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《孫子算經(jīng)》運(yùn)用中國剩余定理巧妙解題

2010-06-29 11:18:05      下載試卷

  我國古代數(shù)學(xué)名著《孫子算經(jīng)》載有一道數(shù)學(xué)問題:“今有物不知其數(shù),三三數(shù)之剩二,五五數(shù)之剩三,七七數(shù)之剩二。問物幾何?”這里的幾何指多少的意思。翻譯成數(shù)學(xué)語言就是:求正整數(shù)N,使N除以3余2,除以5余3,除以7余2。

  如何求符合上述條件的正整數(shù)N呢?《孫子算經(jīng)》給出了一個(gè)非常有效的巧妙解法。術(shù)曰:“三、三數(shù)之剩二,置一百四十;五、五數(shù)之剩三,置六十三;七、七數(shù)之剩二,置三十,并之,得二百三十三。以二百一十減之,即得。凡三、三數(shù)之剩一,則置七十;五、五數(shù)之剩一,則置二十一;七、七數(shù)之剩一,則置十五。一百六以上,一百五減之,即得。”

  過了一千多年,到了十六世紀(jì),數(shù)學(xué)家程大位在他所著的《算法統(tǒng)宗》里把這個(gè)問題的解法用歌訣形式表述出來。三人同行七十稀, 五樹梅花廿一枝,七子團(tuán)圓正月半,除百零五便得之。

  歌訣的前三句給出了三組數(shù),后一句給出了一個(gè)數(shù):

  3    70

  5    21

  7    15

  105

  三組數(shù)的共同特征是:

  70除以3余1,除以5、7余0; 21除以5余1,除以3、7余0; 15除以7余1,除以3、5余0。

  首先程大位把不同的余數(shù)問題統(tǒng)一化為標(biāo)準(zhǔn)的余數(shù)問題。然后,他把復(fù)雜難解的問題化解為三個(gè)易解的問題。70、21、15分別是滿足第一、二、三行條件的最小解。

  2×70滿足原題第一個(gè)余數(shù)條件,且被5、7整除。

  3×21滿足原題第二個(gè)余數(shù)條件,且被3、7整除。

  2×15滿足原題第三個(gè)余數(shù)條件,且被3、5整除。

  統(tǒng)統(tǒng)相加得和:N=2×70+3×21+2×15=233。

  N必然滿足原題所有三個(gè)余數(shù)條件。但N不一定是最小的。歌訣最后一句“除百零五便得知”,這里“除”的意思是“減”,意即從233中減去3、5、7的最小公倍數(shù)105的倍數(shù)便得到23。這個(gè)23就是問題的最小解。這最后一句也可以理解為N除以105的余數(shù)就是問題的最小解。
 

來源:奧數(shù)網(wǎng)

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