剩余定理快速解法(剩余定理的典故)
剩余定理(物不知数)
物不知数出自《孙子算经》:“今有物不知数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二,问物几何?”
意思是说一些物品不知道具体数量,三个三个数剩二个,五个五个数剩三个,七个七个求剩二个,问这些物品一共多少个?
这是个倍数有关的题目,首先可以用列举法把除以3余2的数列举出来:2,5,8,11,14,17,20,23,26,29,32…;除以5余3的数:3,8,13,18,23,28,33…;除以7余2的数:2,9,16,23,30,37…;然后找出符合三个条件的共有的数:23,128…其中23是符合条件的最小的数。
学习了公倍数以后就可以少写一步,因为三个三个数余2,七个七个数也余2,就是说这个数是3和7的公倍数加2,这样的数有:2,23,44,65,86,107,128…;然后再找出符合除以5余3的数:23,128…这个数最小是23。
古人的算法更为巧妙:找出3和5的公倍数中除以7余1的最小数:15;3和7的公倍数中除以5余1的最小数:21;5和7的公倍数中除以3余1的最小数:70。然后将这几个数分别乘所要求的数被7、5、3除所得的余数,然后把乘得的积相加:15×2+21×3+70×2=233,再用233除以3、5、7的最小公倍数105,所得的余数就是符合条件的最小数233÷105=2……23;下一个符合条件的数就是23+105=128;如此加下去即可。这种算法被称为“中国剩余定理”。
然而有些余数相同或者差数相同的问题不需要这样复杂的算法,只需要用公倍数加上相同的余数或者减去相同的差数即可求出答案。
例1:有一批树苗,9棵一捆多7棵,10棵一捆多8棵,12棵一捆多10棵,问这批树苗最少多少棵?
读上面的题目不难发现,只要再增加2棵树苗,就能全部捆完没有剩余,所以树苗的棵数是9、10、12的最小公倍数减去2,即178棵。
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