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道光十八年八月,管理欽天監事務工部尚書敬徵言:「自道光四年臣管理監務,查觀象台儀器,康熙十三年所制黃赤大距,皆為二十三度三十二分。至乾隆九年重制璣衡撫辰儀,所測黃赤大距,則為二十三度二十九分,是原設諸儀已與天行不合,今又將百年,即撫辰儀亦有差失。臣將撫辰儀更換軸心,諸儀亦量為安置。另制小象限儀一,令官生晝測日行,夜測月星,每逢節氣交食,所測實數有與推算不合者,詳加考驗。知由太陽緯度不合之數,測得黃赤大距較前稍小,其數僅二十三度二十七分。由交節時刻之早晚,考知太陽行度有進退不齊之分。夫太陽行度為推測之本,諸曜宗之。而推日行,又以歲實、氣應兩心差曰本天最卑行度為據。擬自道光十四年甲午為年根,按實測之數,將原用數稍為損益,推得日行交節時刻,似與實測之數較近。至太陰行度,以交食為考驗之大端。近年測過之月食,較原推早者多,遲者少。故於月之平行、自行、交行內量為損益,按現擬之平行,仍用諸均之舊數,推得道光十四年後月食三次。除十七年三月祗見初虧,九月天陰未測,僅測得道光十六年九月十五日月食,與新數所推相近,然僅食一次,尚未可憑,仍須隨時考驗。現■本年八月十五日月食,謹將新擬用數推算得時刻食分方位,比較原推早見分秒,另繕清單進呈。至期臣等逐時測驗,再行據實具奏。」報聞。
二十二年六月,敬徵等又言:「每■日月交食,按新擬用數推算,俱與實測相近。至本年六月朔日食,新推較之實測,僅差數秒。是新擬之數,於日行已無疑義,月行亦屬近合。今擬先測恆星,以符運度,繼考日躔、月離,務合天行。請以道光十四年甲午為元,按新數日行黃赤大距,修恆星、黃赤道經緯度表,即於測算時詳考五緯月行,俾恆星、五緯、日月交食等書,得以次第竣事。」從之。是年七月,以敬徵為修歷總裁,監正周餘慶、左監副高煜為副總裁。
二十五年七月,進呈黃道經緯度表、赤道經緯度表各十三卷,月五星相距表一卷,天漢界度表四卷,經星匯考、星首步天歌、恆星總紀各一卷,為儀象考成續編。至日月交食、五星行度俱闕而未備雲。時冬官正司廷棟撰淩犯視差新法,用弧三角布算,以限距地高及星距黃極以求黃經高弧三角,較舊法為簡捷。乾隆以後,歷官能損益舊法,廷棟一人而已。其不為歷官而知歷者,梅文鼎、薛鳳祚、王錫闡以下,江永、戴震、錢大昕、李善蘭為尤著。其闡明中、西曆理,實遠出徐光啟、李之藻等之上焉。 志二十一 時憲二
△推步算術
推步新法所用者,曰平三角形,曰弧三角形,曰橢圓形。今撮其大旨,證立法之原,驗用數之實,都為一十六術,著於篇。
平三角形者,三直線相遇而成。其綫為邊,兩綫所夾空處為角。有正角,當全圓四分之一,如甲乙丙形之甲角。有鋭角,不足四分之一,如乙、丙兩角。有鈍角,過四分之一,如丁戊己形之戊角。 圖形尚無資料
角之度無論多寡,皆有其相當之八綫。曰正弦、正矢、正割、正切,所有度與九十度相減餘度之四綫也,如甲乙為本度,則丙乙為餘度。正弦乙戊,正矢甲戊,正割庚丁,正切庚甲,餘弦乙己,餘矢丙己,餘割辛丁,餘切辛丙。若壬癸為本度,則醜癸為餘度,正弦癸辰,正矢壬辰,餘弦癸卯,餘矢醜卯,餘割子寅,餘切醜寅。以壬癸過九十度無正割、正切,借癸午之子未為正割,午未為正切。若正九十度醜壬為本度,則無餘度,醜子半徑為正弦,壬子半徑為正矢,亦無正割、正切,並無餘弦、餘矢、餘割、餘切。
古定全圓周為三百六十度,四分之一稱一象限,為九十度。每度六十分,每分六十秒,每秒六十微。圓半徑為十萬,後改千萬。逐度逐分求其八綫,備列於表。推算三角,在九十度內,欲用某度某綫,就表取之,算得某綫。欲知某度,就表對之。過九十度者,欲用正弦、正割、正切及四餘,以其度與半周相減餘,就表取之。欲用正矢,取餘弦加半徑為之。既得某綫,欲知某度,就表對得其度與半周相減餘命之。
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算平三角凡五術:
一曰對邊求對角,以所知邊為一率,對角正弦為二率,所知又一邊為三率,二三相乘,一率除之,求得四率,為所不知之對角正弦。如圖甲乙為所知邊,丁角為所知對角,乙丁為所知又一邊,甲角為所不知對角也。此其理系兩次比例省為一次。如圖乙丁為半徑之比,乙丙為丁角正弦之比。法當先以半徑為一率,丁角正弦為二率,乙丁為三率,求得四率中垂綫乙丙。既得乙丙,甲乙為半徑之比,乙丙又為甲角正弦之比。乃以甲乙為一率,乙丙為二率,半徑為三率,求得四率,自為甲角正弦。然後合而算之,以先之一率半徑與後之一率甲乙相乘為共一率,先之二率丁角正弦與後之二率乙丙相乘為共二率,先之三率乙丁與後之三率半徑相乘為共三率,求得四率,自為先之四率乙丙與後之四率甲角正弦相乘數,仍當以乙丙除之,乃得甲角正弦。後既當除,不如先之勿乘。共二率內之乙丙與三率相乘者也,乘除相報,乙丙宜省。又共三率內之半徑與二率相乘者也,共一率內之半徑又主除之,乘除相報,半徑又宜省。故徑以甲乙為一率,丁角正弦為二率,乙丁為三率,求得四率,為甲角正弦。
二曰對角求對邊,以所知角正弦為一率,對邊為二率,所知又一角正弦為三率,求得四率,為所不知對邊。此其理具對邊求對角,反觀自明。
三曰兩邊夾一角求不知之二角,以所知角旁兩邊相加為一率,相減餘為二率,所知角與半周相減,餘為外角,半之,取其正切為三率,求得四率,為半較角正切。對錶得度,與半外角相加,為對所知角旁略大邊之角;相減,餘為對所知角旁略小邊之角。此其理一在平三角形。三角相併,必共成半周。如圖甲乙丙形,中垂綫甲丁,分為兩正角形。正角為長方之半,長方四角皆正九十度,正角形兩鋭角斜剖長方,此角過九十度之半幾何,彼角不足九十度之半亦幾何,一綫徑過,其勢然也。故甲右邊分角必與乙角合為九十度,甲左邊分角必與丙角合為九十度。論正角形各加丁角,皆成半周,合為鋭角形。除去丁角,三角合亦自為半周。故既知一角之外,其餘二角雖不知各得幾何度分,必知其共得此角減半周之餘也。一在三角同式形比例。如圖丙庚戊形,知丙庚、丙戊兩邊及丙角。展丙庚為丙甲,連丙戊為甲戊,兩邊相加。截丙戊於丙丁,為戊丁,兩邊相減餘。作庚丁虛線,丙庚、丙丁同長,庚丁向圓內二角必同度,是皆為丙角之半外角,與甲辛、辛庚之度等。而庚向圓外之角,即本形庚角大於戊角之半,是為半外角。以庚丁為半徑之比,則甲庚即為丁半外角正切之比。半徑與正切恆為正角,甲庚與庚丁圓內作兩通弦,亦無不成正角故也。又作丁己綫,與甲庚平行,庚丁仍為半徑之比,丁己又為庚向圓外半較角正切之比。而戊甲庚大形與戊丁己小形,戊甲、戊丁既在一綫,甲庚、丁己又系平行,自然同式。故甲戊兩邊相加為一率,戊丁兩邊相減餘為二率,甲庚半外角正切為三率,求得四率,自當丁己半較角正切也。
四曰兩角夾一邊求不知之一角,以所知兩角相併,與半周相減,餘即得。此其理具兩邊夾一角。