求韩信点兵解法中国剩余定理

求韩信点兵解法中国剩余定理
求韩信点兵解法
中国剩余定理

求韩信点兵解法中国剩余定理
韩信点兵
作者：jianhao
汉高祖刘邦曾问大将韩信：“你看我能带多少兵?”韩信斜了刘邦一眼说：“你顶多能带十万兵吧!”汉高祖心中有三分不悦,心想：你竟敢小看我!“那你呢?”韩信傲气十足地说：“我呀,当然是多多益善啰!”刘邦心中又添了三分不高兴,勉强说：“将军如此大才,我很佩服.现在,我有一个小小的问题向将军请教,凭将军的大才,答起来一定不费吹灰之力的.”韩信满不在乎地说：“可以可以.”刘邦狡黠地一笑,传令叫来一小队士兵隔墙站队,刘邦发令：“每三人站成一排.”队站好后,小队长进来报告：“最后一排只有二人.”“刘邦又传令：“每五人站成一排.”小队长报告：“最后一排只有三人.”刘邦再传令：“每七人站成一排.”小队长报告：“最后一排只有二人.”刘邦转脸问韩信：“敢问将军,这队士兵有多少人?”韩信脱口而出：“二十三人.”刘邦大惊,心中的不快已增至十分,心想：“此人本事太大,我得想法找个岔子把他杀掉,免生后患.”一面则佯装笑脸夸了几句,并问：“你是怎样算的?”韩信说：“臣幼得黄石公传授《孙子算经》,这孙子乃鬼谷子的弟子,算经中载有此题之算法,口诀是：
三人同行七十稀,
五树梅花开一枝,
七子团圆正月半,
除百零五便得知.”
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：“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.”用现代语言说明这个解法就是：
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.
这个算法在我国有许多名称,如“韩信点兵”,“鬼谷算”,“隔墙算”,“剪管术”,“神奇妙算”等等,题目与解法都载于我国古代重要的数学著作《孙子算经》中.一般认为这是三国或晋时的著作,比刘邦生活的年代要晚近五百年,算法口诀诗则载于明朝程大位的《算法统宗》,诗中数字隐含的口诀前面已经解释了.宋朝的数学家秦九韶把这个问题推广,并把解法称之为“大衍求一术”,这个解法传到西方后,被称为“孙子定理”或“中国剩余定理”.而韩信,则终于被刘邦的妻子吕后诛杀于未央宫.
请你试一试,用刚才的方法解下面这题：
一个数在200与400之间,它被3除余2,被7除余3,被8除余5,求该数.
（112×2＋120×3＋105×5＋168k,取k＝-5得该数为269.）
什么叫做“韩信点兵”?
韩信点兵是一个有趣的猜数游戏.如果你随便拿一把蚕豆（数目约在100粒左右）,先3粒3粒地数,直到不满3粒时,把余数记下来；第二次再5粒5粒地数,最后把余数记下来；第三次是7粒一数,把余数记下来.然后根据每次的余数,就可以知道你原来拿了多少粒蚕豆了.不信的话,你还可以实地试验一下.例如,假如3粒一数余1粒,5粒一数余2粒,7粒一数余2粒,那么,原有蚕豆有多少粒呢?
这类题目看起来是很难计算的,可是我国有时候却流传着一种算法,综的名称也很多,宋朝周密叫它“鬼谷算”,又名“隔墙算”；杨辉叫它“剪管术”；而比较通行的名称是“韩信点兵”.最初记述这类算法的是一本名叫《孙子算经》的书,后来在宋朝经过数学家秦九韶的推广,又发现了一种算法,叫做“大衍求一术”.这在数学史上是极有名的问题,外国人一般把它称为“中国剩余定理”.至于它的算法,在《孙子算经》上就已经有了说明,而且后来还流传着这么一道歌诀：
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.
这就是韩信点兵的计算方法,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,所得的数就是原来的数了.根据这个道理,你可以很容易地把前面的五个题目列成算式：
1×70＋2×21＋2×15－105
＝142－105
＝37
因此,你可以知道,原来这一堆蚕豆有37粒.
1900年,德国大数学家大卫·希尔伯特归纳了当时世界上尚未解决的最困难的23个难题.后来,其中的第十问题在70年代被解决了,这是近代数学的五个重大成就.据证明人说,在解决问题的过程中,他是受到了“中国剩余定理”的启发的.