的話,稱作3歸21除,意味著用 3歸求商及其減積,再以 21 來完成乘下的減積。
減積後,有可能發現的估商需要調整。若過小,需要增商,這部分口訣中已包含「逢 n 進為十」;若過大,則需退商,則有退商口訣:
- 一歸:無除起一下還一
- 二歸:無除起一下還二
- 三歸:無除起一下還三
- 四歸:無除起一下還四
- 五歸:無除起一下還五
- 六歸:無除起一下還六
- 七歸:無除起一下還七
- 八歸:無除起一下還八
- 九歸:無除起一下還九
這口訣有明顯規律:「無除起(也有作「退」)一下還 n」,無需特別記憶。
另外,也有可能發現在某些情況(即除數、被除數差不多大,卻又不夠除時)下,無法估商,則使用撞歸口訣:
- 一歸:見一無除撞九一
- 二歸:見二無除撞九二
- 三歸:見三無除撞九三
- 四歸:見四無除撞九四
- 五歸:見五無除撞九五
- 六歸:見六無除撞九六
- 七歸:見七無除撞九七
- 八歸:見八無除撞九八
- 九歸:見九無除撞九九
這口訣也有明顯規律:「見 n 無除撞(也有作「作」)九 n」,無需特別記憶。它的意思是,在「除數、被除數的首數同為 n,卻又不夠除,直接估商為 9,下一檔要 +n」時。當首數相同,卻又無法進 1 (代表 10),則估商就從 9 開始。減積後,需要在下一檔 +n 。
以密率為例,因為除數為 ,故稱之為「一歸十三除」,相關口訣如下:
- 九歸口訣:逢一進一,逢二進二,逢三進三,逢四進四,逢五進五,逢六進六,逢七進七,逢八進八,逢九進九。
- 退商口訣:無除起一下還一。
- 撞歸口訣:見一無除撞九一。
(例)
- 第一位
置數 | 逢三進三
商為 |
以十三除減積
。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" | " | " | ||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第二位
前次結果 | 逢一進一
商為 |
以十三除減積
。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" | " | " | ||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第三位
前次結果 | 逢四進四
商為 |
以十三除減積
。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" | " | " | ||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第四位
前次結果 | 逢一進一
商為 |
以十三除減積
。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" | " | " | ||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第五位
前次結果 | 逢六進六
商為 |
以十三除減積
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加回減積 | 退商
無除起一下還一 商 為 ,下一檔 |
以十三除減積
。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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→ |
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→ |
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→ |
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" | " | " | " | " | " | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第六位
前次結果 | 見一無除撞九一
商為 ,下一檔 |
以十三除減積
。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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" | " | " | ||||||||||||||||||||||||||||||||
- 第七位
前次結果 | 逢三進三
商為 |
以十三除減積
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加回減積 | 退商
無除起一下還一 商 為 ,下一檔 |
以十三除減積
。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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→ |
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→ |
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→ |
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→ |
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→ |
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" | " | " | " | " | " | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
得 。
湊倍除法
編輯或稱累減除法、大扒皮,首見於《九章詳註比類算法大全》,是一種不用九九乘法而用累減的計算方式。
開平方
編輯開平方必須至少三副都是至少十三檔算盤, 一副是根, 一副是廉, 一副是隅
驗算
編輯- 還原驗算法
一、交換律
加法算式:被加數+加數=和數 驗算公式:加數+被加數=和數 減法算式:被減數-減數=差數 驗算公式:被減數-差數=減數 乘法算式:被乘數*乘數=積 驗算公式:乘數*被乘數=積
二、逆運算
加法算式:被加數+加數=和數 驗算公式:和數-加數=被加數 或 和數-被加數=加數 減法算式:被減數-減數=差數 驗算公式:差數+減數=被減數 乘法算式:被乘數*乘數=積 驗算公式:積/被乘數=乘數 除法算式:被除數/除數=商(及餘數) 驗算公式:(除數*商)+餘數=被除數
三、尾錯復尾
只再計算最後幾位數一次
- 九餘數法
只能驗加法,減法,乘法和乘冪
範例一、 123+456=599
123=1+2+3=6(mod 9) 456=4+5+6=6(mod 9) 599=5+9+9=5(mod 9) 因6+6=3(mod 9)不等於5(mod 9), 所以計算錯誤,正確答案是579
範例二、 123*456=68934
123=1+2+3=6(mod 9) 456=4+5+6=6(mod 9) 68934=6+8+9+3+4=3(mod 9) 因6*6=0(mod 9)不等於3(mod 9), 所以計算錯誤, 正確答案是56088
範例三、 22*68*53=369780
22=4(mod 9) 68=5(mod 9) 53=8(mod 9) 369780=3+6+9+7+8+0=6(mod 9) 因4*5*8=7(mod 9)不等於6(mod 9), 所以計算錯誤, 正確答案是79288
範例四、 23^4=367981
23^4=(-4)^4=4(mod 9) 367981=34=7(mod 9) 因4(mod 9)不等於7(mod 9), 所以計算錯誤, 正確答案是279841
九餘數法不能查到答案是換位錯誤(error of transposition)的問題, 例如計算岀567, 但正確答案是576便會顯示正確。勿過度倚賴九餘數法。
- 九除法
- 十一除法
- 二除法
珠算競技
編輯珠算競技可分為珠算競技和心算競技兩大類,心算競技是運用珠算式心算技巧。
參考文獻
編輯- ^ 中国珠算入选联合国教科文组织“人类非物质文化遗产代表作名录”座谈会在京举办. [2020-03-24]. (原始內容存檔於2020-12-22).
- ^ 廖正輝. 單手運珠與雙手撥珠的差異. 珠算全球資訊網. [2021-10-21]. (原始內容存檔於2021-10-21).
- ^ (算盘)珠算10:乘法2——凑倍乘法. 嘩哩嘩哩. [2021-10-21]. (原始內容存檔於2021-10-21).