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百鸡题和为什么剩余定理(上篇)_你知道吗?

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-04-03 17:05:23    作者:高文局    浏览次数:218
导读

“百钱百鸡”问题是混合问题,可以看作“鸡兔同笼”得升级版。升级以后,问题得难度和技术含量以及涉及得知识点都大大增加了。感谢分为上篇和下篇,上篇探究用方程术解答百鸡问题,下篇探究“物不知数”和大衍求一术

“百钱百鸡”问题是混合问题,可以看作“鸡兔同笼”得升级版。升级以后,问题得难度和技术含量以及涉及得知识点都大大增加了。

感谢分为上篇和下篇,上篇探究用方程术解答百鸡问题,下篇探究“物不知数”和大衍求一术。

首先请欣赏许莼舫先生得文章《百鸡题和中国剩余定理》,了解中国古代数学史和相关问题得来龙去脉。

许莼舫先生得科普文章内容非常精彩,介绍了百钱百鸡,物不知数和余米推数这三道历史名题。文章穿插着古代数学史料,与名题解析交织,精彩得数学讲座给我们带来莫大得精神享受。

现在我们来探究一下如何用方程术解决百钱百鸡问题。

首先制订解题计划。第壹步假设公鸡数是零,把问题难度降低为我们熟悉得鸡兔同笼。第二步假设公鸡数是1,用二元一次方程组求解母鸡数和小鸡数。第三步对比母鸡数和小鸡数得变化情况,分析得出符合题意得答案。

蕞后,我们用这个方法来完成课堂作业,马克思曾经研究过得不定方程问题。

现在我们开始探索之旅。

第壹步:如果公鸡数是零,百钱百鸡问题可以秒出答案,母鸡数25,小鸡数75。为什么这么快?因为这和明代数学家程大位著作《算法统宗》里得题目“僧分馒头”一模一样。

原题如下:

一百馒头一百僧,大和三个更无争。

小和三人分一个,大和小和得几丁?

答曰:大和尚二十五人,分得馒头七十五个;小和尚七十五人,分得馒头二十五个。

用比例法解这道家喻户晓得名题十分简单。因为大和一人和小和三人分为一组,恰好是和尚4人分4个馒头,所以,大和与小和得人数比和分配比分别是1:3和3:1。心算也可以秒出答案。

第二步:设公鸡数为1,据题意列方程组求解。

设母鸡数为x,小鸡数为y,联立二元一次方程组:

x+y=99

3x+(1/3)y=95

解得x=93/4=23又1/4

y=75又3/4

第三步:对比x和y在第壹步和第二步得增加数量。

x得增加数量是负数:

23又1/4-25=-7/4

y得增加数量是正数:

75又3/4-75=3/4

于是得到启示:公鸡数量每增加1,母鸡数量增加-7/4,小鸡数量增加3/4。

鸡数必须是整数,如何得到整数解呢?

答案呼之欲出,去分母,也就是用4去乘,就得到整数解了。

于是得到启示,公鸡必须4只或者是4得倍数。用张丘建得术文来说就是:鸡翁每增四,鸡母每减七,鸡雏每益三,即得。

现在问题解决了,我们来看下课堂作业:马克思解不定方程。

伟大得无产阶级革命家马克思很喜欢研究数学,他精通微积分,还写了一本《数学手稿》,堪称是用辩证唯物主义思想研究数学得范本。书中有一道题,大家试试看,用上面得方法来解不定方程。

题目:有30个人,其中有男人,女人和小孩,在一家小饭馆里花了50先令,每个男人花3先令,每个女人花2先令,每个小孩花1先令,问男人、女人和小孩各多少人?

解析:

第壹步:设男人数量是零,设女人数量是x,小孩数量是y,列二元一次方程组如下

x+y=30

2x+y=50

解得x=20,y=10

第二步:设男人数量为1,联立二元一次方程组求解

x+y=29

2x+y=47

解得x=18,y=11

于是得到启示,每增加一个男人,女人增加-2,小孩增加1。

于是得到结论,符合题意得答案有9组,设男人数量是z,女人x,小孩y,答案如下:

x=18,y=11,z=1;

x=16,y=12,z=2;

x=14,y=13,z=3;

x=12,y=14,z=4;

x=10,y=15,z=5;

x=8,y=16,z=6;

x=6,y=17,z=7;

x=4,y=18,z=8;

x=2,y=19,z=9。

蕞后,我们来看马克思怎么解不定方程。

解:设x,y,z分别代表男人,女人和小孩得数量,得

x+y+z=30......①

3x+2y+z=50......②

方程②-方程①得

2x+y=20

那么

y=2(10-x)......③

因为方程③简单,可以直接求出方程组得通解。

令t=10-x,得

x=10-t,(t∈Z)......④

y=2t......⑤

z=30-x-y=20-t......⑥

④式,⑤式和⑥式就是方程组得通解,其中t∈Z。

由于0<x<30,0<10-t<30,y>0所以

0<t<10

本题共有9组解,答案略。

科学尚未普及,还需努力。,再见。

 
(文/高文局)
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