我国古代名著孙子算经中记载的三大数学趣题指的是什么,写5条关于《孙子算经》中的题目及答案

发布时间:2020-07-09 13:44:29

我国古代名著孙子算经中记载的三大数学趣题指的是什么,写5条关于《孙子算经》中的题目及答案

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“隔墙算”、“剪管术”、“秦王暗点兵”。
  “秦王暗点兵”原题为:"今有物不知其数,三三数之二,五五数之三,七七数之二,问物几何?" 这道题的意思是:有一批物品,不知道有几件。如果三件三件地数,就会剩下两件;如果五件五件地数,就会剩下三件;如果七件七件地数,也会剩下两件。问:这批物品共有多少件?  扩展资料对后世的影响最为深远,如下卷第31题即著名的“鸡兔同笼”问题,后传至日本,被改为“鹤龟算”。
  今有雉、兔同笼,上有三十五头,下有九十四足。问:雉、兔各几何?答曰:雉二十 三,兔一十二。
  术曰:上置三十五头,下置九十四足。半其足,得四十七,以少减多,再命之,上三 除下三,上五除下五,下有一除上一,下有二除上二,即得。又术曰:上置头,下置足,半其足,以头除足,以足除头,即得。
  在《非正式会谈》中,副会长杨迪搬出小学二年级的一道暑假奥数题,他说:“我不得不承认这题好难!”面临“鸡兔同笼”这道颇有中国特色的数学题,12位外国代表能否成功解出呢?
  魔性钱多多居然算出620只鸡和120只兔子的答案,遭到杨迪的无情吐槽,“620只鸡为什么只有30个头呢?是有多少只无头鸡混在里面?”惹得大家捧腹大笑。
  而学霸功必扬更是傲娇写出“毕业了”三个大字,“我毕业了所以不用写作业”。学霸任性逃避,考虑过学渣的感受吗?
  法国小伙宋博宁倒是动作神速,唰唰唰地写满了题板,更是搬出微积分的大牛算法,看起来很厉害的样子,然而也无济于事。只有“冠军贝”不论做什么都是有模有样,不仅用方程式成功解题,并且逻辑清晰讲解流畅,享受众人膜拜的目光。
  参考资料来源:百度百科-孙子算经

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《孙子算经》里的孙子问题
  在我国古代数学名著《孙子算经》的下卷中,记载有这样一个问题:“今有物不知其数,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)这就是闻名于世的“孙子问题”。《孙子算经》中给出了它的一般解法:“术日:三三数之剩二,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。”明朝数学家程大位在所著《算法统宗》中把这一解法概括为四句歌诀:“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。”具体到本题的结果,由70×2+21×3+15×2—2×105=23得所求物为23个,一般地说,所求物个数是23+105n(n=0,1,2,3……)。它的解答要用到不定方程的知识或同余的知识。
    《孙子算经》对于“孙子问题”的解答暗示了一般途径,由它作出的理论概括,被西方誉为“中国剩余定理”。孙子问题的算法还有其他一些名称,如“鬼谷算”、“隔墙算”、“秦王暗点兵”和“韩信点兵”等。其中“韩信点兵”也指这样的问题:有兵一队,若列成五行纵队,则末行一人;成六行纵队,则末行五人;成七行纵队,则末行四人;成十一行纵队,则末行十人,求兵数。下面给出它的一个算术解法:(1)在6、7、11的公倍数中找一个被5除余1的数,如3×462;(2)在5、7、11的公倍数中找一个被6除余5的数,如5×385;(3)在5、6、11公倍数中找一个被7除余4的数,如4~330;(4)在5、6、7的公倍数中找一个被ll除余1O的数,如10×210;(5)3×462+5×385+4×330+lO×210=6731,则6731是满足条件的一个数,它比5、6、7、11的最小公倍数2310大,若求满足条件的最小正数,则应从6731中减去2310的两倍,得211l,由此所求兵数的一般结果是2111+2310 n(n=0,1,2,……)。这种算术解法也适用于“孙子问题”。
  《孙子算经》中的中国剩余定理
  最早提出并记叙这个数学问题的,是南北朝时期的数学《孙子算经》著作中的“物不知数”题目。这道“物不知数”的题目是这样的:
  “今有一些物不知其数量。如果三个三个地去数它,则最后还剩二个;如果五个五个地去数它,则最后还剩三个;如果七个七个地去数它,则最后也剩二个。问:这些物一共有多少?”用简练的数学语言来表述就是:求这样一个数,使它被3除余2,被5除余3,被7除余2。
  《孙子算经》给出了这道题目的解法和答案,用算式表示即为:
  70×2+21×3+15×2-105×2=23
  后来的数学家把这种解法编成了如下的一首诗歌以便于记诵:
  “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。
  为什么被3除的余数要乘70,而被5除的余数乘21,被7除的余数乘15呢?仔细研究不难发现:
  5×7×2≡1(mod3),3×7≡1(mod5),3×5≡1(mod7),
  这就是中国南宋数学家秦九韶在他的《数书九章》中提出的“大衍求一术”的理论,通俗地说,就是求“一个数的多少倍除以另一个数,所得的余数为一”。该理论在西方数学史著作中正式被称为“中国剩余定理”。
  如何运用中国剩余定理解题呢?
  例1 除以3余1,除以5余2,除以7余4的最小三位数是多少?
  这类题目可以直接运用上述的诗歌内容来解答,即用被3除的余数去乘70,用被5除的余数去乘21,用被7除的余数去乘15,再根据要求找出最小的三位数:
  1×70+2×21+4×15=70+42+60=172
  由于172减去105的差为67,是两位数,所以最小的三位数是172。
  例2 一个数除以5余3,除以7余4,除以9余5,这个数最少是多少?
  此题由于出现“除以9余5”,因此,如果照搬上述的方法显然是行不通的,但仍可以运用上述的思维方式进行解答。
  7×9≡3(mod5),余数同题中所要求的“一个数除以5余3”相同。
  5×9≡3(mod7),而题中要求“一个数除以7余4”,因此,只有将5×9的积扩大一定倍数,让其积被7除余4才可,即:5×9×6≡270≡4(mod7)。
  同理,5×7≡8(mod9),只有5×7×4≡140≡5(mod9)。
  因此,这个数的解法为:
  7×9+5×9×6+5×7×4-5×7×9
  =63+270+140-315
  =473-315
  =158
  所以,这个数最少是158。
  在这题的解法中,有一个值得探讨的问题是:在5×9≡3(mod7),余数与题中要求的“一个数除以7余4”不符时,为什么一定要将5×9的积扩大6倍,使其积被7除余4呢?这是因为这样的数就满足了能被5和9整除,同时被7除余4的要求,即5×9×6≡4(mod7)≡0(mod5)≡0(mod9)。同理,7×9≡3(mod5)≡0(mod7)≡0(mod9),5×7×4≡5(mod9)≡0(mod5)≡0(mod7)。所以,(5×9×6+7×9+5×7×4)≡473≡4(mod7)≡3(mod5)≡5(mod9)。
  孙子算经
  〈四库全书.孙子算经.提要〉:
    臣等谨案〈隋.经籍志〉有《孙子算经》二卷,不着其名,亦不着其时代,〈唐.艺文志〉称李淳风注甄鸾《孙子算经》三卷于孙子上冠以甄鸾,盖如淳风之注《周髀算经》因鸾所注,更加辨论也。《隋书》审度引《孙子算术》:「蚕所生吐丝为忽,十忽为秒,十秒为毫,十毫为牦,十牦为分。」本书乃作:「十忽为一丝,十丝为一毫。」又论嘉量,引《孙子算术》:「六粟为圭,十圭为抄,十抄为撮,十撮为勺,十勺为合。」本书乃作:「十圭为一撮,十撮为一抄,十抄为一勺。」考之《夏侯阳算经》引田曹、仓曹亦如本书,而《隋书》中所引与史传往往多合,盖古书传本不一,校订之儒各有据证,无妨参
  差互见也。唐之选举,算学凡十书,《孙子》《五曹》共限一岁习肄,于后来诸算术中,特为近古,第不知孙子何许人,《朱彝尊集》〈五曹算经.跋〉:「相传其法出于孙武,然孙子别有算经,考古者存其说可尔。」又有〈孙子算经.跋〉云:「首言度量,所起合乎兵法:『地生度,度生量,量生数』之文,次言乘除之法,设为之数,十三篇中所云:
  『廓地分利、委积、远输贵卖、兵役、分数』比之《九章》〈方田〉、〈粟米〉、〈差分〉、〈商功〉、〈均输〉、〈盈不足〉之目,往往相符,而要在『得算多,多算胜』以是知此编非伪托也。」彝尊之意,盖以为确出于孙武。今考书内设问有云:「长安、洛阳相去九百里」又云:「佛书二十九章,章六十三字。」则后汉明帝以后人语。孙武,春秋末人,安有是语乎!旧本久佚,今从《永乐大典》所载□集编次,仍为三卷,冠以〈原序〉,其甄、李二家之注,则不可复考,是则姚广孝等割裂刊削之过矣。干隆四十三年七月,恭校上。
    总纂官:臣纪昀、臣陆锡熊、臣孙士毅。
    总校官:臣陆费墀。
  〈原序〉
    孙子曰:夫算者:天地之经纬,群生之元首,五常之本末,阴阳之父母,星辰之建号,三光之表里,五行之准平,四时之终始,万物之祖宗,六艺之纲纪。稽群伦之聚散,考二气之降升,推寒暑之迭运,步远近之殊同,观天道精微之兆基,察地理从横之长短,采神祇之所在,极成败之符验。穷道德之理,究性命之情。立规矩,准方圆,谨法度,约尺丈,立权衡,平重轻,剖毫厘,析泰絫。历亿载而不朽,施八极而无疆。散之者,富有余;背之者,贫且寠。心开者,幼冲而即悟;意闭者,皓首而难精。夫欲学之者,必务量能揆己,志在所专,如是,则焉有不成者哉!
  〈卷上〉
    度之所起,起于忽。欲知其忽,蚕吐丝为忽,十忽为一丝,十丝为一毫,十毫为一牦,十牦为一分,十分为一寸,十寸为一尺,十尺为一丈,十丈为一引,五十引为一端,四十尺为一匹,六尺为一步,二百四十步为一亩,三百步为一里。
    称之所起,起于黍。十黍为一絫,十絫为一铢,二十四铢为一两,十六两为一斤,三十斤为一钧,四钧为一石。
    量之所起,起于粟。六粟为一圭,十圭为一撮,十撮为一抄,十抄为一勺,十勺为一合,十合为一升,十升为一斗,十斗为一斛,十斛得六千万粟。所以得知者,六粟为一圭,十圭六十粟为一撮,十撮六百粟为一抄,十抄六千粟为一勺,十勺六万粟为一合,十合六十万粟为一升,十升六百万粟为一斗,十斗六千万粟为一斛,十斛六亿粟百,斛六兆粟,千斛六京粟,万斛六陔粟,十万斛六秭粟,百万斛六穰粟,千万斛六沟粟,万万斛为一亿六涧粟,十亿斛六正粟,百亿斛六载粟。
    凡大数之法:万万曰亿,万万亿曰兆,万万兆曰京,万万京曰陔,万万陔曰秭,万万秭曰穰,万万穰曰沟,万万沟曰涧,万万涧曰正,万万正曰载。
    周三,径一,方五,邪七。见邪求方,五之,七而一;见方求邪,七之,五而一。
    白银方寸重一十四两。
    玉方寸重一十两。
    铜方寸重七两半。
    铅方寸重九两半。
    铁方寸重七两。
    石方寸重三两。
    凡算之法:先识其位,一从十横,百立千僵,千十相望,万百相当。(案:万百原本讹作百万,今据《夏侯阳算经》改正。)
    凡乘之法:重置其位,上下相观,头位有十步,至十有百步,至百有千步,至千以上命下所得之数列于中。言十即过,不满,自如头位。乘讫者,先去之下位;乘讫者,则俱退之。六不积,五不只。上下相乘,至尽则已。
    凡除之法:与乘正异乘得在中央,除得在上方,假令六为法,百为实,以六除百,当进之二等,令在正百下。以六除一,则法多而实少,不可除,故当退就十位,以法除实,言一六而折百为四十,故可除。若实多法少,自当百之,不当复退,故或步法十者,置于十百位(头位有空绝者,法退二位。)余法皆如乘时,实有余者,以法命之,以法为母,实余为子。
    以粟求粝米,三之,五而一。
    以粝米求粟,五之,三而一。
    以粝米求饭,五之,二而一。
    以粟米求粝饭,六之,四而一。
    以粝饭求粝米,二之,五而一。
    以□米求饭,八之,四而一。
    十分减一者,以二乘二十除;减二者,以四乘二十除;减三者,以六乘二十除;减四者,以八乘二十除;减五者,以十乘二十除;减六者,以十二乘二十除;减七者,以十四乘二十除;减八者,以十六乘二十除;减九者,以十八乘二十除。
    九分减一者,以二乘十八除。
    八分减一者,以二乘十六除。
    七分减一者,以二乘十四除。
    六分减一者,以二乘十二除。
    五分减一者,以二乘十除。
    九九八十一,自相乘得几何?答曰:六千五百六十一。
    术曰:重置其位,以上八呼下八,八八六十四即下,六千四百于中位;以上八呼下一,一八如八,即于中位下八十,退下位一等,收上头位八十(案:原本脱「上」字,今补。)以上位一(案:上位原本讹作「头位」,今改正。)呼下八,一八如八,即于中位,下八十;以上一呼下一,一一如一,即于中位下一,上下位俱收中位,即得六千五百六十一。
    六千五百六十一,九人分之。问:人得几何?答曰:七百二十九。
    术曰:先置六千五百六十一于中位,为实,下列九人为法,头位置七百(案:原本脱上字,今补。),以上七呼下九,七九六十三,即除中位六千三百,退下位一等,即上位,置二十(案:上位原本讹作头位,今改正。),以上二呼下九,二九一十八,即除中位一百八十,又更退下位一等,即上位,更置九(案:上位原本亦讹作头位,今改正。),即以上九呼下九,九九八十一,即除中位八十一,中位并尽,收下位,头位所得即人之所得,自八八六十四至一一如一,并准此。
    八九七十二,自相乘,得五千一百八十四,八人分之,人得六百四十八。
    七九六十三,自相乘,得三千九百六十九,七人分之,人得五百六十七。
    六九五十四,自相乘,得二千九百一十六,六人分之,人得四百八十六。
    五九四十五,自相乘,得二千二十五,五人分之,人得四百五。
    四九三十六,自相乘,得一千二百九十六,四人分之,人得三百二十四。
    三九二十七,自相乘,得七百二十九,三人分之,人得二百四十三。
    二九一十八,自相乘,得三百二十四,二人分之,人得一百六十二。
    一九如九,自相乘,得八十一,一人得八十一。
    右九九一条,得四百五,自相乘,得一十六万四千二十五,九人分之,人得八千二百二十五。
    八八六十四,自相乘,得四千九十六,八人分之,人得五百一十二。
    七八五十六,自相乘,得三千一百三十六,七人分之,人得四百四十八。
    六八四十八,自相乘,得二千三百四,六人分之,人得三百八十四。
    五八四十,自相乘,得一千六百,五人分之,人得三百二十。
    四八三十二,自相乘,得一千二十四,四人分之,人得二百五十六。
    三八二十四,自相乘,得五百七十六,三人分之,人得一百九十二。
    二八十六,自相乘,得二百五十六,二人分之,人得一百二十八。
    一八如八,自相乘,得六十四,一人得六十四。
    右八八一条,得二百八十八,自相乘,得八万二千九百四十四,八人分之,人得一万三百六十八。
    七七四十九,自相乘,得二千四百一,七人分之,人得三百四十三。
    六七四十二,自相乘,得一千七百六十四,六人分之,人得二百九十四。
    五七三十五,自相乘,得一千二百二十五,五人分之,人得二百四十五。
    四七二十八,自相乘,得七百八十四,四人分之,人得一百九十六。
    三七二十一,自相乘,得四百四十一,三人分之,人得一百四十七。
    二七一十四,自相乘,得一百九十六,二人分之,人得九十八。
    一七如七,自相乘,得四十九,一人得四十九。
    右七七一条,得一百九十六,自相乘,得三万八千四百一十六,七人分之,人得五千四百八十八。
    六六三十六,自相乘,得一千二百九十六,六人分之,人得二百一十六。
    五六三十,自相乘,得九百,五人分之,人得一百八十。
    四六二十四,自相乘,得五百七十六,四人分之,人得一百四十四。
    三六一十八,自相乘,得三百二十四,三人分之,人得一百八。
    二六一十二,自相乘,得一百四十四,二人分之,人得七十二。
    一六如六,自相乘,得三十六,一人得三十六。
    右六六一条,得一百二十六,自相乘,得一万五千八百七十六,六人分之,人得二千六百四十六。
    五五二十五,自相乘,得六百二十五,五人分之,人得一百二十五。
    四五二十,自相乘,得四百,四人分之,人得一百。
    三五一十五,自相乘,得二百二十五,三人分之,人得七十五。
    二五一十,自相乘,得一百,二人分之,得五十。
    一五如五,自相乘,得二十五,一人得二十五。
    右五五一条,得七十五,自相乘,得五千六百二十五,五人分之,人得一千一百二十五。
    四四一十六,自相乘,得二百五十六,四人分之,人得六十四。
    三四一十二,自相乘,得一百四十四,三人分之,人得四十八。
    二四如八,自相乘,得六十四,二人分之,人得三十二。
    一四如四,自相乘,得一十六,一人得一十六。
    右四四一条,得四十,自相乘,得一千六百,四人分之,人得四百。
    三三如九,自相乘,得八十一,三人分之,人得二十七。
    二三如六,自相乘,得三十六,二人分之,人得一十八。
    一三如三,自相乘,得九,一人得九。
    右三三一条,得一十八,自相乘,得三百二十四,三人分之,人得一百八。
    二二如四,自相乘,得一十六,二人分之,人得八。
    一二如二,自相乘,得四,一人得四。
    右二二一条,得六,自相乘,得三十六,二人分之,人得一十八。
    一一如一,自相乘,得一,一乘不长。
    右从九九至一一,总成一千一百五十五,自相乘,得一百三十三万四千二十五,九人分之,人得一十四万八千二百二十五。
    以九乘一十二,得一百八,六人分之,人得一十八。
    以二十七乘三十六,得九百七十二,一十八人分之,人得五十四。
    以八十一乘一百八,得八千七百四十八,五十四人分之,人得六十二。
    以二百四十三乘三百二十四,得七万八千七百三十二,一百六十二人分之,人得四百八十六。
    以七百二十九乘九百七十二,得七十万八千五百八十八,四百八十六人分之,人得一千四百五十八。
    以二千一百八十七乘二千九百一十六,得六百三十七万七千二百九十二,一千四百五十八人分之,得四千三百七十四。
    以六千五百六十一乘八千七百四十八,得五千七百三十九万五千六百二十八,四千三百七十四人分之,人得一万三千一百二十二。
    以一万九千六百八十三乘二万六千二百四十四,得五亿一千六百五十六万六百五十二,一万三千一百二十二人分之,人得三万九千三百六十六。
    以五万九千四十九乘七万八千七百三十二,得四十六亿四千九百四万五千八百六十八,三万九千三百六十六人分之,人得一十一万八千九十八。
    以一十七万七千一百四十七乘二十三万六千一百九十六,得四百一十八亿四千一百四十一万二千八百一十二,一十一万八千九十八人分之,得三十五万四千二百九十四。
    以五十三万一千四百四十一乘七十万八千五百八十八,得三千七百六十五亿七千二百七十一万五千三百八,三十五万四千二百九十四人分之,人得一百六万二千八百八十二。
  〈卷中〉
    今有一十八分之一十二。问:约之得几何?答曰:三分之二。
    术曰:置十八分在下,一十二分在上,副置二位以少减多,等数得六为法,约之即得。
    今有三分之一、五分之二。问:合之二得几何?答曰:一十五分之十一。
    术曰:置三分五分在右方,之一之二在左方,母互乘子,五分之二得六,三分之一得五,并之,得一十一为实;又方二母相乘,得一十五为法。不满法,以法命之,即得。
    今有九分之八,减其五分之一。问:余几何?答曰:四十五分之三十一。
    术曰:置九分五分在右方,之八之一在左方,母互乘子,五分之一得九,九分之八得四十,以少减多,余三十一,为实;母相乘,得四十五,为法。不满法,以法命之,即得。
    今有三分之一,三分之二,四分之三。问:减多益少,几何而平?答曰:减四分之三者二,减三分之二者一,并以益三分之一,而各平于一十二分之七。
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