稍後,甄鸞在《數術記遺》一書中又提出了兩個“百雞問題”,題目意思與原百雞問題相同,僅數字有所區別。到了宋代,著名數學家楊輝在他的《續古摘奇算法》一書中,也引用了類似的問題:
“錢一百買溫柑、綠桔、扁桔共一百枚。隻雲溫柑一枚七文,綠桔一枚三文,扁桔三枚一文。問各買幾何?”
到了明清時代,還有人提出了多於三元的“百雞問題”。不過,各書均與《張丘建算經》一樣,沒有給出問題的一般解法。
7世紀時,有人對百雞問題提出另一種解法,但隻是數字的湊合。到了清代焦循在他的《加減乘除釋》一書中指出其錯誤。之後,不斷有人提出新的解法,但都沒有完全得到普遍解決此類題目的通用方法。例如丁取忠在他的《數學拾遺》中給出一個比較簡易的解法:先設沒有公雞,用100個錢買母雞和小雞共100隻,得母雞25隻、小雞75隻。現在少買7隻母雞,多買4隻公雞和3隻小雞,便得第一組答案。同理可推出其餘兩組。直到19世紀,人們才把這類問題同“大衍求一術”結合起來研究。
百雞問題是一個曆史名題,在世界上有很大影響。國外常見類似的題目。
19.速度趣題
自行車和蒼蠅
兩個男孩各騎一輛自行車,從相距20千米的兩個地方,開始沿直線相向騎行。在他們起步的那一瞬間,一輛自行車車把上的一隻蒼蠅,開始向另一輛自行車徑直飛去。它一到達另一輛自行車車把,就立即轉向往回飛行。這隻蒼蠅如此往返,在兩輛自行車的車把之間來回飛行,直到兩輛自行車
相遇為止。
如果每輛自行車都以每小時10千米的高速前進,蒼蠅以每小時15千米的高速飛行,那麼,蒼蠅總共飛行了多少千米?
答案
每輛自行車運動的速度是每小時10千米,兩者將在1小時後相遇於20千米距離的中點。蒼蠅飛行的速度是每小時15千米,因此在1小時中,它總共飛行了15千米。
許多人試圖用複雜的方法求解這道題目。他們計算蒼蠅在兩輛自行車車把之間的第一次路程,然後是返回的路程,依此類推,算出那些越來越短的路程。但這將涉及所謂無窮級數求和,這是非常複雜的高等數學。
據說,在一次雞尾酒會上,有人向約翰·馮·諾伊曼提出這個問題,他思索片刻便給出正確的答案。提問者顯得有點沮喪,他解釋說,很多數學家總忽略簡單方法,而去采用無窮級數求和的複雜方法。
馮·諾伊曼臉上露出驚奇的神色。“可是,我用的正是無窮級數求和的方法”,他解釋道。
往返旅行
當我們駕駛汽車旅行的時候,汽車在不同的時刻當然會以不同的速度行駛。如果把全部距離除以駕駛汽車的全部時間,所得到的結果叫做這次旅行的平均速度。
史密斯先生計劃駕駛汽車從芝加哥去底特律,然後返回。他希望整個往返旅行的平均速度為每小時60千米。在抵達底特律的時候,他發現他的平均速度隻達到每小時30千米。
為了把往返旅行的平均速度提高到每小時60千米,史密斯在返回時的平均速度必須是每小時多少千米呢?
答案
求解這道令人困惑的小小難題,並不需要知道芝加哥與底特律之間的距離。
在抵達底特律的時候,史密斯已經走過了一定的距離,這花去了他一定的時間。如果他要把他的平均速度翻一番,他應該在同樣的時間中走過上述距離的兩倍。很明顯,要做到這一點,他必須不花任何時間便回到芝加哥。這是不可能的,因此史密斯根本沒有辦法把他的平均速度提高到每小時60千米。無論他返回時的速度有多快,整個旅行的平均速度肯定要低於每小時60千米。
如果我們為史密斯的旅行假設一個距離,事情便會容易理解一些。比如說,假設往返旅程各為30千米。由於他的平均速度為每小時30千米,他將用1小時的時間完成前一半的旅行。他希望往返旅行的平均速度為每小時60千米,這意味著他必須在1小時中完成整個60千米的旅程。可是,他已經把1小時的時間全都用了。無論他返回時速度有多快,他所用的時間全都用了。無論他返回時速度有多快,他所用的時間將多於1小時,因此他必定要用多於1小時的時間完成60千米的旅程,這使得他的平均速度低於每小時60千米。
20.數學之源
數學最初是從結繩記事開始的。大約在三百萬年前,人類還處於茹毛飲血的原始時代,以采集野果、圍獵野獸為生。這種活動常常是集體進行的,所得的“產品”也平均分配。這樣,古人便漸漸產生了數量的概念。他們學會了在捕獲一頭野獸後用一塊石子、一根木條來代表;或者用在繩子上打結的方法來記事、記數。這樣,在原始社會人們的眼光中,一個繩結就代表一頭野獸,兩個結代表兩頭……,或者一個大結代表一頭大獸,一個小結代表一頭小獸……。數量的觀念就是在這些過程中逐漸發展起來的。隨著捕獲手段的提高,所獲的野獸越多,繩子的結越多,需要的數目也越大。
在距今大約五六千年以前,沿非洲的尼羅河出現了一個偉大的文明社會——埃及。埃及人較早地學會了農業生產。尼羅河每年7月定期泛濫,淹沒大片農地,11月洪水逐漸退落。埃及人通過長期觀察,注意到當天狼星和太陽同時出沒的時候,正是洪水將至的預兆。還發現,這種現象大約365天重複一次。這樣,埃及人就選擇在洪水泛濫之後留下的肥沃淤泥上下種,待6月洪水來臨之前收割,以獲得好的收成。這是通過天文觀測進行農業生產的結果其中也包含了數學知識的應用。另一方麵,古埃及的農業製度,是把同樣大小的正方形土地分配給每一個人的,租用的人每年把他的收成提取一部分給土地所有者——國王。如果洪水衝毀了他們所分得的土地,他可以向國王報告,國王便派人前來調查並測量損失的那一部分,這樣,他交的租就會相應減少。這種對於土地的測量,導致了幾何學的誕生。實際上,幾何學的原意就是“土地測量”。
數學正是從打結記數和土地測量開始的。
與埃及同時,世界上還有幾個同樣偉大的文明社會,如亞洲西部的巴比倫,南部的印度和東部的中國,它們分別創造了自己的文字。同時也產生了各自的記數法和最初的數學知識。在距今大約兩千多年以前生活在歐洲東南部的希臘人,繼承了這些數學知識,並將數學發展成為一門係統的理論科學:古希臘文明被毀滅後,阿拉伯人保存和繼承了他們的文化,後來又傳回歐洲,使得數學重新繁榮起來,並最終導致了近代數學的創立。