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  • 1 # 使用者7443832395706

    中國剩餘定理

      民間傳說著一則故事——“韓信點兵”。

      秦朝末年,楚漢相爭。一次,韓信將1500名將士與楚王大將李鋒交戰。苦戰一場,楚軍不敵,敗退回營,漢軍也死傷四五百人,於是韓信整頓兵馬也返回大本營。當行至一山坡,忽有後軍來報,說有楚軍騎兵追來。只見遠方塵土飛揚,殺聲震天。漢軍本來已十分疲憊,這時隊伍大譁。韓信兵馬到坡頂,見來敵不足五百騎,便急速點兵迎敵。他命令士兵3人一排,結果多出2名;接著命令士兵5人一排,結果多出3名;他又命令士兵7人一排,結果又多出2名。韓信馬上向將士們宣佈:我軍有1073名勇士,敵人不足五百,我們居高臨下,以眾擊寡,一定能打敗敵人。漢軍本來就信服自己的統帥,這一來更相信韓信是“神仙下凡”、“神機妙算”。於是士氣大振。一時間旌旗搖動,鼓聲喧天,漢軍步步進逼,楚軍亂作一團。交戰不久,楚軍大敗而逃。

      首先我們先求5、9、13、17之最小公倍數9945(注:因為5、9、13、17為兩兩互質的整數,故其最小公倍數為這些數的積),然後再加3,得9948(人)。

      在一千多年前的《孫子算經》中,有這樣一道算術題:

      “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?”按照今天的話來說:一個數除以3餘2,除以5餘3,除以7餘2,求這個數.

      這樣的問題,也有人稱為“韓信點兵”.它形成了一類問題,也就是初等數論中解同餘式.這類問題的有解條件和解的方法被稱為“中國剩餘定理”,這是由華人首先提出的.

      ① 有一個數,除以3餘2,除以4餘1,問這個數除以12餘幾?

      解:除以3餘2的數有:

      2, 5, 8, 11,14, 17, 20, 23….

      它們除以12的餘數是:

      2,5,8,11,2,5,8,11,….

      除以4餘1的數有:

      1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29,….

      它們除以12的餘數是:

      1, 5, 9, 1, 5, 9,….

      一個數除以12的餘數是唯一的.上面兩行餘數中,只有5是共同的,因此這個數除以12的餘數是5.

      如果我們把①的問題改變一下,不求被12除的餘數,而是求這個數.很明顯,滿足條件的數是很多的,它是 5+12×整數,

      整數可以取0,1,2,…,無窮無盡.事實上,我們首先找出5後,注意到12是3與4的最小公倍數,再加上12的整數倍,就都是滿足條件的數.這樣就是把 “除以3餘2,除以4餘1”兩個條件合併成“除以12餘5”一個條件.《孫子算經》提出的問題有三個條件,我們可以先把兩個條件合併成一個.然後再與第三個條件合併,就可找到答案.

      ②一個數除以3餘2,除以5餘3,除以7餘2,求符合條件的最小數.

      解:先列出除以3餘2的數:

      2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26,…,

      再列出除以5餘3的數:

      3, 8, 13, 18, 23, 28,….

      這兩列數中,首先出現的公共數是8.3與5的最小公倍數是15.兩個條件合併成一個就是8+15×整數,列出這一串數是8, 23, 38,…,再列出除以7餘2的數 2, 9, 16, 23, 30,…,

      就得出符合題目條件的最小數是23.

      事實上,我們已把題目中三個條件合併成一個:被105除餘23.

      那麼韓信點的兵在1000-1500之間,應該是105×10+23=1073人

      中國有一本數學古書「孫子算經」也有類似的問題:「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?」

      答曰:「二十三」

      術曰:「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,並之,得二百三十三,以二百一十減之,即得。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,即得。」

      孫子算經的作者及確實著作年代均不可考,不過根據考證,著作年代不會在晉朝之後,以這個考證來說上面這種問題的解法,華人發現得比西方早,所以這個問題的推廣及其解法,被稱為中國剩餘定理。中國剩餘定理(Chinese Remainder Theorem)在近代抽象代數學中佔有一席非常重要的地位。

      簡單扼要總結:

      1.算兩兩數之間的能整除數

      2.算三個數的能整除數

      3.用1中的三個整除數之和減去2中的整除數之差(有時候是倍數)

      4計算結果即可

      韓信帶1500名兵士打仗,戰死四五百人,站3人一排,多出2人;站5人一排,多出4人;站7人一排,多出6人。韓信馬上說出人數:1049

      如多一人,即可湊整。倖存人數應在1000~1100人之間,即得出:

      3乘5乘7乘10減1=1049(人)

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