“‘三人同行七十稀,
五樹梅花廿一枝,
七子團圓正半月,
除百零五便得知。’
“把數字藏在詩歌裏麵,‘七十稀’‘廿一枝’和‘正半月’,就是暗指三個關鍵的數字70,21,15。
“三三數之,取數七十,與餘數二相乘;
五五數之,取數二十一,與餘數三相乘;
七七數之,取數十五,與餘數二相乘。
“將諸乘積相加,然後減去一百零五的倍數。能減多少個105就減多少個,這樣就能獲得最小解。列成算式就是:N=70×2+21×3+15×2-2×105=23。換句話說,23之後每隔105就有一個解。”
“哦,這是因為105是3、5、7的最小公倍數吧!”妞妞的理解能力確實在加強。
“對!餘數其實還是可以變動的,《孫子算經》也說到隻要把上麵算法中的餘數分別換成新的餘數就行了。以R1、R2、R3表示這些餘數,那麼《孫子算經》給出了通用的公式:
N=70×R1+21×R2+15×R3-P×105(N,P是整數)。
“妞妞可以任意去試,絕不會有錯。隻是我們誰都會問這三個關鍵性的數字又是如何來的呢?這個標準公式又是如何獲得的呢?”
妞妞聽得很認真,一言不發地點點頭,聚精會神地看著爸爸。爸爸在紙上寫下如下的算式:
“也就是說,這三個數可以從最小公倍數M=3×5×7=105中各約去模數3、5、7後,再分別乘以整數2、1、1而得到。假令k1=2,k2=1,k3=1,那麼整數ki(i=1,2,3)的選取使所得到的三個數70、21、15被相應模數除的時候餘數都是1。由此出發,立即可以推出,在餘數是R1、R2、R3的情況。”爸爸接著寫道:
“對呀!好奇妙耶!這就像是設計出來的!”妞妞拍了好幾下手,興奮得直想跳。
“這個數字不能保證它是最小的解,所以就需要減掉它們的公倍數105,能減多少個就減多少個,直到結果比公倍數小為止。70×R1+21×R2+15×R3-P×105這就是這個解的構造過程。”
“這就是剩餘定理嗎?”妞妞問道。
那麼最小正整數解就是:
“這就是現代數論中著名的剩餘定理。也被世界上的數學家公稱為‘中國剩餘定理’,以紀念我們的祖先在這方麵的卓越的貢獻。”
妞妞問:“這個公式看上去確實非常美,有一點我不太懂,什麼是互素呢?”
“互素就是他們彼此沒有公約數(除了1之外),兩兩互素就是任何兩個數字都沒有公約數。隻有這樣才能保證公式的正確。妞妞能不能夠用這個公式完成下麵的一個題目呢?”爸爸交給妞妞一張紙,上麵有這樣一個題目:
有一個數,除5餘3,除7餘2,除11餘7,除13餘6,請問這個數最小是多少?