数学易圣:我在春秋当国师

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第九章 田讼

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“今日,我来此,非为偏袒任何一方。”周鸣的声音陡然转沉,带着一种不容置疑的决断,“乃为天地立一杆秤!为这涑水,为尔等世代耕作之田,寻一个‘至公’‘至优’之法!此法,不凭口舌之争,不依权势之威,只看…‘数’与‘理’!”

他猛地一挥手:“胥渠!立圭表!测日影!定正南北基线!”

“遵命!”胥渠大声应诺,与几名甲士迅速行动。一根长约八尺、打磨光滑、刻有精细刻度的笔直木杆(圭表)被稳稳插入河床中央相对平整的地面,垂直竖立。接着,一块带有水平凹槽的、同样刻有刻度的方形石板(圭尺)被水平放置在圭表正北方向的地面上,凹槽对准圭表底部。

此时已近正午。灼热的阳光近乎垂直落下。

所有人的目光都被这奇异的举动吸引。羊舌氏的老人们面面相觑,祁午则屏住了呼吸。

周鸣立于圭表旁,如同亘古不变的雕塑,目光紧紧盯着圭表在圭尺凹槽中投下的影子。影子随着日头微移而缓慢缩短。时间一点点流逝,河谷中只剩下风声和人们粗重的呼吸声。

终于!当圭表的影子缩短到极致,其尖端精准地落在圭尺凹槽最北端那道最深的刻线上时!

“日正午时!影落正北!”胥渠激动地高呼!

周鸣立刻用沾着朱砂的细绳,沿着圭尺凹槽北沿那道刻线,绷直拉向远方,在河床两岸坚实的地面上,清晰地弹出一道笔直的、贯穿南北的朱红色基线!

“此线,即为正南正北之基准!天地为证!”周鸣的声音如同定鼎之音。

第二步:勾股定理算最优分水点

基线既定,周鸣的“几何之眼”开始全面测绘这片纷争之地。

1.测绘全图:他指挥胥渠和甲士,利用特制的丈量绳(浸油麻绳,刻有尺、寸、分刻度)、简易矩尺(直角拐尺)、以及带有重锤的悬绳(确保垂直),开始精确测量:

从基线起点,沿河道方向,丈量涑水现存主流长度(L)。

测量东西两岸需要灌溉的田地边界,确定两岸需水田亩总面积(S西、S东)。

测量两岸田地距离现有主河道的平均垂直高度差(H西、H东),因提水高度直接影响灌溉难度。

详细勘测河道地形,尤其是原“中分闸”上下游的河床坡度、宽度变化。

2.建模分析:周鸣在胥渠展开的巨大素帛上,依据测量数据,迅速绘制出精确的河谷地形与水系图。他摒弃了简单的“中分”或“上游优先”,引入核心变量:

需水量权重:田亩面积S是基础,但还需考虑作物耐旱性(粟较耐旱,权重1.0;若有种菜则权重1.2等)。

提水难度系数:与高度差H直接相关(H越大,系数越高,取水越难,单位面积需水保障优先级反而应提升)。

输水损耗率:与河道距离、土壤渗透性相关(沙地损耗高)。

3.勾股定位:最关键的一步!周鸣以基线为直角边(设其长A),以河道主流方向为另一直角边(测量得B),在图上构建一个巨大的直角三角形ABC!他需要寻找新的分水点P,使得从此点引水至两岸的“综合灌溉效益”最大化。

目标函数:Min(|(W西*L西)-(W东*L东)|)即:东西两岸“加权需水距离积”的差值最小化。

W西=S西*作物权重西*提水难度系数西

W东=S东*作物权重东*提水难度系数东

L西、L东为从P点分别引水至两岸核心灌区的平均水渠长度(需考虑地形)。

约束条件:P点必须在河道上(可用引水)。

解法:利用勾股定理(A2+B2=C2)精确计算河道上每一点到基线起点(C点)的距离(即斜边C的长度变化),结合两岸加权需求W,通过多次迭代计算(在图上标注、心算距离与权重积),寻找使目标函数最小的P点位置!

周鸣立于素帛前,目光如电,手指在图纸上快速移动、比划,口中默念着旁人听不懂的“勾三股四弦五”、“权重”、“距离积”。羊舌肱等老人看得眼花缭乱,只觉那素帛上的线条如同天书。祁午则努力辨认着,眼中闪烁着领悟的光芒。

时间一分一秒过去。日头开始西斜。

终于!周鸣的手指猛地停在图纸上河道的一个点!

“取矩尺!测绳!定此点!”他沉声下令。

甲士们立刻行动。以基线起点为原点,沿河道方向精确丈量出距离B,再以此处为起点,垂直于河道方向(利用矩尺确保直角),向河床方向丈量出计算得出的垂直距离,最终在河床中央偏上游约一里处,一个看似寻常的河滩位置,打下了一根粗大的、顶端系着红色麻布的木桩!

“此桩所在,即为新‘分水点’!”周鸣的声音斩钉截铁,“以此点筑新闸,导引水流。东西两岸所得之水,非依河道中分旧例,亦非凭上游之便,乃依两岸田亩之多寡、取水之难易、作物之需,经‘勾股权衡’,所得之最优解!可保此旱情之下,两岸田亩皆能得最大程度之活命之水!”

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