中國剩餘定理

2021-07-17 03:19:29 字數 1495 閱讀 3982

中國古代著名數學著作《孫子算經》捲下第28題,叫做「物不知數」,原文如下:

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?

即,乙個整數除以三餘二,除以五餘三,除以七餘二,求這個整數。

宋朝數學家秦九韶於2023年《數書九章》卷

一、二 《大衍類》做出了完整的解答。明朝數學家程大位有《孫子歌》如下:

三人同行七十希,五樹梅花廿一支,七子團圓正半月,除百零五使得知

秦九韶解法,首先利用他發明的大衍求一術求出5和7的最小公倍數35的倍數中除以3餘數為1的最小乙個70(這個稱為35相對於3的數論倒數),3和7的最小公倍數21相對於5的數論倒數21,3和5的最小公倍數15相對於7的數論倒數15。然後233便是可能的解之一。它加減3、5、7的最小公倍數105的若干倍仍然是解,因此最小的解為233除以105的餘數23。附註:這個解法並非最簡,因為實際上35就符合除3餘2的特性,所以最小解是:最小解加上105的正整數倍都是解。

解法中的三個關鍵數70,21,15,有何妙用,有何性質呢?首先70是3除餘1而5與7都除得盡的數,所以70*a是3除餘a,而5與7都除得盡的數,21是5除餘1,而3與7都除得盡的數,所以21*b是5除餘b,而3與7除得盡的數。同理,15c是7除餘c,3與5除得盡的數,總的加起來 70a+21b+15c 就是3除餘a,5除餘b,7除餘c的數,也就是可能答案之一,但可能不是最小的,這數加減105(105=3×5×7)仍有這樣性質,可以多次減去105而得到最小的正數解。  (注:上面的a、b、c分別就是題目中的「剩二」、「剩三」、「剩二」,在這一段中可以理解為a=2,b=3,c=3) 

關於「中國剩餘定理」型別題目的另外解法:「中國剩餘定理」解的題目其實就是「餘數問題」,這種題目,也可以用倍數和餘數的方法解決。

例一,乙個數被5除餘2,被6除少2,被7除少3,這個數最小是多少?

解法:題目可以看成,被5除餘2,被6除餘4,被7除餘4。看到那個「被6除餘4,被7除餘4」了麼,有同餘數的話,只要求出6和7的最小公倍數,再加上4,就是滿足後面條件的數了,6*7+4=46。下面一步試下46能不能滿足第乙個條件「乙個數被5除餘2」。不行的話,只要再將46加上6和7的最小公倍數42,一直加到能滿足「乙個數被5除餘2」。這步的原因是,42是6和7的最小公倍數,再怎麼加都會滿足「被6除餘4,被7除餘4」的條件。46+42=88 46 +42+42=130 46+42+42+42=172。

這是一種形式的,它的前提是條件中出現同餘數的情況,如果遇到沒有的,

下面講例二,乙個班學生分組做遊戲,如果每組3人就多2人,每組5人就多3人,每組7人就多4人,問這個班有多少學生?

解法:題目可以看成,除3餘2,除5餘3,除7餘4。沒有同餘的情況,用的方法是「逐步約束法」,就是從「除7餘4的數」中找出符合「除5餘3的數」,就是在4上一直加7,直到所得的數除5餘3。得出數為18,下面只要在18上一直加7和5得最小公倍數35,直到滿足「除3餘2」4+7=11 11+7=18 18+35=53這種方法也可以解「中國剩餘定理」解的題目。比「中國剩餘定理」更好理解,我覺得速度上會比那個繁瑣的公式化的解題更快。這也是程式設計時使用列舉的方法解決中國剩餘定理的解題思路。

中國剩餘定理 擴充套件中國剩餘定理

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