在中国古代天文学中早已应用了一次内插法,隋唐时期又创立了等间距和不等间距二次内插法,用以计算日月五星的视行度数。但是太阳等天体的视运动并不是时间的
二次函数,因此仅用二次
内插公式推算的结果仍不够精确。唐代天文学家一行已经注意到这个问题,并列出一个包括三差的表格。
由于当时数学水平所限,一行还没有能够给出正确的三次差内插公式。元代天文学家和数学家王恂、郭守敬在所编制的《授时历》中,为精确推算日月五星运行的速度和位置,根据“平、定、立”三差,创用三次差内插公式,这在数学上是重要的创新,同时也把天文历法的计算工作推进了一大步。
朱世杰对于这类插值问题作了更深入的研究。
他在《
四元玉鉴》中成功地把高阶等差级数方面的研究成果运用于内插法,得到了一般的插值公式,并且明确指出公式中各项系数恰好是p= 1,2,3,…时的三角垛求和公式。上述插值公式,在
中国数学史上一般称为“
招差术”,其用途并不仅仅限于
内插法。
招差术与
垛积术是密切相关的,这两者可以互相推演。朱世杰掌握了三角垛公式,因而易于推导出一般的内插公式。相反地,利用招差术,也可解决高阶等差级数的求和问题。因此,
朱世杰的垛积搞差术,将宋元数学家在这方面的研究成果推进到了更加完善的地步。