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韩信点兵算法

来源:学大教育     时间:2014-05-09 18:10:46


韩信点兵是一个很出名的历史古诗,其中也蕴含了重要的数学知识,我们可以通过了解,提高自己的数学思考能力,使自己的成绩提高,所以我们应该重视,了解了其中算法,对我们的数学学习有很大的帮助。下面是学大的专家为大家总结的韩信点兵算法。

韩信点兵的计算方法,又被称为“孙子定理”、“鬼谷算”、“隔墙算”、“剪管术”、“秦王暗点兵”、“物不知数”等,它是中国古代数学家的一项重大创造,在世界数学史上也有重要的地位。在西方数学史上,被称为“中国剩余定理Chinese Remainder Theorem,中国余数定理”。

最早提出并记叙这个数学问题的,是《孙子算经》中的“物不知数”题目。

1、《孙子算经——物不知数》

题目:“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?”

答曰:“二十三。”

术曰:“三三数之剩二,则置一百四十;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,以二百一十减之,即得。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。”

刘邦出的这道题,可用现代语言这样表述:“一个正整数,被3除时余2,被5除时余3,被7除时余2,如果这数不超过100,求这个数。”

《孙子算经》中给出这类问题的解法用现代汉语说明,就是:首先找出能被5与7整除而被3除余1的数70,被3与7整除而被5除余1的数21,被3与5整除而被7除余1的数15。所求数被3除余2,则取数70×2=140,140是被5与7整除而被3除余2的数。所求数被5除余3,则取数21×3=63,63是被3与7整除而被5除余3的数。所求数被7除余2,则取数15×2=30,30是被3与5整除而被7除余2的数。又,140+63+30=233,由于63与30都能被3整除,故233与140这两数被3除的余数相同,都是余2,同理233与63这两数被5除的余数相同,都是3,233与30被7除的余数相同,都是2。所以233是满足题目要求的一个数。 而3、5、7的最小公倍数是105,故233加减105的整数倍后被3、5、7除的余数不会变,从而所得的数都能满足题目的要求。由于所求仅是一小队士兵的人数,这意味着人数不超过100,所以用233减去105的2倍得23即是所求。

2、秦九韶——《大衍求一术》

《孙子算经》的“物不知数”题虽然开创了一次同余式研究的先河,但由于题目比较简单,甚至用试猜的方法也能求得,所以尚没有上升到一套完整的计算程序和理论的高度。真正从完整的计算程序和理论上解决这个问题的,是南宋时期的数学家秦九韶。秦九韶在他的《数书九章中提出了一个数学方法“大衍求一术”,系统地论述了一次同余式组解法的基本原理和一般程序。这个解法传到西方后,被称为“孙子定理”或“中国剩余定理”。

3、明朝数学家程大位的《算法统宗》中将这一算法编成歌诀

三人同行七十(70)稀,

五树梅花二一(21)枝。

七子团圆正半月(15),

除百零五(105)便得知。”

它的意思是:凡是用3个一数剩下的余数,将它用70去乘(因为70是5与7的倍数,而又是以3去除余1的数);5个一数剩下的余数,将它用21去乘(因为21是3与7的倍数,又是以5去除余1的数);7个一数剩下的余数,将它用15去乘(因为15是3与5的倍数,又是以7去除余1的数),将这些数加起来,若超过105,就减掉105,如果剩下来的数目还是比105大,就再减去105,直到得数比105小为止。这样,所得的数就是最小解。最小解加上105的正整数倍都是解。

四、相关史料:《史记·淮阴侯列传》

原文

上尝从容与信言诸将能不同“否”,各有差,高低。上问曰:“如我,能将几何?”信曰:“陛下不过能将十万。”上曰:“于君何如?”曰:“臣多多益善耳。”上笑曰:“多多益善,何为为我禽同“擒”?”信曰:“陛下不能将兵,而善将将,此信之所以为陛下禽也。且陛下所谓天授,非人力也。”

同学们了解了韩信点兵算法,在平时的学习中,我们可以通过一些故事进行数学的学习,我们就会了解我国古代历史数学的发展状况,这样我们的成绩才能提高。

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