韓信點(diǎn)兵和不定方程

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  和書(shū)的作者不詳,但后來(lái)經(jīng)過(guò)宋朝數(shù)學(xué)家秦九韶的推廣,又發(fā)現(xiàn)了一種算法,叫做“大衍求一術(shù)”。在中國(guó)還流傳著這么一首歌訣:

                      三人同行七十稀,
                      王樹(shù)梅花甘一枝,
                      七子團(tuán)圓正半月,
                      除百零五便得知。

  它的意思是說(shuō):將某數(shù)(正整數(shù))除以3所得的余數(shù)乘以70,除以5所得的余數(shù)乘以21,除以7所得的余數(shù)乘以15,再將所得的三個(gè)積相加,并逐次減去105,減到差小于105為止。 所得結(jié)果就是某數(shù)的最小正整數(shù)值。
 
  用這首歌訣來(lái)計(jì)算上面的“韓信點(diǎn)兵”問(wèn)題,我們便得到以下的算式:
       1×70+2×21+2×15=142,
       142-105=37,

即這群士兵共有37名。

  《孫子算經(jīng)》上還有一道極其有名的“物不知數(shù)”問(wèn)題:“今有物不知其數(shù),三三數(shù)之余二,五五數(shù)之余三,七七數(shù)之余二,問(wèn)物幾何!庇蒙厦娴母柙E來(lái)算,便得到算式:
 
       2×70+3×21+2×15=233,
         233-105×2=23,

即所求物品最少是23件。

  上面的“韓信點(diǎn)兵”問(wèn)題,我們可以表示成方程或方程組。

  設(shè)士兵共有m名。m除以3,5,7所得的商分別為x,y,z,那么由題意,有

  這是一個(gè)“未知數(shù)的個(gè)數(shù)(這里有m,x,y,z共4個(gè))多于方程的個(gè)數(shù)(這里有3個(gè))”的方程組。它可以合并成一個(gè)方程(將3個(gè)方程相加)
 
              3x+5y+7z+5=3m。

  這個(gè)方程中含有2個(gè)或2個(gè)以上的未知數(shù)。我們把這樣的方程叫做不定方程,把前面這樣的方程組叫做不定方程組。這個(gè)不定方程組還可以寫(xiě)成

         3x+1=5y+2=7z+2=m

的形式。上面所例舉的方程或方程組都有無(wú)限多個(gè)正整數(shù)解(這是因?yàn)榉匠袒蚍匠探M本身沒(méi)有m<l00的限制,所以取m=37,37+105,37+105×2,…代入方程組,就可以得到相應(yīng)的各組x,y,z的值,例如

                         


等等,都是方程組的解)。也就是說(shuō),方程或方程組的解不都是唯一確定的,這便是“不定方程”和“不定方程組”中“不定”兩字的由來(lái) 高中歷史。

  我國(guó)著名的數(shù)學(xué)家華羅庚早在少年時(shí)代(上初中前)就求得了“物不知數(shù)”問(wèn)題的答案。這類(lèi)問(wèn)題引起了他后來(lái)研究整數(shù)性質(zhì)以至于“數(shù)論”的興趣。外國(guó)數(shù)學(xué)界也很重視,并把“大衍求一術(shù)”稱(chēng)為“中國(guó)剩余定理”。
 


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/74802.html

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