韓信點兵的數學解法
中國漢代有一位大將,名叫韓信。他每次集合部隊,都要求部下報三次數,第一次按1~3報數,第二次按1~5報數,第三次按1~7報數,每次報數後都要求最後一個人報告他報的數是幾,這樣韓信就知道一共到了多少人。他的這種巧妙演算法,人們稱為“鬼谷算”、 “隔牆算”、“秦王暗點兵”等。
這種問題在《孫子算經》中也有記載:“今有物不知其數:三三數之餘二,五五數之餘三,七七數之餘二,問物幾何?” 它的意思就是,有一些物品,如果3個3個的數,最後剩2個;如果5個5個的數,最後剩3個;如果7個7個的數,最後剩2個;求這些物品一共有多少?人們通常把這個問題叫作“孫子問題”, 西方數學家把它稱為“中國剩餘定理”。現在,這個問題已成為世界數學史上著名的問題。
到了明代,數學家程大位把這個問題的演算法編成了四句歌訣:
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。
用現在的話來說就是:一個數用3除,除得的餘數乘70;用5除,除得的餘數乘21;用7除,除得的餘數乘15。最後把這些乘積加起來再減去105的倍數,就知道這個數是多少。
《孫子算經》中這個問題的演算法是:
70×2+21×3+15×2=233
233-105-105=23
所以這些物品最少有23個。
根據上面的演算法,韓信點兵時,必須先知道部隊的大約人數,否則他也是無法準確算出人數的。你知道這是怎麼回事嗎?
這是因為,
被5、7整除,而被3除餘1的最小正整數是70;
被3、7整除,而被5除餘1的最小正整數是21;
被3、5整除,而被7除餘1的最小正整數是15。
所以,這三個數的和是15×2+21×3+70×2,必然具有被3除餘2,被5除餘3,被7除餘2的性質。
以上解法的道理在於:
被3、5整除,而被7除餘1的最小正整數是15;
被5、7整除,而被3除餘1的最小正整數是70。
因此,被3、5整除,而被7除餘2的最小正整數是 15×2=30;
被3、7整除,而被5除餘3的最小正整數是 21×3=63;
被5、7整除,而被3除餘2的最小正整數是 70×2=140。
於是和數15×2+21×3+70×2,必具有被3除餘2,被5除餘3,被7除餘2的性質。但所得結果233(30+63+140=233)不一定是滿足上述性質的最小正整數,故從它中減去3、5、7的最小公倍數105的若干倍,直至差小於105為止,即 233-105-105=23。所以23就是被3除餘2,被5除餘3,被7除餘2的最小正整數。
韓信點兵的數學解法
中國漢代有一位大將,名叫韓信。他每次集合部隊,都要求部下報三次數,第一次按1~3報數,第二次按1~5報數,第三次按1~7報數,每次報數後都要求最後一個人報告他報的數是幾,這樣韓信就知道一共到了多少人。他的這種巧妙演算法,人們稱為“鬼谷算”、 “隔牆算”、“秦王暗點兵”等。
這種問題在《孫子算經》中也有記載:“今有物不知其數:三三數之餘二,五五數之餘三,七七數之餘二,問物幾何?” 它的意思就是,有一些物品,如果3個3個的數,最後剩2個;如果5個5個的數,最後剩3個;如果7個7個的數,最後剩2個;求這些物品一共有多少?人們通常把這個問題叫作“孫子問題”, 西方數學家把它稱為“中國剩餘定理”。現在,這個問題已成為世界數學史上著名的問題。
到了明代,數學家程大位把這個問題的演算法編成了四句歌訣:
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。
用現在的話來說就是:一個數用3除,除得的餘數乘70;用5除,除得的餘數乘21;用7除,除得的餘數乘15。最後把這些乘積加起來再減去105的倍數,就知道這個數是多少。
《孫子算經》中這個問題的演算法是:
70×2+21×3+15×2=233
233-105-105=23
所以這些物品最少有23個。
根據上面的演算法,韓信點兵時,必須先知道部隊的大約人數,否則他也是無法準確算出人數的。你知道這是怎麼回事嗎?
這是因為,
被5、7整除,而被3除餘1的最小正整數是70;
被3、7整除,而被5除餘1的最小正整數是21;
被3、5整除,而被7除餘1的最小正整數是15。
所以,這三個數的和是15×2+21×3+70×2,必然具有被3除餘2,被5除餘3,被7除餘2的性質。
以上解法的道理在於:
被3、5整除,而被7除餘1的最小正整數是15;
被3、7整除,而被5除餘1的最小正整數是21;
被5、7整除,而被3除餘1的最小正整數是70。
因此,被3、5整除,而被7除餘2的最小正整數是 15×2=30;
被3、7整除,而被5除餘3的最小正整數是 21×3=63;
被5、7整除,而被3除餘2的最小正整數是 70×2=140。
於是和數15×2+21×3+70×2,必具有被3除餘2,被5除餘3,被7除餘2的性質。但所得結果233(30+63+140=233)不一定是滿足上述性質的最小正整數,故從它中減去3、5、7的最小公倍數105的若干倍,直至差小於105為止,即 233-105-105=23。所以23就是被3除餘2,被5除餘3,被7除餘2的最小正整數。