登陆注册
2835300000003

第3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;并深为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
  • 核能前景

    核能前景

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 战车王国

    战车王国

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 我们的冬天哪去了(别让地球抛弃我们)

    我们的冬天哪去了(别让地球抛弃我们)

    臭氧层遭到破坏,地球在发烧!海水在愤怒,冰川的消融和上涨的海水在吞噬着一个个鲜活的生命,人类的繁荣已激怒了大自然,大自然在惩戒人类,地震、海啸,鱼类的减少以及越来越多的细菌病毒和即将消失的冬天必将改变着人类,改变着人类生存的家园!如果我们人类再不加注意,那么,若干年以后,地球将成为太阳系中又一个火星! 我们只有一个地球,全球气候变暖会影响到每一个人,人类将不得不为此付出代价。地球是我们的家园,我们作为地球的主人,就应该好好保护地球,倡导文明城市,只要我们不污染地球环境,不浪费地球的能源,发展清洁能源、倡导低碳生活、发展绿色经济,就能让这个城市变得更绿色、更环保。
  • 青少年一定要知道的奥运知识(全集)

    青少年一定要知道的奥运知识(全集)

    《青少年一定要知道的奥运知识全集》系统全面地介绍了从古代奥运会的诞生、波折到现代奥运会的重振、发展的不平凡历程;介绍了不同历史时期奥运比赛项目体系设置、比赛规则、奥运礼仪、历届奥运最出彩的项目、最闪亮的人物、最有趣的故事、药絮以及青少年最想知道的奥运基本知识
  • 探索世界:身边的物理

    探索世界:身边的物理

    这个大千世界无时无刻不在吸引孩子好奇的目光。他们的小脑袋里总会接二连三地蹦出各种各样的问题。本书从力、热、声、光、电等几大部分,介绍我们在日常生活中常常遇到的那些再自然不过的现象,为善于思考和勇于创新者掀起物理神秘的面纱,揭示高新技术背后的奥秘。
热门推荐
  • 东宫有本难念的经

    东宫有本难念的经

    宝庆十九年春,大佑国皇太子大婚,大将军之女入主东宫。一个不是淑女的将门千金遭遇一个不是文韬武略的中庸太子,到底是佳偶天成,还是冤家路窄?成婚一年不足,太子忽然休妻。迷影重重,生死茫茫,这样一来,还是不是大团圆结局?
  • 无敌大小姐

    无敌大小姐

    当现代阴狠毒辣,手段极多的火家大小姐火无情,穿越到一个好色如命,花痴草包大小姐身上,会发生怎样的化学反应?火无情一醒过来就发现,自己竟然在众目睽睽之下上演脱衣秀。周围还有一群围观者。这一发现,让她极为不爽。刚刚穿好衣服,便看到一个声称是自家老头的老不死气势汹汹的跑来问罪。刚上来,就要打她。这还得了?她火无情从生自死,都是王者。敢动她的人,都在和阎王喝茶。于是,她一怒之下,打了老爹。众人皆道:火家小姐阴狠毒辣,竟然连老爹都不放在眼里。就这样,她的罪名又多了一条。蛇蝎美人。穿越后,火无情的麻烦不断。第一天,打了爹。第二天,毁了姐姐的容。第三天,骂了二娘。第四天,当众轻薄了天下第一公子。第五天,火家贴出招亲启事:但凡愿意娶火家大小姐者,皆可去火府报名。来者不限。不怕死,不想活的,欢迎前来。警示:但凡来此,生死皆与火家无关。若有残病者火家一律不负法律责任。本以为无人敢到,岂料是桃花朵朵。美男个个很妖娆一号美人:火无炎。火家大少爷。为人不清楚,手段不清楚。容貌不清楚。唯一清楚的是,他有钱。有多多的钱。火无情语录:钱是好东西。娶了。(此美男,由美瞳掩饰不了你眼神的空洞领养。)火老爷一气之下,昏了过去。家门不幸,家门不幸啊。二号美人:竹清月。江湖人称天上神仙,地上无月。大国师一枚。美得惊天动地。火无情语录:美人好,尤其是自带嫁妆又会预测未来的美人,娶了。(此美男,由东de琳琳领养)三号美人:轩辕子玉。当朝七皇子,游历四国。一张可爱无敌的脸。单纯至极。火无情语录:可爱的孩子好,可爱又乖巧的孩子更好。可爱乖巧又不用给钱的孩子,娶了。(此美男,由刘千绮领养)皇帝听闻,两眼一抹黑。他的儿啊。怎么就这么不争气呢。四号美人:天下第一美男。性格不详,籍贯不详。火无情语录:谜一样的美人,她喜欢。每天都有新鲜感。娶了。(此美男,由告别的爱情li领养。)五号美人:天下第一名伶。火无情语录:解风情的美男,如果没钱花把他卖了都不用调教。娶了。(此美男由伊眸领养。)六号美男:解忧楼楼主。相貌不详,身世不详。爱好杀人。火无情语录:凶恶的美人,她喜欢。娶了。(此美男由陈铭铭领养)七号美男:琴圣。貌如谪仙,琴音杀人。冷清眸子中,百转千回,说尽风流。(此美男由伊眸领养)夜杀:天下第一杀手。(此美男由静寂之夜领养)
  • 星至

    星至

    一群美丽少女长伴身边,温柔善良情有独钟的女友,不屈的性格,诡异的对手,妖异的力量,演绎精彩的寻求之旅。
  • 青城十九侠

    青城十九侠

    话说灌县宣化门外,有一座永宁桥,是竹子和粗麻索做的。这桥横跨江上,长有二三十丈。桥下急流汹涌,奔腾澎湃。每当春天水涨,波涛电射,宛如轰雷喧豗。人行桥上,摇摇欲坠。不由你不惊心动魄,目眩神昏。及至一过对岸,前行不远,便是环山堰,修竹干霄,青林蔽日。衬上溪流索绕,绿波潺潺,越显得水木清华,风景幽胜。离堰半里,有一小村,名叫裘家厂坝。全村并无外姓,只得百十户人家,倒拥有一二百顷山田果园。袭氏世代都以耕读传家,房数也不算多,彼时灌县民风又极淳厚,所以全族甚为殷富。
  • 好妈妈胜过好医生

    好妈妈胜过好医生

    一年四季,春生夏长,秋收冬藏。在每个不同的季节里,孩子们的身体随着季节更替也在进行着适应自然的变化。作为父母,应遵循天人之间的内在规律,给与孩子适当的呵护。当然,如果发现孩子的身体健康有偏离轨道的迹象,一定要及时纠正。
  • 冷的边山热的血

    冷的边山热的血

    当然。那我们的理解也应该向更广远的地方行进。以上作为序,既献给小说的作者,也就一定理解了人的存在,理解了这个千姿百态的世界——每一个士兵都是社会结构中的一员,他不能不与这个世界相通,而且与你与我都相通:就看你能不能寻找到一条合适而独特的通道(那怕是一座桥),也献给诚恳的读者。,这种理解不仅属于生活,而且属于文学——生活与文学都在如列车似的行进,当你真正理解了士兵,——《冷的边山热的血》应该说是作出了自己的努力的:小说的作者理解了或正在理解
  • 腹黑萌宝贝:邪王盛宠小医妃

    腹黑萌宝贝:邪王盛宠小医妃

    苏姚,一个21世纪的金牌神医。悲催穿越后,稀里糊涂的被安上了一个未婚先孕的骂名。?皇帝道:“苏姚,我不介意儿子不是我的。”苏姚啊呸一声,动不动就用圣旨压她,当她是吃软饭的?不可能。一个富可敌国的男子道:“跟我一起走,我们一起过生活。”苏姚看了一眼,儿子眼冒桃花:“妈咪,他有钱啊!而且对不弃很好。”苏姚点头:“孺子可教,那就跟你先走吧。”随后,一个男子妖魅一笑:“姚姚,你确定?要带着我们的儿子跑路?”苏姚满头黑线,抓住儿子就跑:“儿子,快跑,腹黑男来了!”
  • 新股民炒股一定要会算计

    新股民炒股一定要会算计

    新股民炒股一定要会算计新股民炒股一定要会算计新股民炒股一定要会算计新股民炒股一定要会算计新股民炒股一定要会算计新股民炒股一定要会算计新股民炒股一定要会算计新股民炒股一定要会算计
  • 剪影芳华

    剪影芳华

    桃夭,桃夭,原来,妈妈取这个名字,只是为了想要逃避一段夭折的人生。这是桃夭第一次这么深刻的理解自己的名字,那一年,白明远离开。遇见夏涵,指尖相触的一瞬间。这,就是开始。
  • 南非大冒险(环游世界大探险)

    南非大冒险(环游世界大探险)

    田健三郎倒卖毒品配方的计划失败之后,受到了博士严厉的训斥,为了完成扩展黑暗兵团的计划,博士再次派遣田健三郎带着大胡子和老鼠眼一起到南非首都去寻找一个大宝藏,传说在这个宝藏内有着数不尽的财富。莱恩、米娜和卡奇带着猫头鹰巴布和魔法杯再一次登上了寻找宝藏及追捕田健三郎的行程……