作者:张祥斌
出版社:电子工业出版社
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趣味数学游戏.名人名题试读:
前言
在数学几千年的发展史上,出现了很多名人,他们为数学的发展做出了杰出的贡献。这其中不仅仅包括一些著名的数学家,还包括许多科学家,甚至还包括一些文学家、军事家,足可见数学的应用范围有多广了。这些名人留下了许多经典名题,成为数学这门学科中的宝贵财富,有些甚至发挥了里程碑的作用。
然而,由于数学在生活中无处不在,世界各国的劳动人民对数学的发展也做出了巨大贡献,有许多“无名英雄”留下的一些名题,在今天同样闪烁着耀眼的光芒!下面,就让我们在思考这些经典名题过程中体会一下数学的博大精深吧!
本书还根据时代发展的需要,创新性地加入了微课视频。微课视频的讲解者是金吉利老师,技术制作由刘向涛老师完成。除此之外,本书的完成,还要感谢参与策划、编写的很多人,他们是,马云茜、李冰凌、林琳、王忠波、刘海燕、郭春焱、修德武、张国、郝志丹、刘波。另外,对那些为我们提供帮助的人,我们在此一并致谢!第1章诗词入题百鸟归巢
北宋大文学家苏轼不但诗词写得精彩,中国画也画得好。传说有一位广东的状元,名叫伦文叙,为苏轼画的《百鸟归巢图》题了一首奇怪的诗:
天生一只又一只,
三四五六七八只。
凤凰何少鸟何多,
啄尽人间千万石。
画的标题中说是“百鸟”,题诗中却不见“百”字踪影,似乎只管数鸟儿有多少只:一只,又一只,三、四、五、六、七、八只,数到八就结束,开始发表感想了。画中的鸟儿,究竟是100只还是8只呢?
答案:要解开这个谜,可以把诗中关于鸟儿只数的数字写成一行:
1 1 3 4 5 6 7 8
这些数合在一起,与100有没有关系呢?
通过观察,发现可以用这些数组成一个算式,计算结果恰好等于100:1+1+3×4+5×6+7×8=100。
原来,诗中的第二句不能读成“三、四、五、六、七、八只”,而应该读成三四、五六、七八只。
其中的“三四”“五六”“七八”,都是两数相乘,得数分别是12、30和56。连同上句的1只、又1只,全部加起来,隐含着总数是“百”。及时梨果
元代数学家朱世杰于1303年编著的《四元玉鉴》中有这样一道题目:
九百九十九文钱,及时梨果买一千,
一十一文梨九个,七枚果子四文钱。
问:梨果多少价几何?
此题的题意是:用999文钱买得梨和果共1000个,梨11文买9个,果4文买7个。问买梨、果各几个,各付多少钱?
答案:梨每个价:11÷9=11/9(文)
果每个价:4÷7=4/7(文)
果的个数:(11/9×1000-999)÷(12/9-4/7)=343(个)
梨的个数:1000-343=657(个)
梨的总价:11/9×657=803(文)
果的总价:4/7×343=196(文)加法入曲
元代汤式的散曲《双调·庆东原·京口夜泊》巧妙运用了加法原理,你知道是在哪里用到的吗?全曲如下:
故园一千里,孤帆数日程。倚蓬窗自叹漂泊命。城头鼓声,江心浪声,山顶钟声,一夜梦难成,三处愁相并。
答案:曲中除运用一千里、孤帆、一夜、三处等数目字外,加法分析运用巧妙,城头+江心+山顶=三处,渲染出作者处处忧愁的孤旅及悲寂的游子情怀。减法入曲
元代卢挚的散曲《双调·蟾宫曲》巧妙运用了减法原理,你知道是在哪里用到的吗?全曲如下:
想人生七十犹稀,百岁光阴,先过了三十,七十年间,十岁顽童,十载尪羸(wāng léi,瘦弱的意思)。五十岁除分昼黑,刚分得一半儿白日,风雨相催,兔去乌飞。仔细沉吟,都不如快活了便宜。
答案:人生百年,就常人而言,先减去无法过的后三十年,只能按七十岁来计算。七十岁,减去十岁顽童,再减去十年尪羸,等于五十年。接着又用除法,五十年的一半是白天,一半是黑夜。乘法入曲
元代曾有无名氏作散曲《水仙子·遣怀》巧妙运用了乘法原理,你知道是在哪里用到的吗?全曲如下:
百年三万六千场,风雨忧愁一半妨。眼儿里觑,心儿上想,教我鬓边丝怎地当,把流年子细推详。一日一个浅酌低唱,一夜一个花烛洞房,能有得多少时光。
答案:一年三百六十日,百年三万六千场。乘法运用不着痕迹,非常巧妙。除法入曲(1)元代阿鲁威的散曲《双调·蟾宫曲》巧妙运用了除法原理,你知道是在哪里用到的吗?全曲如下:
问人世谁是英雄?有酾酒临江,横塑曹公。紫盖旗,多应借得赤壁东风。更惊起南阳卧龙便成名八阵图中。鼎足三分:一分西蜀,一分江东,一分北魏。(2)元代张可久的散曲《沉醉东风·秋夜思》巧妙运用了除法原理,你知道是在哪里用到的吗?全曲如下:
二十五点秋更鼓声,千三百里水馆邮程。青山去路长,红树西风冷。百年人半纸虚名。得似璩源阁上僧,午睡足窗日影。
答案:(1)曲中巧妙运用了除法分析法,将天下分为三分:一分西蜀,一分江东,一分北魏。(2)曲中巧妙运用了除法。古时夜里以击鼓记时,每夜五更。二十五点除以五等于五,是五个夜晚。九百九十九文钱
下面是一道用诗歌形式写成的算术题。
九百九十九文钱,
甜果苦果买一千。
四文钱买苦果七,
十一文钱九个甜。
甜苦两果各几个?
请君布算莫迟延!
这是中国古代数学书《算法统宗》里的题目。《算法统宗》刻印于1592年,作者程大位(1533—1606年)是明代的数学家。题目的意思是说,有999文钱,买一种甜果和一种苦果,两种共买1000只。其中苦果的价钱是4文钱买7只,甜果的价钱是11文钱买9只。请你算一算,买了多少只甜果,多少只苦果?
答案:不妨先假定1000只全买甜果,甜果好吃。
因为每9只甜果要花11文钱,所以买1000只甜果要用的钱数是(文)。
甜果贵,苦果便宜,全买甜果多花的钱是(文)。
要把多花的这些钱省回来,就要拿出一些甜果去换回同样个数的苦果。每拿一只甜果换回一只苦果,节省的钱数是(文)。
所以应该换回的苦果只数是(只)。
还剩下的甜果只数是
1000-343=657。
因而答案是:甜果657只,苦果343只。
容易验证,这时买甜果的钱是803文,买苦果的钱是196文,总数恰好是999文。百羊问题
明代大数学家程大位著的《算法统宗》一书,有一道诗歌形式的数学应用题,叫百羊问题:
甲赶羊群逐草茂,乙拽一羊随其后。
戏问甲及一百否?甲云所说无差谬。
所得这般一群凑,再添半群小半群。
得你一只来方凑,玄机奥妙谁猜透?
此题的意思是:一个牧羊人赶着一群羊去寻找青草茂盛的地方。有一个牵着一只羊的人从后面跟来,并问牧羊人:“你的这群羊有100只吗?”牧羊人说:“如果我再有这样一群羊,加上这群羊的一半又1/4群,连同你这一只羊,就刚好满100只。”谁能用巧妙的方法求出这群羊有多少只?
答案:此题的解是:(100-1)÷(1+1+1/2+1/4)=36只。百馍百僧
明代大数学家程大位著的《算法统宗》中有这样一题:
一百馒头一百僧,大僧三个更无增;
小僧三人分一个,大小和尚各几丁?
答案:这题可用假设法求解。现假设大和尚100个,小和尚人数是(3×100-100)÷(3-1÷3)=75(人),大和尚人数是100-75=25(人)。船只运盐
盐是人人每天必需的物品。烧菜不放盐,就觉得淡而无味,现代人如此,古代人也不例外。中国古代数学书里,自然少不了有关盐的应用题。下面是明代数学家程大位《算法统宗》里的一道应用题:
四千三百五十(袋)盐,
大小船只要装全。
五百袋装三大只,
三百袋装四小船。
大小船只同只数,
折算须请众英贤。
题目的大意是说,有4350袋盐,把一些大船、小船刚好装满。其中,每3只大船装500袋,每4只小船装300袋。大船和小船的只数相同。请各位有学问的朋友算一算,有多少只大船和小船?
答案:因为大船和小船的只数相同,可将1只大船和1只小船配成1组,只需求出有多少组船。
从每4只小船装300袋盐,得到1只小船装的盐是
300÷4=75(袋)。
因而3只小船装的盐是
75×3=225(袋)。
又知道3只大船装500袋盐,所以3只小船和3只大船共计装盐
225+500=725(袋)。
就是说,每3组船装725袋盐。总共有4350袋盐,所需船的组数是
4350÷725×3=18。
所以共有18只小船和18只大船。哑子买肉
这也是程大位《算法统宗》中的一道算题:
哑子来买肉,难言钱数目。
一斤少四十,九两多十六。
试问能算者,今与多少肉?
答案:每两肉价是:(40+16)÷(16-9)=8(文)
哑子带的钱:8×16-40=88(文)
哑子能买到的肉:88÷8=11(两)(注:旧制1斤=16两)宝塔装灯
这是明代数学家吴敬偏著的《九章算法比类大全》中的一道题,题目是:
远望巍巍塔七层,红光点点倍加增。
共灯三百八十一,请问顶层几盏灯?
你能解出吗?
答案:解各层倍数和:1+2+4+8+16+32+64=127 顶层的盏数:381÷127=3(盏)。《西游记》里的倒数诗
在中国古典神话小说《西游记》里,说到唐僧和他的徒弟孙悟空、猪八戒、沙和尚去西天取经,在平顶山莲花洞消灭了想吃唐僧肉的妖怪金角大王和银角大王。然后师徒们继续赶路,又遇上一座巍峨险峻的大山。一面赶路,一面观景,不觉天色已晚。
故事发展到这里,小说中写道:
……师徒们玩着山景,信步行时,早不觉红轮西坠。正是:
十里长亭无客走,九重天上观星辰。
八河船只皆收港,七千州县尽关门。
六宫五府回官宰,四海三江罢钓纶。
两座楼头钟鼓响,一轮明月满乾坤。
这首诗从十、九、八、七,说到六、五、四、三、两、一,星月点缀夜色,收工了,下班了,关门了,路上没人了,取经赶路的也该找个地方休息了。
为了取经,跋山涉水已经苦不堪言,降妖伏魔更是险象环生,害得猪八戒想回家,唐僧心里直打鼓。幸好有孙悟空不断给一行人鼓劲,看看沿途深山老林幽静风光,放松放松。小说里这首写景诗,也正是在紧张情节中夹进一点轻松花絮,稍稍缓一口气。诗中嵌进全部十个数字,而且从大往小,倒过来数,成为别具一格的“倒数诗”,更增加了趣味。《西游记》是明代吴承恩著的,问世已有400多年。按照我们现在数学里的习惯,用阿拉伯数字把诗中的各个数写出来,顺次排成一串,成为
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
现在做两个数学小游戏:
用上面写出的十个数,不打乱顺序,添加适当的数学符号,组成十个算式,使计算结果分别等于10、9、8、7、6、5、4、3、2、1。
要组成其中任意一个算式,是很容易的。要组成全套十个,就要动动脑筋。如果再使组成十个算式的手法有变化,就更有趣了。请你尝试一下吧!(1)用上面写出的十个数,不打乱顺序,添加适当的数学符号,组成十个算式,使计算结果分别等于10、9、8、7、6、5、4、3、2、1。(2)如果不能用括号,也不能出现多位数,那么该如何解答?当然,过程中是不允许出现负数的,最好也不要结构都很相似。
答案:(1)可以组成很多满足条件的算式,下面是其中的一组。
10+9-8-7+6+5-4-3+2×1=10;(10+98+76)×5÷4÷(3+2)+1=9;(10+9+8-7)×6÷5÷4+3-2+1=8;(109-87)÷(6+5)+4+3-2×1=7;(10+9+8-7-6)×5-43-21=6;(10+9+8+7+6)÷5-4÷(3-2)+1=5;
10×9-87+65-43-21=4;(109-8+7)÷6-54÷3+2+1=3;(109+87-6)÷5-4-32×1=2;(10×9-87)÷(6×54-321)=1。(2)10-9+8-7+6-5+4-3-2-1=1
10×9-8×7-6-5×4-3×2×1=2
10-9+8×7-6×5-4×3×2×1=3
10+9×8+7×6-5×4×3×2×1=4
10×9-8×7-6×5-4+3+2×1=5
10+9+8+7-6×5-4+3+2+1=6
10×9÷8×7÷6÷5×4÷3×2×1=7
10×9÷8-7+6-5÷4-3+2×1=8
10-9+8-7+6×5-4×3×2+1=9
10+9×8-7×6-5×4×3÷2×1=10别离情
四哥探望十四姐, 七转石岭九道砭。
十五月亮一夜圆, 十二月逢六天面。
十诉别情八回怨, 十三云月三重天。
五作别诗十一首, 两地相望十六年。
此诗所用数字构成一个四阶完美幻方,你知道其中的奥妙吗?
答案:其四行四列及八条泛对角线所含四数之和都等于34。而且每一正方形,每一等腰梯形(如14,7,10,3)。每一平行四边形(如4,15,13,2)上的四个角,所含四数之和均为34。每一交叉十字点上,画一个“×”向四边沿伸使其各有两个数字,那么每组两数之差均相等,如15-8=9-2=11-4=13-6=7,这种性质称为河图特性。
这首《别离情》诗,惟妙惟肖地描述了四哥与十四姐别离后的思念之情。他们每年只有六天见面时间,每逢一次总要穿山越岭,有一个艰难的旅程。离愁别恨,望着浓浓的云月,触发思念情绪,作诗感叹,就这样两地相望已十六年了。此诗不仅能够将和谐美妙的数字巧妙地砌入诗中,而且又能真切地表达别离思情,为人们留下了文理共赏的绝妙好词。少年学艺
六面围墙九米高,四季苦练十五招。
三更始练十六套,五转飞空十分妙。
十三少年两手高,十一寻师八方找。
十二学艺七师教,十四内藏一身宝。
此诗所用数字构成一个四阶完美幻方,你知道其中奥妙吗?
答案:此诗所用数字构成第二类四阶完美幻方,其性质与第一类相同。
这里描写了一个少年学艺的过程,他11岁就八方云游寻找师父,12岁就有七位老师给他教功夫,13岁就有两手高招。他每天三更开始苦练各种套路招式,一年四季,住在九米高的围墙中天天如此,到14岁已身藏绝技很了不起了。此诗巧妙地将幻方中11~14各数字,用作少年成长的过程。一个志高的少年被表现得活灵活现,算是一首千古绝唱的诗了。山湖园林景色秀
四方园林五桥连,十六叠峰九重天。
十五长廊十里街,三岸杨柳翠六砭。
一湖山色八洞险,十三楼阁十二殿。
十四花坛十一色,二重观光时七月。
此诗所用数字构成一个四阶完美幻方,你知道其中的奥妙吗?
答案:此诗所用数字构成第三类四阶完美幻方,其性质也与第一、二类相同。
这首诗描写了一个山湖园林的景色。重峦叠峰中,五桥连着四方的园林,街头长廊,杨柳翠砭,湖中山色映出八个险洞,十分壮观迷人,楼阁宫殿,花坛草坪,分布在湖岸边上,一个美妙秀丽的景色历历在目,时值七月,正是景色最秀丽的时候,这是作者第二次到这里观光了。出门望九堤
出门望九堤,堤上九树奇;
每树九个枝,每枝九巢倚;
每巢九只鸟,每鸟九雏依;
每雏九片毛,每片九色披。
请问各项数,每项各是几?
这是依据我国古代算书《孙子算经》上的名题“出门望九堤”编写的。原来的题目是:“今有出门望九堤,堤有九木,木有九枝,枝有九巢,巢有九禽,禽有九雏,雏有九毛,毛有九色。问各几何?”题中的“堤”即堤坝,是沿河或沿海修筑的防水建筑物;题中的“木”即树木或树,堤有九木,即堤上有九棵树;“巢有九禽”即每个鸟巢内有九只鸟;“禽有九雏”,即每只鸟有九只小鸟;……题目的意思可以是:某人走出门外,望见前方有9条堤岸,每条堤上有9棵树木,每棵树上有9个树枝,每个树枝上有9个鸟巢,每个鸟巢里有9只大鸟,每只大鸟都孵出了9只小鸟,每只小鸟都长出了9片羽毛,每片羽毛上都有9种颜色。问这个人望见的树、枝、巢、大鸟、小鸟、小鸟羽毛及羽毛上的颜色,各是多少?怎样来解答这道题目呢?
答案:可逐步求得如下:
9棵×9=81棵…………树木数
9枝×81=729枝…………树枝数
9巢×729=6561巢………鸟巢数
9只×6561=59049只…………大鸟数
9个×59049=531441个…………小鸟数
9片×531441=4782969片…………雏毛数
9种×4782969=43046721种…………毛色数(毛色数目不考虑几只鸟的同种颜色不另外算作一种的问题。)持钱数不明
三人持钱数不明,但知三人友谊深;
乙丙半数都给甲,甲钱九十好欢欣;
甲丙之半乙拿走,乙整七十无零星;
丙拿甲乙钱半数,共是五十六文银。
原来钱数各多少,谁能将它说得清?
这是依据《孙子算经》上的“三人持钱”趣题编写而成的。题目的原文是:“今有甲乙丙三人持钱。甲语乙丙:‘各将公等所持钱半以益我,钱成九十。’乙复语甲丙:‘各将公等所持钱半以益我,钱成七十。’丙复语甲乙:‘各将公等所持钱半以益我,钱成五十六。’问三人持钱各几何?”题目的意思是:甲乙丙三人分别持有钱数若干。甲对乙丙二人说:“如果将你们两个所持钱数的一半给我,我就共有90文钱。”乙对甲丙二人说:“如果将你们两个所持钱数的一半给我,我就共有70文钱。”丙对甲乙二人说:“如果将你们两个所持钱数的一半给我,我就共有56文钱。”问:甲乙丙三人原来各有钱多少?怎样来解答这道题目呢?
答案:题意若用算式来表达,可以是
甲+=90文
乙+=70文
丙+=56文
这三个等式,可以整理为
2甲+乙+丙=180文……①
甲+2乙+丙=140文……②
甲+乙+2丙=112文……③
再经演绎,又可得新的等式:
①-②,得:甲-乙=40文……④
①×2-③,得:3甲+乙=248文……⑤
然后,将④、⑤两个等式相加,便得:
所以,甲的钱数是288÷4=72(文)
乙的钱数是72-40=32(文)
丙的钱数是180-32-72×2=148-144=4(文)
甲原有钱72文,乙原有钱32文,丙原有钱4文。三鸡啄粟米
三鸡啄粟米,速度不整齐;
公鸡啄四粒,母二雏一粒。
粟主责令赔,共赔千零一;
各应赔多少,公平又合理。
这是依据《孙子算经》上的一道名题—“三鸡啄粟题”编写而成的。原来的题目是:“今有三鸡,共啄一千一粒。雏啄一,母啄二,翁啄四。主责,本粟三鸡主各偿几何?”题中的“一千一粒”即“1001粒”。古人读数,常把数字中间的零舍去不读,如“105”读作“一百五”(“150”则读作“一百五十”),“2008”读作“二千八”(“2800则读作“二千八百”)。题中的“雏”“母”“翁”,分别指小鸡、母鸡、公鸡。题目的意思是:分别属于三户人家的公鸡、母鸡和小鸡,共同偷食了某主人家的粟米共1001粒。它们啄食的情况是:小鸡每啄1粒,母鸡可啄食2粒,公鸡可啄食4粒。粟主责令三位鸡主赔偿,问:三位鸡主各应赔偿粟米多少粒?请你解答一下。
答案:把题目的条件和问题摘要排列起来,可以是:
三只鸡吃掉的粟米,写成连比是
小鸡∶母鸡∶公鸡=1∶2∶4
若将小鸡吃掉的粟米作为1份,则母鸡吃掉的为2份,公鸡吃掉的为4份。它们总共吃掉的就是(1+2+4)份。所以,
小鸡吃掉的是1001÷(l+2+4)=143(粒)
母鸡吃掉的是143×2=286(粒)
公鸡吃掉的是143×4=572(粒)
显然,三只鸡分别吃掉的这些粒数,也就是三位鸡主应该赔偿给粟主的粒数。
小鸡主人赔143粒,母鸡主人赔286粒,公鸡主人赔572粒。洗碗在河边
妇人洗碗在河边,旁人问客有几员?
答曰不知人数目,碗的只数听我言:
一只盛饭二人用,一汤摆在三人前;
四人共食一碗肉,六十五只便周全。
请你仔细算一算,家里客人共几员?
这是依据《孙子算经》上的“荡杯”名题以及我国民间流传的“荡杯”诗题,编写而成的。在《孙子算经》上,此题的原文是:“今有妇人河上荡杯,津吏问:杯何以多?妇人曰有客。吏曰:客几何?妇人曰:二人共饭,三人共羹,四人共肉,凡用杯六十五,不知客几何?”题目中的“津吏”,是封建社会里管理河上桥梁的官吏。因河上桥梁在古时称其为“津梁”,故管理“津梁”的官吏便称之为“津吏”。题中的“羹”,读音与“耕”音相同;“羹”是有浓汁的食品,可解释为汤;“共羹”,即共用一个汤碗。题目的意思用通俗的话来说,可以是:有一位妇女在河边洗碗,管理桥梁的官吏见了,问道:你要洗的碗为什么这样多?妇人回答说:家里来了客人。官吏又问:来了多少客人?妇人说:我家来的客人,2人共用一只饭碗,3人共用一只汤碗,4人共用一只肉碗,总共用了65只碗。请你算算吧,我家的客人有多少个?用什么办法能算出这妇人家里来了多少客人呢?
答案:我们不妨从每人占用的碗数上来思考、分析。
由题中条件可知,每一个客人占用的饭碗、汤碗和肉碗分别是:
饭碗—(个)
汤碗—(个)
肉碗—(个)
所以,每一个客人总共要占用的碗数就是(个)
显然,只要知道这65只总碗数中,包含了多少个个碗”,便知道客人的人数是多少了。因此,可求得该妇人家里来的客人人数为(人)
综合起来,就是
65÷(1÷2+1÷3+1÷4)
=65
=65
=60(人)
家里来的客人是60人。
较为有趣的是,《孙子算经》上给出的解法,却与此完全不同:“置六十五杯以十二乘之,得七百八十,以十三除之,即得。答曰:六十人。”
古算书解题,无法采用现今之算式,一般都采用这种文字叙述的形式,来讲解算题的解法。如果将这种解法列成今日之算式,则可以是:
65×12=780
780÷13=60(人)
这种解法的算理何在呢?《算经》上没有讲述。我们不妨这样来思考:
因为2人共用一只饭碗,3人共用一只汤碗,4人共用一只肉碗,将其排列起来,就是:
2人—1只饭碗
3人—1只汤碗
4人—1只肉碗
由此可以推出:(注:12是2、3、4三个数的最小公倍数)
这就是说,12个客人需要占用的碗数是
6+4+3=13(只)
现在,如果假定每个客人都占用13只碗,那么总的碗数便会扩大12倍,使之变为
65×12=780(只碗)
于是,只要知道这“780只碗”中,包含了多少个“13只碗”,便知道她家里来了多少客人了。所以,她家里的客人人数就是
780÷13=60(人)
将这一思路的主要算式写在一起,就是《算经》上的解法了。
65×12=780;780÷13=60(人)有物不知数
有物不知数,让我数一数;
三个三个数,剩二好孤独;
五五数剩三,七七又二单;
此物多少数,谁能说清楚?
这是依据《孙子算经》上有名的“孙子问题”(又称“物不知数题”)编写而成的。原来的题目是:“今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二。问物几何?”用通俗的话来说,题目的意思就是:有一些物品,不知道有多少个,只知道将它们三个三个地数,会剩下2个;五个五个地数,会剩下3个;七个七个地数,也会剩下2个。这些物品的数量至少是多少个?怎样来解答这道题目呢?
答案:《孙子算经》解这道题目的“术文”和答案是: “三三数之剩二,置一百四十;五五数之剩三,置六十三;七七数之剩二,置三十。并之,得二百三十三,以二百十减之,即得。”“答曰:二十三。”这些话是什么意思呢?用通俗的话来说,就是:
先求被3除余2,并能同时被5、7整除的数,这样的数最小是140;
再求被5除余3,并能同时被3、7整除的数,这样的数最小是63;
然后求被7除余2,并能同时被3、5整除的数,这样的数最小是30。
于是,由140+63+30=233,得到的233就是一个所要求得的数。但这个数并不是最小的。
再用求得的“233”减去或者加上3、5、7的最小公倍数“105”的倍数,就得到许许多多这样的数:
{23,128,233,338,443,…}
从而可知,23、128、233、338、443、…都是这一道题目的解,而其中最小的解是23。
这些物品的数目至少是23个。
需要指出的是,在《孙子算经》上,有一段关于这类题目的解题“术文”:“凡三三数之剩一则置七十,五五数之剩一则置二十一,七七数之剩一则置十五,一百六以上以一百五减之,即得。”(注:古称“106”和“105”为“一百六”和“一百五”,而称“160”和“150”为“一百六十”和“一百五十”。所以,这里的“一百六”和“一百五”分别指“106”和“105”,而不是“160”和“150”。)
明代著名的大数学家程大位,在他所著的《算法统宗》中,对于这种解一般“孙子问题”的方法,还编出了四句歌诀,名曰《孙子歌》:
三人同行七十稀,
五树梅花廿一枝;
七子团圆正半月,
除百零五便得知。
歌中的“廿”,读音与“念”音相同。“廿”即二十的意思。
这一歌诀的“诗意”,我们可以不去理会,只需注意它的数字就行了。歌诀中的每一句话,都指出了一步解题方法:“三(3)人同行七十(70)稀”—是说除以3所得的余数,要用“70”去乘它;“五(5)树梅花廿一(21)枝”—是说除以5所得的余数,要用“21”去乘它;“七(7)子团圆正半月(15)”—“半月”是一个月30天的一半,即15日,这是说,除以7所得的余数,要用“15”去乘它;“除百零五(105)便得知”—这是说要把上面所乘得的三个数相加,加得的和如果大于105,便应减去105,或者减去105的倍数。这也就是《孙子算经》上的“一百六(106)以上,以一百五(105)减之”。这样得出的差,便是所要求的这个最小的未知数了。
运用这一歌诀来解答这道“物不知数”问题,便是
2×70+3×21+2×15=140+63+30=233
233-105-105=23(答略)
不过,用这种方法解这类问题,有它的局限性,它只能解答用3、5、7作除数的题目,遇到用其他数作除数的算题,它就行不通了。这一点必须引起我们的注意。二人均有银
二人均有银,数量未说明;
甲得乙一半,甲满五十银;
乙得甲太半,乙也整五零;
二人各多少,谁能说得清?
这是依据《九章算术》上的名题“二人持钱不知其数”编写而成的。原来的题目是:“今有甲乙二人持钱不知其数。甲得乙半而钱五十,乙得甲太半亦钱五十。问:甲乙持钱各几何?”诗题中的“五零”即五十;“太半”即题目的意思可以是:甲乙二人各有钱若干,甲得乙钱数的则甲有钱50文;若乙得甲钱数的则乙也有钱50文。问甲乙原来各有钱多少?怎样来解答这道题目呢?
答案:题意如果用文字算式来表达,则可以是:
甲+1/2乙=50…………①
2/3甲+乙=50…………②
若将①式中的各数都扩大2倍,将②式中的各数都扩大3倍,它们就会变成
2甲+乙=100…………③
2甲+3乙=150…………④
再用“消去法”(算术“消去法”相当于代数“加减消元法”)消去一个未知数—甲的钱数。这只需要用④式去减③式,即可求得:
2甲+3乙=150…………④
2甲+乙=100…………③
相减得2乙=50
于是可知,
乙的钱数就是50÷2=25(文)
甲的钱数就是50-25÷2=37.5(文)
甲有钱37.5文,乙有钱25文。大小各几斛
小器一,大器五,合起来,容三斛;
大器一,小器五,合起来,容两斛。
现问两器各一个,各能容纳多少斛?
这是依据《九章算术》上的“大器和小器”算题编写而成的。原来的题目是:“今有大器五、小器一,容三斛;大器一、小器五,容二斛。问:大器、小器各容几何?”题目中的“斛”,与“胡”音相同。“斛”是我国远古时代的一种容量部位,它与另一种旧制容量单位“斗”的进率为1斛=10斗(有的朝代也有1斛=5斗的进率)。题目意思用通俗的话来说是:有若干个同样的大器和若干个同样的小器。若用其中1个小器和5个大器,合起来能容纳物品3斛;若用其中1个大器和5个小器,合起来可容纳物品2斛。问大小容器的容量各是多少斛?怎样来解答这道题目呢?
答案:如果用“大”表示“大器”,“小”表示“小器”,则题目的意思可以写成下面的两个文字等式:
5大+1小=3斛…………①
1大+5小=(3-1)斛…………②
如果用①式乘以5的得数,减去②式,那么,题中的一个未知数“小器容量”就消去了。
①×5得25大+5小=15斛
再减② 1大+5小=2斛
得24大=13斛
所以,一个大器的容量就是
13÷24(斛)
一个小器的容量就是(斛)
答:大器容斛,小器容斛。
善于推理、分析的读者,若采用下面的推理办法解答,可能会感到更加简便。
由题意可知,“4大”比“4小”要多容1斛。于是可知,“大”比“1小”便多容1÷4=1/4(斛)。
再从3斛中减去5个“1/4斛”,所得差就相当于(5+1)个小容器的容量。所以,一个小容器的容量就是(斛)
一个大容器的容量就是(斛)牛羊各几金
五牛加二羊,共值十两金;
牛二羊五只,价格仅半斤;
借问能算者,各值多少金?
这是依据《九章算术》中的“牛五羊二直十金”算题编写而成的。原来的题目是:“今有牛五、羊二,直金十两;牛二、羊五,直金八两。问牛、羊各直几何?”原题中的“直”字,古时与“值”字相通,“直金十两”“直金八两”,即“价值为金子十两”和“价值为金子八两”。题目中的“斤”“半斤”和“两”,是古代重量单位,1斤=16两,半斤即8两。题目意思可以解释为:5头牛和2只羊,共值10两金子;若是2头牛和5只羊,则共值8两金子。问:一头牛和一只羊各值几两金子?怎样来解答这道题目呢?
答案:由5头牛和2只羊共值10两金子,2头牛和5只羊共值8两金子,可以推出:3头牛比3只羊多值金子10-8=2(两),所以,一头牛比一只羊,多值的金子数就是
2÷3(两)
这样一来,我们只要从“5头牛和2只羊共值的10两金子”中,减去5头牛多值的金子数(两)
便可知道:5只羊+2只羊共值两金子。
所以,一只羊的价钱就是(两)
一头牛的价钱就是(两)九金十一银
九金十一银,重量两持平;
相互换一个,黄金那头轻;
相差十三两,不知是何因;
现问金银各一枚,各是几两又几斤?
这是依据《九章算术》上的“九金十一银”算题编写而成的。原来的题目是:“今有黄金九枚,白银一十一枚,称之适等。交易其一,金轻十三两。问:金、银各一枚各重几何?”如果用通俗的话来说,题目的意思可以是:有9枚重量相等的黄金和11枚重量相等的白银,它们的重量恰好相等。如果把一枚黄金放到白银里,而把一枚白银放到黄金里,则原来放金子那边的重量就要轻13两。问:金、银各一枚的重量各是多重?怎样来解答这道题目呢?
答案:依据题意,我们可以列出两个文字等式:
11银-9金=0两(重量相等)……①(1金+10银)-(8金+1银)=13两……②
将第②个文字等式加以整理,可得:
1金+10银-8金-1银=13两
即9银-7金=13两………③
为了消去一个未知数,比方消去“金子重量”这个未知数,我们可将①式里的各个数都乘以7,将③式里的各个数都乘以9:
①×7,得(11银×7)-(9金×7)=(0两×7)
即77银-63金=0两……④
③×9,得(9银×9)-(7金×9)=(13两×9)
即81银-63金=117两……⑤
现在,只要用⑤式来减④式,就会消去一个未知数,并求出另一个未知数。具体解法从略。
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