此书于1202年出版,1228年修订再版。原书用拉丁语写成,liber意为“书”,abaci原意为“算盘”(abacus),故曾译为《算盘书》。但是在13世纪,abaci是指直接使用印度数字计算而不用“算盘”的一种专门学问。1857年,意大利数学史家B.邦孔帕尼(B.Boncompagni, 1821~1894)编纂《13世纪斐波那契数学著作全集》(Scritti di Leonardo Pisano Matematico Del Secolo Decimoterzo),Liber Abaci被收入此书。2002年,Liber Abaci被翻译为英文。2008年,中译本《计算之书》出版。
《计算之书》全书15章,可分5个部分。第1部分为第1章到第7章。首次向欧洲介绍了印度-阿拉伯数字及其表示方法,同时比较了罗马数字和“指算法”。列举大量的例子介绍了整数和分数的加减乘除计算,同时采用“弃九法”(casting out nines)对结果进行检验。斐波那契还介绍了分数线,并利用不同的分数形式来参与计算。斐波那契的分数与现在不同,他将整数写于右边,分数写于左边,例如:,还有一种称为复合分数,形式为
,即是
。在第7章中,斐波那契介绍了如何把普通分数分解成几个单位分数(unit fraction)之和的方法,这一问题可以回溯到埃及数学。
第2部分从第8章到第11章。主要讨论数学在商业计算中的应用。如用四项比例法则求解商品的价钱、物物交易、货币交易、合伙投资的利润分配、合金钱币的配制等,并将它们归纳为公司法、合金法等。这部分还涉及一些以合金法解答的不定分析问题。
第3部分是第12章。第12章的内容最为丰富,占据了整本书的1/3,算法上包括数列求和法、树方法(即单假设法)、旅行问题、银行利息计算法和不定方程等等。算题涉及面更广,包括兔子问题,题目假定一对大兔子每一个月可以生一对小兔子,而小兔子出生后两个月就有生殖能力,问从一对大兔子开始,一年后能繁殖成多少对兔子?由此生成斐波那契数列,以及一些历史上的数学趣题,像过关问题、同余问题、求完美数问题、棋盘问题和占卜问题等。耐人寻味的是,本章中的一道同余问题与中国《孙子算经》中相似。题目是一个不超过105的数分别被3、5、7除,余数是2、3、4,求这个数,解法同《孙子算经》一样。
第4部分是第13章。斐波那契主要介绍了“Elchataym”算法,即双假设法(the method of double false position),斐波那契自称此法来自阿拉伯,并给出这一算法的另一形式,即增损术(the augmented and diminished method),但这一算法最终来源于中国的盈不足术。斐波那契将此法加上了自己的创新,比如将此法反复迭代用于求解三元或四元联立一次线性方程组。
第5部分是第14章。讨论了平方根、立方根及其乘、除、减法运算,以及二项线、余线及其根式。对于求一个数的平方根的近似值,斐波那契的做法如下:已知(
),得到
的第一次近似值为
,因此有
,据此得到更加精确的
的近似值为
,对于求立方根也有类似的方法。此外他还利用将被开方数补上一些零再开方,从而获得更加精确值的方法。在本章中还讨论正负术的乘法法则,即“负负得正,正正得正,正负得负”。
第6部分是第15章。斐波那契讨论了二次方程问题以及“还原和对消法”,他将阿拉伯的代数方法与欧几里得的几何充分地结合在一起,用几何方法来证明代数公式。斐波那契也把二次方程分成6个类型:①;②
;③
;④
;⑤
;⑥
。其中不少代数问题直接来自阿拉伯的数学著作,但斐波那契的解法更加规范。他的解题程序是:设未知数,称为“某物”(thing)、“部分”(part)或“总和”(sum);创建方程;解方程。值得注意的是斐波那契使用了变量代换的方法,即设定一个新的变量,或者说是参数,它只是临时被引入,以方便地代入消元,然后再被消去。斐波那契在13世纪时就使用这样的代数技巧,真是令人惊讶。
《计算之书》被誉为中世纪欧洲数学的“百科全书”,书中记载埃及单位分数、印度的“三率法”、中国的“物不知数”“百鸡问题”“盈不足术”、希腊的“无理线段运算”,以及阿拉伯“还原与对消运算”,因此,此书被认为是东西方数学知识的“合金”。更重要的是这些算题后来为意大利算术家选用,之后又为其他国家的欧洲人选用。从这条通道,古代印度和中国的算题流传到美国的数学教科书中。