算图又称诺模图,系指根据一定函数关系式由若干有刻度的线条所构成的特定图形,可用来进行计算。例如,根据指数函数关系式ω=uυ可制出算图如图1。若变元u、υ的值已知,则在图中u,υ轴上定两点,作一直线,即能求得未知变元ω的值。由于算式的函数关系都隐含于算图的线条和刻度之中,而图上只显出各变元的数值,因此计算操作极为方便,不要求使用者先经任何训练或具备其他用具。计算精度虽受图形限制,只达有效数字三位上下,但一般已可满足实际需要。在科学技术各部门,算图都有广泛应用。
算图分为贯线算图和网络算图两类。
贯线算图又名列线图。它的基本要求为三点共线。设三点及其坐标为p1(x1,y1)、p2(x2,y2)、p3(x3,y3),则p1、p2、p3共线的充要条件。
例如对于二次方程x2+px+q=0,?1为q,?2为p,?3为x,g3为x2,故可得p尺与q尺为二平行尺度,用等分刻度。x为二次曲线尺度(双曲线)。在此,一贯线与x尺可有两交点,它们对应于x的两个实根;若不相交,则无实根。这种图称为平曲算图(图4)。
并非一切三元算式F(u,υ,ω)=0都可作出相应的贯线算图。对于特定的算式F=0是否可能作出贯线算图,其关键在于从F=0推导出行列式D*及Ds,以求得u、υ、ω三尺的尺度方程。除此法以外,亦可不用行列式,只将F=0按其类型,诸如?1+?2=?3,?1?2=?3,?1+?2?3+g3=0等各种形式,选定三平算图,Z形算图、平曲算图等贯线算图格式,然后作出尺度方程。后一方法易为初学者掌握。
它的基本要求是三线共点。同贯线算图的三点共线形成几何学的对偶关系。对于给定算式F(u,υ,ω)=0,网络算图的适用范围比贯线算图更为广泛,但其使用和制作比贯线算图困难,精度也低。因此,网络算图只成为算图中次要类型,或与主要类型贯线算图配合使用。
下面以二次方程t2+pt+q=0为例绘制网络算图。在此,算式F(p,q,t)=0,用直角坐标,使p=x,q=y而形成p族直线和q族直线(即纵横坐标网)。当t取0,±1,±2等值,可得q=0,±p+q+1=0,±2p+q+4=0等直线,形成t族直线。当p、q取定值,此p线和q线交点所经过的t线有两条,即可以读出所求t的两根(图5)。
除三元算式以外,四元算式以及五元以上的算式,也都可作出算图。对于四元算式F(u,υ,ω,t)=0,在一定条件下可引入过渡变元R,将原式分解为两个三元函数。
上述四元算式的分解法是由两组贯线算图利用共同尺度复合而成,故称为复合算图。也可由贯线算图与网络算图相结合或两网络算图相结合,甚至用三组复合算图来处理更复杂的多元算式。