①第一章古算题·逻辑·游戏·竞赛桃三李四橄榄七桃子一个要三文钱,李子一个要四文钱,而橄榄一文钱可以买七个,若拿一百文钱去买这三种果子,每种都得买,又恰好买一百个,问每种应各买几个?这是流传于福建民间的一个古算题。设应各买桃子、李子、橄榄、y、z个,则可列出方程组(1.1)[x+y+z=100[3 + 4y + * = 100(1.2)由(1.1),得z=100-×-y。7y代人(1.2),得=30--%。因是正整数,故必为20的倍数。令y=20t,则×=30-27t,z=70+7t,其中t为正整数。又因 x、y、z均为正整数,所以0<t≤1,即 t=1。从而得(,y,z)=(3,20,77)。也就是说,应买桃子3个,李子20个,橄榄77个。上述解法中,方程组有三个未知数,却只有两个方程,称为不定方程组,不定方程组一般有无限多组解,但其整数解、正整数解,往往是有限的。像此题只有唯一一组正1
好玩的数学乐在其中的数学整数解。4.韩信立马分油江苏省徐州市是个历史名城,自古以来为兵家必争之地,该地古称彭城,楚霸王项羽曾在这里建都。清朝康熙年间,有位诗人路过,写了一首非常有名的诗批评汉高祖刘邦杀载功臣的罪过,造成了匈奴入侵,国防空虚的局面:天子依然归故乡,大风歌罢转苍茫。当时何不怜功狗,留取韩、彭守四方。诗中提到的韩信是帮助刘邦打败项羽的主角,立了大功,与张良、萧何号称“汉初三杰”,曾被刘邦封为楚王,后来降为准阴侯。民间流传,韩信具有极高的智慧和军事才能,“立马分油”就是很突出的例子。据说有一天,身为主将的韩信骑了马,走在路上,看见路边有两个人为分油而发愁。原来,他们有一只容量为10斤的篓子,里面盛满着油,还有一只空罐和一只空葫芦,可以分别装7斤和3斤油。两个家伙想把10斤油平分,每人得5斤。但是准备工作没有做好,谁也没有带秤,只能在三个容器里倒来倒去,于是感到束手无策。韩信听了,便立即表态说:“这有何难?”他随即指出了窍门:“葫芦归罐罐归篓,分好油来回家走。”两个人心领神会,按照韩信所教的办法倒来倒去,果然把油平均分成两半,高高兴兴地打道回府去了。如果用言语来叙述倒进倒出,那是很繁琐的,我们可以用表1-1来说明三种容器内油量的变化情况。2
第一章古算题·逻辑·游戏·竞赛表 1-1篓1741041188550罐0336067225葫芦03030203230韩信所说的“葫芦归罐”,意思是把葫芦里的油倒进罐里。“罐归篓”是把罐里的油倒往篓里。通常分油要把油从大容器往小容器里倒,现在却把小容器里的油往大容器里“归”。向葫芦里倒油,可以得出3斤的油量,而把葫芦里的油往罐里“归”,“归”到第三次,葫芦里就出现2斤的油量。再把满满一罐油“归”到篓子里,腾出空来,把葫芦里的2斤油“归”到空里,最后再倒满一葫芦3斤油,“归”到縫里,就圆满地完成了分油的任务。本题还可以用“打弹子”的办法来解决,那又同物理学的弹性碰撞与反射现象联系起来了。2嘉庆皇帝出妙题清朝嘉庆皇帝爱新觉罗·题在位25年,社会比较安定,科技也有一定的发展,通晓古算的人才也不断涌现,其详情请参看《畴人传》这本专著(“畴人”是古人对数学家的称呼)。嘉庆曾编过一道数学趣题:有人花100两银子买了100头牛,大牛每头值10两,小牛每头值5两,牛犊每头值半两。试问:此人买了大牛、小牛与牛犊各多少头?这是一道不定方程问题,但它在解题中有一些独特技巧,得出来的答案是唯一的。3
好玩的数学乐在其中的数学设大牛、小牛与牛犊分别买了α、y、z头,则据题意可列出方程x+y+z=100(1.3)110x + 5y + #= = 100(1.4)把(1.4)式乘以2以后减去(1)式,我们可得出19x + 9 = 100(1.5)从(1.5)式可知,×的值不能超过5。把(1.5)式变形,改写为x - 1 = 9(11 - 2x - y)(1.6)于是马上可以看得出,一1必定是9的倍数,于是只能等于1,代人后,马上就可算出y=9,z=90。所以此人买了1头大牛,9头小牛,90头牛犊。总而言之,便是:一百两银子买一百头牛。(1.6)式的技术处理是相当关键的一步,它可以省掉繁琐的列表与讨论。4阶下之囚“我真发愁,”监狱看守员说,“警察帕金斯留了个条子说,昨天晚上他逮捕了两个牧师打扮的流氓。但我今早上班时却发现一共有三个牧师打扮的人,现在看来其中有一名是个真正的牧师,他是前来探望两个误人歧途的“羔羊,的。问题是我现在分不清谁真谁假了。”“这有何难?想办法问问他们嘛,”警官建议,“真人不说假话,真正的牧师一定是讲真话的。”“你说得倒不错,但我也许正好问到那个骗子呢?帕金斯4
第一章古算题·逻辑·游戏·竞赛说过,这家伙是个撒谎老手,从来不讲真话。而那个赌棍则是个见风使舵的角色,他说起话来,时真时假,要看形势对他是否有利而定。”警官走到单人牢房前。“你是谁?”他问一号牢房里的囚犯。“我是赌棍。”其人答道。警官又走到二号牢房前问:“一号牢房里关着的那个人是谁?”“骗子!”警官又问三号牢房里的人:“你说一号牢房里的那人是谁?”三号牢房里的人答道:“牧师。”警官转身对看守员说:“很明显,你应该释放…”该放谁?本题有许多解法,最直截了当的是,相信二号牢房囚犯的回答,他说的是真话,于是所有的说法就都是相容与无矛盾的,答案如下:骗子关在一号牢房,牧师关在二号牢房,赌棍关在三号牢房。逻辑趣题总是有着无穷的魅力,历来受到读者的喜爱。本文是根据美国著名作家巴纳德的一本畅销书译出的,原文写得非常谈谐有趣,令人喷饭。多看这类作品,不但可以提高自已的智商,而且能写出一手漂亮而流利的英语,幽默大师兼英文专家林语堂先生就特别赞赏这种英、汉对照的做法,但为了保持本书前后体例一致与节省篇幅,此处就不刊出英文的原作了。5