登陆注册
6108600000036

第36章 五家共井

我国最早提出不定方程问题,它由“五家共井”引起。古代,没有自来水,几家合用一个水井是常见的事。《九章算术》一书第8章第13题就是“五家共井”问题:

今有五家共井,甲二绠不足,如乙一绠;乙三绠不足,如丙一绠;丙四绠不足,如丁一绠;丁五绠不足,如戊一绠;戊六绠不足,如甲一绠。如各得所不足一绠,皆逮。问井深、绠长各几何!

用水桶到井中取水,当然少不了绳索,“绠”就是指“绳索”。原题的意思是:

五家共用一水井。井深比2条甲家绳长还多1条乙家绳长;比3条乙家绳长还多1条丙家绳长;比4条丙家绳长还多1条丁家绳长;比5条丁家绳长还多1条戊家绳长;比6条戊家绳长还多1条甲家绳长。如果各家都增加所差的另一条取水绳索,刚刚好取水。试问井深、取水绳长各多少?

虽然该问题是虚构的,它是最早的一个不定方程问题。

用现代符号,可设甲、乙、丙、丁、戊各家绳索长分别为x、y、z、u、v;井深为h。根据题意,可得

2x y=h,

3y z=h,

4z u=h,

5u v=h,

6v x=h。

这是一个含有6个未知数、5个方程的方程组。未知数的个数多于方程个数的方程(或方程组)叫不定方程。用加减消元法可得

x=265721h,y=191721h,z=148721h,

u=129721h,v=76721h。

给定h不同的数值,就可得到x、y、z、u、v的各个不同的数值。只要再给定一些特定条件,就可得到确定的组解。原书中只给出一组解,是最小正整数解。

我国古代数学家在《九章算术》的基础上,对不定方程作出了辉煌的成绩。“五家共井”问题是后来百鸡术及大衍求一术的先声。

“五家共井”问题,曾引起世界上很多数学家的注视。在西方数学史书中,把最早研究不定方程的功绩归于希腊丢番都。其实,他在公元250年左右才研究这些问题,要比我国迟200多年。

公元6世纪上半期,张丘建在他的《张丘建算经》中有一个百鸡问题:今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏生,值钱一。凡百钱,买鸡百只。问鸡翁、母、雏各几何?

意思是,如果1只公鸡值5个钱;1只母鸡值3个钱;3只小鸡值1个钱。现用100个钱,买了100只鸡。问公鸡、母鸡、小鸡各多少?

设公鸡、母鸡、小鸡分别为x、y、z只,则可得不定方程消去z不难得出

5x 3y 13z=100

x y z=100

消去z不难得出

y=7x4

因为y是正整数,所以x必须是4的倍数。

设x=4t,则y=25-7t,z=75 3t

∵x>0,∴4t>0,t>0;

又∵y>0,∴25-7t>0,t<347

故t=1,2,3.

∴原方程组有三组答案:

{x=4,y=18,z=78 {x=8,y=11,z=81 {x=12,y=4,z=84

数学史家评论说,一道应用题有多组答案,是数学史上从未见到过的,百鸡问题开了先例。《张丘建算经》中没有给出解法,只说:“术曰:鸡翁每增四,鸡母每减七,鸡雏每益三,即得。”意思是:如果少买7只母鸡,就可多买4只公鸡和3只小鸡。因为7只母鸡值钱21,4只公鸡值钱20,两者相差3只小鸡的价格。只要得出一组答案,就可推出其余两组。但这解法怎么来的?书中没有说明。因此,所谓“百鸡术”即百鸡问题的解法就引起人们的极大兴趣。

稍后,甄鸾在《数术记遗》一书中又提出了两个“百鸡问题”,题目意思与原百鸡问题相同,仅数字有所区别。到了宋代,著名数学家杨辉在他的《续古摘奇算法》一书中,也引用了类似的问题:

“钱一百买温柑、绿桔、扁桔共一百枚。只云温柑一枚七文,绿桔一枚三文,扁桔三枚一文。问各买几何?”

到了明清时代,还有人提出了多于三元的“百鸡问题”。不过,各书均与《张丘建算经》一样,没有给出问题的一般解法。

7世纪时,有人对百鸡问题提出另一种解法,但只是数字的凑合。到了清代焦循在他的《加减乘除释》一书中指出其错误。之后,不断有人提出新的解法,但都没有完全得到普遍解决此类题目的通用方法。例如丁取忠在他的《数学拾遗》中给出一个比较简易的解法:先设没有公鸡,用100个钱买母鸡和小鸡共100只,得母鸡25只、小鸡75只。现在少买7只母鸡,多买4只公鸡和3只小鸡,便得第一组答案。同理可推出其余两组。直到19世纪,人们才把这类问题同“大衍求一术”结合起来研究。

百鸡问题是一个历史名题,在世界上有很大影响。国外常见类似的题目。

同类推荐
  • 运动与安全常识手册(校园安全常识手册)

    运动与安全常识手册(校园安全常识手册)

    中小学生的人身安全是关系家庭、学校和社会稳定的一件大事。中小学生作为一个特殊的群体, 他们的健康成长涉及千家万户, 保护中小学生的安全是我们全社会的共同责任。
  • 中学生作文辞海(金榜作文通关宝典)

    中学生作文辞海(金榜作文通关宝典)

    提起作文,许多中学生会觉得头痛,不是辞不达意,就是笔下生涩写不出来。虽然费了九牛二虎之力,结果却不尽人意。如何克服这一难题呢7古往今来,好文章数不胜数,面对浩瀚的文海,我们该如何撷英含咀呢?人生的风景,生活的感受,该以怎样的笔墨去形容。又该以怎样的目光去审视,以怎样的灵魂去容纳呢?本书正是为此而作。本书是一本以文带句,兼有阅读、品赏和借鉴功能的综合性作文辞典。它涵盖全面,内容系统,选材新颖,体例规范,文字优美,是我国近年来最新最全最实用的中学生作文工具书。
  • 成长故事(影响青少年一生的中华典故)

    成长故事(影响青少年一生的中华典故)

    中华文明源远流长,历史文化典籍中的典故也是数不胜数。本书编者在先秦到晚清的文化典籍中穿梭往来,精选出数千则典故,并对每则典故的出处、故事、含义、用法进行了详解。为了方便读者查阅,根据含义的异同对这些典故进行了分类,使读者用起来方便快捷、得心应手。一书在手,尽览中国语言文化的博大精深。
  • 世界最具神奇性的探险故事(5)

    世界最具神奇性的探险故事(5)

    我的课外第一本书——震撼心灵阅读之旅经典文库,《阅读文库》编委会编。通过各种形式的故事和语言,讲述我们在成长中需要的知识。
  • 青少年应该知道的石窟(阅读中华国粹)

    青少年应该知道的石窟(阅读中华国粹)

    《阅读中华国粹》是一部记录中华国粹经典、普及中华文明的读物,又是一部兼具严肃性和权威性的中华文化典藏之作,可以说是学术性与普及性结合。丛书囊括古今,泛揽百科,不仅有相当的学术资料含量,而且有吸引入的艺术创作风味,是中华传统文化的经典之作。本书主要内容包括:佛教艺术的奇葩——石窟综述;“丝绸之路”上的佛教瑰宝——敦煌莫高窟等。
热门推荐
  • 混沌之手

    混沌之手

    星河,这是一个魔法与武学共存的世界。李月白,一个17岁的高中生机缘巧合之下被天命召唤,体内留有天地原初之气,看一代大能的产生,玩世不恭。举手摘星辰,挥袖沉明月;谈笑闯天涯,浩气长永留!
  • 末世之亲啊我是旁观者

    末世之亲啊我是旁观者

    她穿越的这个身体恰好是末世原著中女主的第一块踏脚石,原主是世界上第一恶毒的炮灰女配,用卑鄙手段想得到男主而谋杀女主,最后被男主女主灭亡了。她努力远离了男主女主,她为了求生之路,身为旁观者,平安地过舒适的日子。她忍不住赞叹这剧本君竟然强大啊!算是无论努力远离男主女主,还是遇见了,差点炮死……我摔!身为伟大的旁观者,好好做旁观者,还是无幸被卷入争强斗胜,啊啊啊!这对她说是幸运还是倒霉,撞见男主女主的对敌强大恐怖反派的BOSS男主的阴谋,被他抓住威胁……“我们一起颠覆天下,祸害众人!”男主阴测测地微笑地说。“亲啊,我是旁观者,好不好吗?”一脸无幸地望着他……
  • 世界之巅(兽王系列)

    世界之巅(兽王系列)

    兰虎带着小铁回到地球,却发现风柔被抓走,根据蛛丝马迹,兰虎来到了浮龙岛。戒备森严、人工养育了大量毒物的浮龙岛上,兰虎见到了曾经的熟人杜木干。现在他已经是浮龙岛的主人,并且与新联盟有着千丝万缕的关系。杜木干用毒物来修炼毒功,兰虎若想救出风柔,与杜木干之间必有一场恶战……独孤奇不加遏制地吸取力量。使得火鸦获得了机会并能够在一定程度上掌控独孤奇的身体。火鸦的力量日渐强大,为了再次封印它,获得贪狼神兽指点的兰虎等人开始齐聚风、霜、水、火、土五大神剑来克制火鸦,一场关系地球安危的大战即将在世界之巅拉开序幕……
  • 月神王座

    月神王座

    无故被卷入车祸的陈智在异世界得以转生,这是一个只存在于幻想之中的异世界,剑与魔法的世界。穿越者不止一人,在这危机重重的世界之中,命运的齿轮,已经开始转动……
  • 当时花事了

    当时花事了

    行道天涯,偏爱夕阳边的晚霞。许今世半生戎马,了断牵挂。
  • 混在炎朝的商海红颜

    混在炎朝的商海红颜

    商界女强人杨娟因为抓小偷而毕命,莫明穿越到架空的炎朝,却成为14岁的孤女凯云烟,好在有前世经营的金贸商场做福利。做孤女要生存怎么办?唯有发挥咱的强项去经商,看小女孩如何在古代混得风生水起。当然了,连我都是作弊来的,你就不用羡慕咱那强大的作弊器啦。
  • 我的妹妹叫锐雯

    我的妹妹叫锐雯

    在英雄联盟赛场闲逛,却突然让雷给霹了!醒来家里莫名其妙多了个漂亮得不像话的女孩,她居然说她叫锐雯!疯了疯了,这个世界疯了!但苏彦很快就惊骇地发现,这居然都是真的!众多英雄不是游戏中的角色,而是在另一个世界真的存在的人!他的丹田里莫名多了个东西,它拥有着匪夷所思的能量,让他也能拥有着令人沉迷的技能!后来,让人耳熟能详的英雄纷纷登场,诸如……
  • 心的解码:沟通中的情绪与冲突

    心的解码:沟通中的情绪与冲突

    本书从三方面入手告诉读者如何做好沟通中的情绪管理:1.理解心灵隐形杀手的六项负面思维,操练愤怒管理,区分真我与角色我,培养情绪商数,增强领导力与管理力;2.了解原生家庭与亲子关系对自己沟通、倾听、冲突解决的影响,探寻情绪源头,经营情感账户,检视、调试与疏解不良压力,做情绪的主人,经营人际关系,深层发展健全自我;3.借着量化与区分性格特色的分类,理解自己与别人的情绪按钮,增强个人形象管理,发挥影响力与人格魅力。
  • 妖尾同人之光与暗的冲击

    妖尾同人之光与暗的冲击

    菲欧烈王国,是人口一千万的永久中立国家。这里是魔法的世界,在这里魔法被当作一般商品来使用,是人们日常生活里的一部分。这里同时又有着一群人利用魔法来讨生活,而对于这样的人大家就称他们为魔导士。而我明树!在这个世界则是被称为灭龙魔导士!光芒与我共存黑暗与我同在!
  • tfboys之爱你的心在痛

    tfboys之爱你的心在痛

    恩,这个是tfboys的小说,希望大家喜欢,加雪儿qq:3241491837,也可以叫我雨辰。。