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(依據:《孫子問題》;編詩:陳鋼)
有物不知數,讓我數一數;
三個三個數,剩二好孤獨;
五五數剩三,七七又二單;
此物多少數,誰能說清楚?
「解說」這是依據《孫子算經》上有名的“孫子問題”(又稱“物不知數題”)
編寫而成的。原來的題目是:
“今有物不知其數,三三數之剩二,五五數之剩三,七七數之剩二。問物幾
何?”
用通俗的話來說,題目的意思就是
有一些物品,不知道有多少個,只知道將它們三個三個地數,會剩下2 個;
五個五個地數,會剩下3 個;七個七個地數,也會剩下2 個。這些物品的數量至
少是多少個?
(注:詩題及題目原文都無“至少”二字,但“孫子問題”都是些求“最少”
或者求“至少”的問題,否則就會有無數多個答案。所以,解釋題目意思時,在
語句中加上了“至少”二字。)
《孫子算經》解這道題目的“術文”和答案是:
“三三數之剩二,置一百四十;五五數之剩三,置六十三;七七數之剩二,
置三十。并之,得二百三十三,以二百十減之,即得。”“答曰:二十三。”
這些話是什么意思呢?用通俗的話來說,就是:
先求被3 除余2 ,并能同時被5 、7 整除的數,這樣的數最小是140 ;
再求被5 除余3 ,并能同時被3 、7 整除的數,這樣的數最小是63;
然后求被7 除余2 ,并能同時被3 、5 整除的數,這樣的數最小是30.
于是,由140 +63+30=233,得到的233 就是一個所要求得的數。但這個數
并不是最小的。
再用求得的“233 ”減去或者加上3 、5 、7 的最小公倍數“105 ”的倍數,
就得到許許多多這樣的數:
{23,128 ,233 ,338 ,443 ,…}
從而可知,23、128 、233 、338 、443 、…都是這一道題目的解,而其中
最小的解是23.
答:這些物品的數目至少是23個。
需要指出的是,在《孫子算經》上,有一段關于這類題目的解題“術文”:
“凡三三數之剩一則置七十,五五數之剩一則置二十一,七七數之剩一則置
十五,一百六以上以一百五減之,即得。”
(注:古稱“106 ”和“105 ”為“一百六”和“一百五”,而稱“160 ”
和“150 ”為“一百六十”和“一百五十”。所以,這里的“一百六”和“一百
五”分別指“106 ”和“105 ”,而不是“160 ”和“150 ”。)
明代著名的大數學家程大位,在他所著的《算法統宗》中,對于這種解一般
“孫子問題”的方法,還編出了四句歌訣,名曰《孫子歌》:
三人同行七十稀,
五樹梅花廿一枝;
七子團圓正半月,
除百零五便得知。
歌中的“廿”,讀音與“念”音相同。“廿”即二十的意思。
這一歌訣的“詩意”,我們可以不去理會,只需注意它的數字就行了。歌訣
中的每一句話,都指出了一步解題方法:
“三(3 )人同行七十(70)稀”——是說除以3 所得的余數,要用“70”
去乘它;
“五(5 )樹梅花廿一(21)枝”——是說除以5 所得的余數,要用“21”
去乘它;
“七(7 )子團圓正半月(15)”——“半月”是一個月30天的一半,即15
日,這是說,除以 7所得的余數,要用“ 15 ”去乘它;
“除百零五(105 )便得知”——這是說要把上面所乘得的三個數相加,加
得的和如果大于105 ,便應減去105 ,或者減去105 的倍數。這也就是《孫子算
經》上的“一百六(106 )以上,以一百五(105 )減之”。這樣得出的差,便
是所要求的這個最小的未知數了。
運用這一歌訣來解答這道“物不知數”問題,便是
2 ×70+3×21+2×15=140+63+30=233
233-105-105=23(答略)
不過,用這種方法解這類問題,有它的局限性,它只能解答用3 、5 、7 作
除數的題目,遇到用其他數作除數的算題,它就行不通了。這一點必須引起我們
的注意。
這種“物不知數(孫子)問題”,在我國古代流傳的算法名稱很多。宋朝周
宓稱它為“鬼谷算”、“隔墻算”(之所以稱“鬼谷算”,大概是因為它與傳說
中的哲學家鬼谷子有某些關系);13世紀的大數學家楊輝則稱它為“剪管術”。
南宋數學家秦九韶將它推廣,并又發現一種算法,稱它為“大衍求一術”。它被
傳入西方后,外國人又稱它為“中國剩余定理”。但是大多數人較為通俗的叫法,
還是稱它為“韓信點兵”(也有稱“秦王暗點兵”的)。傳說我國漢朝的大將韓
信,計算士兵數目的方法十分特別,他不是五個五個或十個十個地數,也不要士
兵“一、二、三、四、五……”地報數,而是叫他們排起隊伍,依次在他面前列
隊行進:先是一排三人,再是一排五人,然后是一排七人。他只將三次所余的士
兵記下來,就知道了士兵的總數。他旁邊的人見他并沒有數士兵的數目,有時甚
至還閉上了眼睛,而居然知道士兵的總數,都感到十分驚奇。所以,后人就把這
種算法稱為“韓信點兵”了。“韓信點兵問題”在數學史上,是個極有名的問題。
西洋人直到18世紀才被瑞士數學家歐拉發現這一問題的解題規律。只拿我國南宋
秦九韶的研究與他們相比,他們也晚了五百年左右的時間。
「思考、練習」
1.有一道用詩的形式表達的謎題(陳邦新整理)是:
花生若干粒,三數即余一;
五數無剩余,七數余三粒。
你能猜出得數是多少粒嗎?(答案:10粒)
2.有一道民間詩題如下(陳邦新整理):
秦皇暗點衛隊兵,三三數來余二名;
五數七數都余一,衛隊共是多少人?
請仿照上面的方法解出這道題目。(答案:71人)
3.有總數不滿五十人的一隊士兵,“一至三報數”,最后一人報“一”:
“一至五報數”,最后一人報“二”:“一至七報數”,最后一人也報“二”。
這隊士兵有多少人?(答案:37人)
4.用三輪小貨車運一批糧食,每次運7 袋,最后余下2
袋;每次運8 袋,最后余下3 袋;每次運9 袋,最后余下1 袋。這批糧食至
少有多少袋?(答案:163 袋)
5.有一個數,被5 除余2 ,被7 除余6 ,被11除余9.那么這個數最小是多少?
(答案:97)
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