故事發生在抗日戰爭時期的河北省清苑縣,縣長正在為計算全縣的土地面積而發愁。
似乎計算全縣的土地面積不是難題——把每個地方報上來的土地面積相加求和不就行了嘛!不行!因為這些數字中不包括荒山坡的面積,而且也無法到敵占區去實地測量。地圖上只有比例尺而沒有面積,用地圖按比例計算也不行,因為地圖的形狀古里古怪,不能用計算規則圖形面積的公式來算。
這時,縣長想到了于振善,便請他來幫忙出主意。
于振善1908年生于清苑縣。他幼年家境貧寒,當過學徒木匠,14歲才上小學。由于勤奮好學,善于思考,他把數學理論學得很活,成了—個自學成材的數學家。他28歲時開始研究算法,創造了用特定標尺組成圖形來進行數字計算的方法,在電子計算器發明以前,這種標尺算法是簡便的算法之一。
因為于振善的計算技巧在鄉里遠近聞名,所以這次縣長要他來解決難題。于振善考慮了一下后,用木板和秤就把問題解決了。他先把地圖按邊界輪廓描在一塊厚度均勻的木板上,而后把這塊圖形
鋸下來,稱出它的質量。隨后,把地圖中代表一定長度和寬度的一塊矩形也鋸下來,也用秤來稱。因為厚度一定,這兩個質量之比就是這兩塊圖形的面積之比。
而代表一定長度和寬度的矩形面積是容易算出來的,按照比例計算,就得到了全縣的土地面積。舉例來說,如果鋸成地圖形狀的木板質量是4.25千克。代表10千米長、5千米寬的矩形木板質量為0.25千克,兩者的比就是4.25/0.25=17。而那個長方形所代表的面積是50平方千米,所以,全縣的土地面積是50平方千米×17=850平方千米。
于振善巧“稱”全縣的面積,運用了兩種科學方法。首先用了替代法:用容易稱量的木板“替代”難以稱量的地圖。然后用了放大法:把能計算面積的規則矩形,與不能計算面積的不規則全縣圖形進行比較,經過按比例“放大”,就把全縣面積算了出來。