七子团圆正半月,
除百零五便得知。’
“把数字藏在诗歌里面,‘七十稀’‘廿一枝’和‘正半月’,就是暗指三个关键的数字70,21,15。
“三三数之,取数七十,与余数二相乘;
五五数之,取数二十一,与余数三相乘;
七七数之,取数十五,与余数二相乘。
“将诸乘积相加,然后减去一百零五的倍数。能减多少个105就减多少个,这样就能获得最小解。列成算式就是:N=70×2+21×3+15×2-2×105=23。换句话说,23之后每隔105就有一个解。”
“哦,这是因为105是3、5、7的最小公倍数吧!”妞妞的理解能力确实在加强。
“对!余数其实还是可以变动的,《孙子算经》也说到只要把上面算法中的余数分别换成新的余数就行了。以R1、R2、R3表示这些余数,那么《孙子算经》给出了通用的公式:
N=70×R1+21×R2+15×R3-P×105(N,P是整数)。
“妞妞可以任意去试,绝不会有错。只是我们谁都会问这三个关键性的数字又是如何来的呢?这个标准公式又是如何获得的呢?”
妞妞听得很认真,一言不发地点点头,聚精会神地看着爸爸。爸爸在纸上写下如下的算式:
“也就是说,这三个数可以从最小公倍数M=3×5×7=105中各约去模数3、5、7后,再分别乘以整数2、1、1而得到。假令k1=2,k2=1,k3=1,那么整数ki(i=1,2,3)的选取使所得到的三个数70、21、15被相应模数除的时候余数都是1。由此出发,立即可以推出,在余数是R1、R2、R3的情况。”爸爸接着写道:
“对呀!好奇妙耶!这就像是设计出来的!”妞妞拍了好几下手,兴奋得直想跳。
“这个数字不能保证它是最小的解,所以就需要减掉它们的公倍数105,能减多少个就减多少个,直到结果比公倍数小为止。70×R1+21×R2+15×R3-P×105这就是这个解的构造过程。”
“这就是剩余定理吗?”妞妞问道。
那么最小正整数解就是:
“这就是现代数论中著名的剩余定理。也被世界上的数学家公称为‘中国剩余定理’,以纪念我们的祖先在这方面的卓越的贡献。”
妞妞问:“这个公式看上去确实非常美,有一点我不太懂,什么是互素呢?”
“互素就是他们彼此没有公约数(除了1之外),两两互素就是任何两个数字都没有公约数。只有这样才能保证公式的正确。妞妞能不能够用这个公式完成下面的一个题目呢?”爸爸交给妞妞一张纸,上面有这样一个题目:
有一个数,除5余3,除7余2,除11余7,除13余6,请问这个数最小是多少?