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如何用纳皮尔氏棒乘法?


赫伯特Bruderer

纳皮尔杆,也叫纳皮尔骨(见图1),发明于17世纪初。直到19世纪,计算器一直被用于乘法和除法。有各种形式,如旋转圆筒。

无花果
图1:纳皮尔的骨头。
苏格兰数学家约翰·纳皮尔在1617年提出的这种计算方法简化了乘法和除法。
基本的乘法口诀表印在木棒的四面。
这里,J代表数字1。为了进行计算,两根杆子挨个放在一起。
该程序是基于格点法(“格点法”)。
图片来源:苏黎世联邦理工学院,天文仪器收藏

纳皮尔骨骼使用说明

纳皮尔的乘法和除法棒,从基本的乘法表衍生出来,大大简化了计算。它们还被内置到一些机械计算辅助装置中,如旋转鼓。中间结果从对角线网格中读取并手工添加,考虑到10进位。根据模型,对角线从左下到右上或从左上到右下。10分别在左上或左下,1分别在右下或右上。

乘法

例1:7 × 694,387 = 4,860,709(见图2)

例2:7152 × 694,387 = 4,966,255,824(见图3)

  1. 把有乘数的数的杆子放在一起。把带有(单位数)乘数(数字1到9)的杆放在这些的左边。
  2. 直接从第7行(乘数)读出乘法的结果:4,2 + 6,3 + 2,8 + 2,1 + 5,6 + 4,9。

考虑到10进位(从右到左),得到的数字是:4,8,6,0,7,0,9。

乘积是4,860,709。

使用多位数乘数器,单个数字的部分乘积以同样的方式读出,然后相加,每一种情况都要移动一位小数点后的数字。

纳皮尔的骨头

897例1
图2:与纳皮尔骨骼的乘法(1)。
计算可以想象成绘图。在这个例子中,乘数只有一个数字。
资料来源:Bruderer Informatik, CH-9401罗夏,瑞士

纳皮尔的骨头

898例2
图3:与纳皮尔骨骼的乘法(2)。
在这个例子中,乘数和乘数这两个因数都是多位数。
资料来源:Bruderer Informatik, CH-9401罗夏,瑞士

Bruderer, Herbert:模拟和数字计算的里程碑,施普林格瑞士自然AG, Cham, 3理查德·道金斯2020版,2卷,2113页,715张插图,151张表格,https://www.springer.com/de/book/9783030409739约翰·麦克明博士翻译)

赫伯特Bruderer是苏黎世联邦理工学院计算机科学教学的退休讲师。最近,他成为了一位技术历史学家。herbert.bruderer@bluewin bruderer@retired.ethz.ch。


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