กระดูกนาเปียร์

กระดูกนาเปียร์ (อังกฤษ: Napier's bones) เป็นเครื่องมือช่วยคำนวณ ประดิษฐ์โดย จอห์น นาเปียร์ (John Napier) นักคณิตศาสตร์ชาวสก็อตแลนด์ ใช้ช่วยคูณและหารตัวเลข ลักษณะเป็นท่อนไม้สลักตัวเลข

การคูณ

สมมติว่าเราต้องการหาผลคูณของ 46785399 กับ 7 ให้นำแท่งไม้เรียงตาม 46785399 ไปวางไว้ในตาราง ตามในรูป และอ่านผลลัพธ์จากแถวที่ 7 โดยอ่านจากขวามาซ้าย ผลคูณจะได้จากการบวกเลขตามแนวทแยง (ถ้าผลบวกเกิน 9 ให้ทดไปบวกหลักต่อไป)

 

ดังนั้น เราจะได้หลักหน่วย (3), หลักสิบ (6+3=9), หลักร้อย (6+1=7), และอื่นๆ สังเกตว่าในหลักแสนจะได้ 5+9=14 ดังนั้น หลักนี้เท่ากับ 4 และทด 1 ไปหลักต่อไป (เหมือนกับ 4+8=12 ในหลักสิบล้าน)

ตัวอย่างถัดไปเราจะคูณ 46785399 กับ 96431 ศึกษาขั้นตอนจากภาพ

 

การหาร

ต้องการหาร 46785399 ด้วย 96431 เริ่มด้วยให้เราหาผลคูณทุกตัวของ 96431 ดังภาพ ผลคูณของ 96431 เป็นเลข 8 หลัก การหาร 46785399 เริ่มจากทางซ้ายก่อน คือ 467853 ,8 ตัว ส่วนเลข 99 ให้ละเอาไว้ก่อน แล้วหาค่าผลคูณที่ใกล้เคียง 467853 คือ 385724 (ซึ่งเป็นผลคูณของ 96431 กับ 4) จะได้ 4 เป็นผลหารตัวแรก จากนั่นลบกัน จะได้ 82129 (467853- 385724=82129) และดึง 99 ที่ละไว้ลงมาด้วยเป็น 8212999 ทำซ้ำอีกครั้ง ค่าที่ใกล้เคียง 8212999 คือ 771448 จะได้ เลข 5

 

ทำซ้ำแบบนี้เรื่อย ๆ จะได้คำตอบ 485 เศษ 16364 ส่วน 96431หรือ ${\displaystyle 485{\frac {16364}{96431}}}$  ถ้าเราต้องการจะหารต่อไปอีกจะต้องติดอยู่ในรูปทศนิยม โดยหลักการแล้วเหมือนกับที่เราได้เรียนกันมาในสมัยประถม คือ ให้เราใส่จุดที่ 485. และเติมศูนย์ที่ 16364 จะได้เป็น 163640 แล้วก็ทำเหมือนเดิมอีก ดังตัวอย่างรูปด้านล่างนี้

 

เราจะได้ค่าในแถวที่ 1 คือ 96431 ซึ่งน้อยกว่า 163640 ลบกับได้ 67209 ได้คำตอบเป็น 485.1 ในรอบถัดไปก็จะได้แถวที่ 6 มีค่าเป็น 578586 ซึ่งน้อยกว่า 672090 ได้คำตอบเป็น 485.16 เช่นนี้ไปเรื่อย ๆ

การหารากที่สอง

จากภาพเราได้เพิ่มช่องตารางอีกหนึ่งช่อง คือ &radic ซึ่งจะถูกแบ่งเป็น 3 สดมภ์ : สดมภ์แรกเป็นเลขกำลังสอง คือ 1, 4, 9, ... 64, 81; สดมภ์ที่สองเป็นเลขคู่ 2 ถึง 18; สดมภ์สุดท้าย 1 ถึง 9

Napier's rods with the square root bone

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	√
1	^0/1	^0/2	^0/3	^0/4	^0/5	^0/6	^0/7	^0/8	^0/9	^0/1     2   1
2	^0/2	^0/4	^0/6	^0/8	^1/0	^1/2	^1/4	^1/6	^1/8	^0/4     4   2
3	^0/3	^0/6	^0/9	^1/2	^1/5	^1/8	^2/1	^2/4	^2/7	^0/9     6   3
4	^0/4	^0/8	^1/2	^1/6	^2/0	^2/4	^2/8	^3/2	^3/6	^1/6     8   4
5	^0/5	^1/0	^1/5	^2/0	^2/5	^3/0	^3/5	^4/0	^4/5	^2/5   10   5
6	^0/6	^1/2	^1/8	^2/4	^3/0	^3/6	^4/2	^4/8	^5/4	^3/6   12   6
7	^0/7	^1/4	^2/1	^2/8	^3/5	^4/2	^4/9	^5/6	^6/3	^4/9   14   7
8	^0/8	^1/6	^2/4	^3/2	^4/0	^4/8	^5/6	^6/4	^7/2	^6/4   16   8
9	^0/9	^1/8	^2/7	^3/6	^4/5	^5/4	^6/3	^7/2	^8/1	^8/1   18   9

ต้องการหารากที่สองของ 46785399 ขั้นแรก ให้เราแบ่งตัวเลขออกมาเป็นชุด ชุดละ 2 ตัว จากทางขวาไปซ้าย

46 78 53 99

Note: ถ้าเป็น 85399 จะแบ่งได้เป็น 8 53 99

เริ่มจากทางซ้ายสุดก่อน 46 ให้หาเลขกำลังสองที่มากที่สุดแต่น้อยกว่า 46 ซึ่งก็คือ 36 ในแถวที่ 6 จะเป็นคำตอบตัวแรก ลบกันจะได้ 10 แล้วให้เราดึงเลขชุดที่สอง 78 ลงมาเป็น 1078 ดังที่ได้แสดงไว้ด้านล่าง :

1 2 √ 1 ^0/1 ^0/2 ^0/1     2   1 2 ^0/2 ^0/4 ^0/4     4   2 3 ^0/3 ^0/6 ^0/9     6   3 4 ^0/4 ^0/8 ^1/6     8   4 5 ^0/5 ^1/0 ^2/5   10   5 6 ^0/6 ^1/2 ^3/6   12   6 7 ^0/7 ^1/4 ^4/9   14   7 8 ^0/8 ^1/6 ^6/4   16   8 9 ^0/9 ^1/8 ^8/1   18   9

_____________ √46 78 53 99 = 6 36 -- 10 78

ทำซ้ำเหมือนเดิม คือ เราต้องหาค่าของตัวเลขที่ยกกำลังสองแล้วมีค่าใกล้เคียง 1078 แต่ต้องไม่เกิน 1078 ซึ่งถ้าเราดูจากกระดูกนาเปียร์แล้วมีค่าไม่ถึง 1078 จะทำอย่างไร ขั้นที่สอง จากคำตอบตัวแรกที่เราได้คือ 6(จากแถวที่ 6)ใน column ที่ 2 ของตารางช่อง root เป็นเลข 12 ให้เรา set Napier's bones ท่อนที่ 1 และ 2 ดังตารางด้านบน

ต่อไปให้เราสร้างช่องตารางเพิ่มอีกหนึ่งช่อง value เป็นช่องแสดงค่า ตัวอย่าง อ่านค่าในแถวที่ 6 จะได้

⁰/₆ ¹/₂ ³/₆ → 756

ต่อไป เราต้องหาค่าของตัวเลขที่ยกกำลังสองแล้วมีค่าใกล้เคียง 1078 แต่ต้องไม่เกิน 1078 ซึ่งถ้าเราดูในช่อง value จะได้ 1024 ในแถวที่ 8 ดังตารางด้านล่าง และทำตามขั้นตอนเดิม

1 2 √ (value) 1 ^0/1 ^0/2 ^0/1     2   1 121 2 ^0/2 ^0/4 ^0/4     4   2 244 3 ^0/3 ^0/6 ^0/9     6   3 369 4 ^0/4 ^0/8 ^1/6     8   4 496 5 ^0/5 ^1/0 ^2/5   10   5 625 6 ^0/6 ^1/2 ^3/6   12   6 756 7 ^0/7 ^1/4 ^4/9   14   7 889 8 ^0/8 ^1/6 ^6/4   16   8 1024 9 ^0/9 ^1/8 ^8/1   18   9 1161

_____________ √46 78 53 99 = 68 36 -- 10 78 10 24 ----- 54

เราจะได้ 8 เป็นคำตอบตัวถัดมา เราลบ 1024 กับ 1078 ได้ 54 จากนั้นเราอ่านค่าใน column ที่ 2 ของแถวที่ 8 ในช่องของ root มีค่าเป็น 16 เราจะต้องเรียงตัวเลขในกระดานใหม่(ไม่ใช่ ท่อนที่ 1 กับ 6)เป็น 136 ซึ่งมาจากเดิมในกระดานเรามี 1 กับ 2 อยู่ก่อนแล้ว เลข 16 ที่เราได้ ต้องทำการเพิ่มโดย เลข 1 ในหลักสิบของเลข 16 ไปบวก 12 เป็น 12+1 = 13 เพราะฉะนั้นเราได้เป็นเลข 136 ให้เราเรียงให้กระดานเป็นเลข 136

12 + 1 = 13 → append 6 → 136

Note: ถ้าใน column ที่ 2 ของช่อง root เป็นเลขตัวเดียว ให้เราใช้เลขตัวนั้นต่อไปเลย

เราจะได้ลักษณะดังตารางด้านล่าง

1 3 6 √ 1 ^0/1 ^0/3 ^0/6 ^0/1     2   1 2 ^0/2 ^0/6 ^1/2 ^0/4     4   2 3 ^0/3 ^0/9 ^1/8 ^0/9     6   3 4 ^0/4 ^1/2 ^2/4 ^1/6     8   4 5 ^0/5 ^1/5 ^3/0 ^2/5   10   5 6 ^0/6 ^1/8 ^3/6 ^3/6   12   6 7 ^0/7 ^2/1 ^4/2 ^4/9   14   7 8 ^0/8 ^2/4 ^4/8 ^6/4   16   8 9 ^0/9 ^2/7 ^5/4 ^8/1   18   9

_____________ √46 78 53 99 = 68 36 -- 10 78 10 24 ----- 54 53

ทำซ้ำอีกครั้ง โดยหาเลขผลรวมที่มีค่าใกล้เคียงกับ 5453 ซึ่งก็คือ 4089 ในแถวที่ 3

1 3 6 √   1 ^0/1 ^0/3 ^0/6 ^0/1     2   1 1361 2 ^0/2 ^0/6 ^1/2 ^0/4     4   2 2724 3 ^0/3 ^0/9 ^1/8 ^0/9     6   3 4089 4 ^0/4 ^1/2 ^2/4 ^1/6     8   4 5456 5 ^0/5 ^1/5 ^3/0 ^2/5   10   5 6825 6 ^0/6 ^1/8 ^3/6 ^3/6   12   6 8196 7 ^0/7 ^2/1 ^4/2 ^4/9   14   7 9569 8 ^0/8 ^2/4 ^4/8 ^6/4   16   8 10944 9 ^0/9 ^2/7 ^5/4 ^8/1   18   9 12321

_____________ √46 78 53 99 = 683 36 -- 10 78 10 24 ----- 54 53 40 89 ----- 13 64

แหล่งข้อมูลอื่น

• กระดูกนาเปียร์ในระบบตัวเลขต่าง ๆ (ใช้จาวา)
• Large PDF scan of Rabdologiæ