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古代數學趣題

遺產分配問題(羅馬)有壹位寡婦要把前夫的遺產3500元與自己的子女拆分.根據當時的法律規定,如果只有壹個兒子,母親可得到兒子應得部分的壹半;如果只有壹個女兒,母親可得到相當於女兒2倍的遺產.可她生的是孿生兒女,有男孩也有女孩,根據當時的法律,應當怎樣分這筆遺產呢?

解答設母親、兒子、女兒分得的遺產分別為X、Y、Z,依題意有

X+Y+Z=3500 ①

X=1/2Y ②

X=2Z ③

由②得Y=2X④,由③得Z=1/2X⑤,將④⑤代入①得,X=1000,代入④得,Y=2000,代入⑤得,Z=500.因此,母親、兒子、女兒分得的遺產分別為1000元,2000元,500元.

聖誕火雞問題(美國)西方人把聖誕節視為他們最重要的節日.聖誕節前,約翰、彼得和羅伯壹早就到了市場去賣他們飼養的火雞.這些火雞重量相差無幾,因此就論只來賣.其中約翰有10只,彼得有16只,羅伯有26只.早上三人賣價相同.中午飯後,由於三人都沒賣完,又要趕在天黑前回家,只好降價出售,但三人的賣價仍然相同.黃昏時,他們的火雞全部賣完.當清點錢時,他們驚奇地發現每個人都得到56英鎊.想想看,為什麽?他們上、下午的售價各是多少?每人上、下午各售出多少只火雞?

解答若假設約翰、彼得和羅伯上午賣出x,y,z只火雞,那麽下午各賣出10-x,16-y,26-z只火雞.又若設上午售價為每只a英鎊,下午售價為每只b英鎊.由題意可得如下方程組:

ax+b(10-x)=56 ①

ay+b(16-y)=56 ②

az+b(26-z)=56 ③

這是壹個含有5個未知數卻只有3個方程的不定方程組.

①-③得(x-z)(a-b)=16b, ④

②-③得(y-z)(a-b)=10b, ⑤

④÷⑤得(x-z)/(y-z)=8/5,即5x+3z=8y.⑥

由題目條件知,0<x<10,0<y<16,0<z<26,經過代入⑥檢驗可找出,只有x=9,y=6,z=1是唯壹的壹組解,再把x,y,z的值代入①、②可算出a=6,b=2.因此上午售價為每只6英鎊,下午每只2英鎊.約翰、彼得和羅伯上午各賣出9,6,1只火雞,下午各賣出1,10,25只火雞.

孫臏,龐涓都是鬼谷子的徒弟。壹天鬼谷子出了這道題目:

他從2到99中選出兩個不同的整數,把積告訴孫,把和告訴龐;

龐說:我雖然不能確定這兩個數是什麽,但是我肯定妳也不知道這兩個數是什麽。

孫說:我本來的確不知道,但是聽妳這麽壹說,我現在能夠確定這兩個數字了。

龐說:既然妳這麽說,我現在也知道這兩個數字是什麽了。

因龐涓肯定兩數不會都是質數,所以兩數和不會是偶數,否則由小數的Goldbach猜想,小偶數必能分成兩奇質數之和,龐涓便不能確定孫臏不知答案了。所以兩數和應是奇數。此外,這兩數也不會是2及壹個奇質數。

孫臏從龐涓的說話,可知道兩數壹奇壹偶。孫臏所知道的兩數積,應為2^a.b的形式,其中a>0,b是奇數。如b可分解成b=cd,c>1,d>1,則答案可能是(2^a,b),(2^a.c,d)或(2^a.d,c),便仍未知答案,故此b為質數。但由上面龐涓的說話,a>1。

龐涓從孫臏的說話後,若兩數和表示成2^a+b的形式是唯壹,便也能得知答案。

以上推理其實並不全面,但已能得到多於壹組答案。例子如下:

(4,13)

龐涓知x+y=17,x及y不能都是質數。

孫臏知xy=52,未聽龐涓說話前,(x,y)可能是(2,26),(4,13)。但現在知壹奇壹偶,只能是(4,13)。

龐涓知(x,y)不會是(2,15)[因30=2*15=6*5=10*3],不會是(6,11)[因66=2*33=6*11=22*3],不會是(8,9)[因72=8*9=24*3],不會是(10,7)[因70=2*35=10*7=14*5],不會是(12,5)[因60=4*15=12*5=20*3],不會是(14,3)[因42=2*21=6*7=14*3],只有(4,13)孫臏才肯定知答案。

但還有其它可能,如

(16,13) 龐涓知29,孫臏知208

(4,37) 龐涓知41,孫臏知148

(16,37) 龐涓知53,孫臏知592

(16,43) 龐涓知59,孫臏知688