
物不知数是《孙子算经》中的一个著名问题,原题为:“今有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二。问物几何?”这意指一些物品,三个三个地数剩2个,五个五个地数剩3个,七个七个地数剩2个,求这些物品最少有多少个。
《孙子算经》给出了解题方法:“三三数之剩二,置一百四十;五五数之剩三,置六十三;七七数之剩二,置三十。并之,得二百三十三,以二百十减之,即得。”“答曰:二十三。”
这些话意味着,先找出能被3整除余2,同时又能被5和7整除的最小数,为140;再找出能被5整除余3,同时又能被3和7整除的最小数,为63;接着找出能被7整除余2,同时又能被3和5整除的最小数,为30。将这三个数相加得到233,再减去210(3、5、7的最小公倍数),便得到23,即最小解。
明代数学家程大位总结了一首歌诀:“三人同行七十稀,五树梅花廿一枝;七子团圆正半月,除百零五便得知。”其中,“廿”读作二十,歌诀中的每一个词都代表了一个步骤:如“三人同行七十稀”意味着除以3的余数乘以70;“五树梅花廿一枝”意味着除以5的余数乘以21;“七子团圆正半月”意味着除以7的余数乘以15;最后“除百零五便得知”则表示将上述乘积相加,若超过105,则减去105的倍数。
应用此歌诀解题,如2×70+3×21+2×15=140+63+30=233,233-105-105=23。然而,这种方法有局限性,只能用于特定除数(3、5、7),其他除数则不适用。
“物不知数”问题在古代还有多种名称,如“鬼谷算”、“隔墙算”、“剪管术”、“大衍求一术”。流传至西方后,被称为“中国剩余定理”,而最常见的叫法则是“韩信点兵”。据传,汉朝大将韩信利用这种方法快速计算士兵人数,无需逐一数数,而旁人则感到惊奇。
“韩信点兵”问题在数学史上影响深远,直到18世纪才被欧拉发现解题规律。与西方数学家相比,秦九韶的研究领先了约五百年。此外,中国剩余定理在现代科技中也有广泛的应用,如雷达、信号处理、IC设计等领域。
总之,物不知数问题不仅是古代数学智慧的结晶,也是现代科技不可或缺的基础之一。