當(dāng)前位置:首頁(yè) > 私立學(xué)校 > 中小學(xué)基礎(chǔ)教育 > 奧數(shù)試題
大家都在關(guān)注:19年7月國(guó)際學(xué)校開(kāi)放日全國(guó)優(yōu)質(zhì)國(guó)際高中國(guó)際初中國(guó)際小學(xué)推薦
(依據(jù):《孫子問(wèn)題》;編詩(shī):陳鋼)
有物不知數(shù),讓我數(shù)一數(shù);
三個(gè)三個(gè)數(shù),剩二好孤獨(dú);
五五數(shù)剩三,七七又二單;
此物多少數(shù),誰(shuí)能說(shuō)清楚?
「解說(shuō)」這是依據(jù)《孫子算經(jīng)》上有名的“孫子問(wèn)題”(又稱(chēng)“物不知數(shù)題”)
編寫(xiě)而成的。原來(lái)的題目是:
“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(wèn)物幾
何?”
用通俗的話來(lái)說(shuō),題目的意思就是
有一些物品,不知道有多少個(gè),只知道將它們?nèi)齻(gè)三個(gè)地?cái)?shù),會(huì)剩下2 個(gè);
五個(gè)五個(gè)地?cái)?shù),會(huì)剩下3 個(gè);七個(gè)七個(gè)地?cái)?shù),也會(huì)剩下2 個(gè)。這些物品的數(shù)量至
少是多少個(gè)?
(注:詩(shī)題及題目原文都無(wú)“至少”二字,但“孫子問(wèn)題”都是些求“最少”
或者求“至少”的問(wèn)題,否則就會(huì)有無(wú)數(shù)多個(gè)答案。所以,解釋題目意思時(shí),在
語(yǔ)句中加上了“至少”二字。)
《孫子算經(jīng)》解這道題目的“術(shù)文”和答案是:
“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(lái)說(shuō),就是:
先求被3 除余2 ,并能同時(shí)被5 、7 整除的數(shù),這樣的數(shù)最小是140 ;
再求被5 除余3 ,并能同時(shí)被3 、7 整除的數(shù),這樣的數(shù)最小是63;
然后求被7 除余2 ,并能同時(shí)被3 、5 整除的數(shù),這樣的數(shù)最小是30.
于是,由140 +63+30=233,得到的233 就是一個(gè)所要求得的數(shù)。但這個(gè)數(shù)
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(shù)“105 ”的倍數(shù),
就得到許許多多這樣的數(shù):
{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(shù)目至少是23個(gè)。
需要指出的是,在《孫子算經(jīng)》上,有一段關(guān)于這類(lèi)題目的解題“術(shù)文”:
“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
十五,一百六以上以一百五減之,即得。”
(注:古稱(chēng)“106 ”和“105 ”為“一百六”和“一百五”,而稱(chēng)“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(shù)學(xué)家程大位,在他所著的《算法統(tǒng)宗》中,對(duì)于這種解一般
“孫子問(wèn)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(shù)梅花廿一枝;
七子團(tuán)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(shī)意”,我們可以不去理會(huì),只需注意它的數(shù)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(shuō)除以3 所得的余數(shù),要用“70”
去乘它;
“五(5 )樹(shù)梅花廿一(21)枝”——是說(shuō)除以5 所得的余數(shù),要用“21”
去乘它;
“七(7 )子團(tuán)圓正半月(15)”——“半月”是一個(gè)月30天的一半,即15
日,這是說(shuō),除以 7所得的余數(shù),要用“ 15 ”去乘它;
“除百零五(105 )便得知”——這是說(shuō)要把上面所乘得的三個(gè)數(shù)相加,加
得的和如果大于105 ,便應(yīng)減去105 ,或者減去105 的倍數(shù)。這也就是《孫子算
經(jīng)》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(gè)最小的未知數(shù)了。
運(yùn)用這一歌訣來(lái)解答這道“物不知數(shù)”問(wèn)題,便是
2 ×70+3×21+2×15=140+63+30=233
233-105-105=23(答略)
不過(guò),用這種方法解這類(lèi)問(wèn)題,有它的局限性,它只能解答用3 、5 、7 作
除數(shù)的題目,遇到用其他數(shù)作除數(shù)的算題,它就行不通了。這一點(diǎn)必須引起我們
的注意。
這種“物不知數(shù)(孫子)問(wèn)題”,在我國(guó)古代流傳的算法名稱(chēng)很多。宋朝周
宓稱(chēng)它為“鬼谷算”、“隔墻算”(之所以稱(chēng)“鬼谷算”,大概是因?yàn)樗c傳說(shuō)
中的哲學(xué)家鬼谷子有某些關(guān)系);13世紀(jì)的大數(shù)學(xué)家楊輝則稱(chēng)它為“剪管術(shù)”。
南宋數(shù)學(xué)家秦九韶將它推廣,并又發(fā)現(xiàn)一種算法,稱(chēng)它為“大衍求一術(shù)”。它被
傳入西方后,外國(guó)人又稱(chēng)它為“中國(guó)剩余定理”。但是大多數(shù)人較為通俗的叫法,
還是稱(chēng)它為“韓信點(diǎn)兵”(也有稱(chēng)“秦王暗點(diǎn)兵”的)。傳說(shuō)我國(guó)漢朝的大將韓
信,計(jì)算士兵數(shù)目的方法十分特別,他不是五個(gè)五個(gè)或十個(gè)十個(gè)地?cái)?shù),也不要士
兵“一、二、三、四、五……”地報(bào)數(shù),而是叫他們排起隊(duì)伍,依次在他面前列
隊(duì)行進(jìn):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(lái),就知道了士兵的總數(shù)。他旁邊的人見(jiàn)他并沒(méi)有數(shù)士兵的數(shù)目,有時(shí)甚
至還閉上了眼睛,而居然知道士兵的總數(shù),都感到十分驚奇。所以,后人就把這
種算法稱(chēng)為“韓信點(diǎn)兵”了。“韓信點(diǎn)兵問(wèn)題”在數(shù)學(xué)史上,是個(gè)極有名的問(wèn)題。
西洋人直到18世紀(jì)才被瑞士數(shù)學(xué)家歐拉發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題的解題規(guī)律。只拿我國(guó)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(shí)間。
「思考、練習(xí)」
1.有一道用詩(shī)的形式表達(dá)的謎題(陳邦新整理)是:
花生若干粒,三數(shù)即余一;
五數(shù)無(wú)剩余,七數(shù)余三粒。
你能猜出得數(shù)是多少粒嗎?(答案:10粒)
2.有一道民間詩(shī)題如下(陳邦新整理):
秦皇暗點(diǎn)衛(wèi)隊(duì)兵,三三數(shù)來(lái)余二名;
五數(shù)七數(shù)都余一,衛(wèi)隊(duì)共是多少人?
請(qǐng)仿照上面的方法解出這道題目。(答案:71人)
3.有總數(shù)不滿(mǎn)五十人的一隊(duì)士兵,“一至三報(bào)數(shù)”,最后一人報(bào)“一”:
“一至五報(bào)數(shù)”,最后一人報(bào)“二”:“一至七報(bào)數(shù)”,最后一人也報(bào)“二”。
這隊(duì)士兵有多少人?(答案:37人)
4.用三輪小貨車(chē)運(yùn)一批糧食,每次運(yùn)7 袋,最后余下2
袋;每次運(yùn)8 袋,最后余下3 袋;每次運(yùn)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(gè)數(shù),被5 除余2 ,被7 除余6 ,被11除余9.那么這個(gè)數(shù)最小是多少?
(答案:97)
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