一、中國剩余定理的由來
我國古代數(shù)學名著《孫子算經(jīng)》中,記載這樣一個問題: “今有物不知其數(shù),三三數(shù)之剩二,五五數(shù)之剩三,七七數(shù)之剩二,問物幾何?!庇矛F(xiàn)在的話來說就是:“有一批物品,3個3個地數(shù)余2個,5個5個地數(shù)余3個,7個7個地數(shù)余2個,問這批物品最少有多少個?” 這個問題的解題思路,被稱為“孫子問題”、“鬼谷算”、“隔墻算”、“韓信點兵”等等。
二、“中國剩余定理”算理及其應用
明朝數(shù)學家程大位把這一解法編成四句歌訣:
三人同行七十(70)稀,五樹梅花廿一(21)枝,
七子團圓正月半(15),除百零五(105)便得知。
歌訣中每一句話都是一步解法:第一句指除以3的余數(shù)用70去乘;第二句指除以5的余數(shù)用21去乘;第三句指除以7的余數(shù)用15去乘;第四句指上面乘得的三個積相加的和如超過105,就減去105的倍數(shù),就得到答案了。即:70×2+21×3+15×2-105×2=23
為什么這樣解呢?因為70是5和7的公倍數(shù),且除以3余1。21是3和7的公倍數(shù),且除以5余1。15是3和5的公倍數(shù),且除以7余1。(任何一個一次同余式組,只要根據(jù)這個規(guī)律求出那幾個關鍵數(shù)字,那么這個一次同余式組就不難解出了。)把70、21、15這三個數(shù)分別乘以它們的余數(shù),再把三個積加起來是233,符合題意,但不是最小,而105又是3、5、7的最小公倍數(shù),去掉105的倍數(shù),剩下的差就是最小的一個答案。
三、“中國剩余定理”的應用
主要是是針對那些我們學的口訣“公倍數(shù)做周期:余同取余,和同加和,差同減差”以外的余數(shù)問題的題目。
例1、一個數(shù)被3除余1,被4除余2,被5除余4,這個數(shù)最小是幾?
A、81 B、34 C、128 D、103
【答案】B 解析:本題屬于余數(shù)問題。題中3、4、5三個數(shù)兩兩互質(zhì)。則〔4,5〕=20;〔3,5〕=15;〔3,4〕=12;〔3,4,5〕=60。
為了使20被3除余1,用20×2=40;
使15被4除余1,用15×3=45;
使12被5除余1,用12×3=36。
然后,40×1+45×2+36×4=274。
因為,274>60,所以,274-60×4=34,就是所求的數(shù)。所以選擇B選項。
例2、一個數(shù)被3除余2,被7除余4,被8除余5,這個數(shù)最小是幾?
A、53 B、34 C、128 D、73
【答案】A 解析:本題屬于余數(shù)問題。題中3、7、8三個數(shù)兩兩互質(zhì)。則〔7,8〕=56;〔3,8〕=24;〔3,7〕=21;〔3,7,8〕=168。
為了使56被3除余1,用56×2=112;
使24被7除余1,用24×5=120。
使21被8除余1,用21×5=105;
然后,112×2+120×4+105×5=1229。
因為,1229>168,所以,1229-168×7=53,就是所求的數(shù)。所以選擇A選項。
例3、一個數(shù)除以5余4,除以8余3,除以11余2,求滿足條件的最小的自然數(shù)。
A、24 B、46 C、299 D、73
【答案】C 解析:本題屬于余數(shù)問題。題中5、8、11三個數(shù)兩兩互質(zhì)。則〔8,11〕=88;〔5,11〕=55;〔5,8〕=40;〔5,8,11〕=440。
為了使88被5除余1,用88×2=176;
使55被8除余1,用55×7=385;
使40被11除余1,用40×8=320。
然后,176×4+385×3+320×2=2499。
因為,2499>440,所以,2499-440×5=299,就是所求的數(shù)。所以選擇C選項。
例4、有一個年級的同學,每9人一排多5人,每7人一排多1人,每5人一排多2人,問這個年級至少有多少人?
A、95 B、116 C、99 D、302
【答案】D 解析:本題屬于余數(shù)問題。題中9、7、5三個數(shù)兩兩互質(zhì)。則〔7,5〕=35;〔9,5〕=45;〔9,7〕=63;〔9,7,5〕=315。
為了使35被9除余1,用35×8=280;
使45被7除余1,用45×5=225;
使63被5除余1,用63×2=126。
然后,280×5+225×1+126×2=1877。
因為,1877>315,所以,1877-315×5=302,就是所求的數(shù),所以選擇D選項。