西漢大將韓信和德國數學家的成功秘密
“韓信帶兵,多多益善”為何會有這樣的說法呢?其實他的成功和中國的一個定理有很大關系。這個定理是什么呢?
漢高祖劉邦曾問大將韓信:“你看我能帶多少兵?”韓信斜了劉邦一眼說:“你頂多能帶十萬兵吧!”漢高祖心中有三分不悅,心想:你竟敢小看我!“那你呢?”韓信傲氣十足地說:“我呀,當然是多多益善啰!”劉邦心中又添了三分不高興,勉強說:“將軍如此大才,我很佩服。現在,我有一個小小的問題向將軍請教,憑將軍的大才,答起來一定不費吹灰之力的?!表n信滿不在乎地說:“可以可以?!眲罱器锏匾恍?,傳令叫來一小隊士兵隔墻站隊,劉邦發(fā)令:“每三人站成一排。”隊站好后,小隊長進來報告:“最后一排只有二人。”“劉邦又傳令:“每五人站成一排?!毙£犻L報告:“最后一排只有三人?!眲钤賯髁睿骸懊科呷苏境梢慌?。”小隊長報告:“最后一排只有二人?!眲钷D臉問韓信:“敢問將軍,這隊士兵有多少人?”韓信脫口而出:“二十三人。”劉邦大驚,心中的不快已增至十分,心想:“此人本事太大,我得想法找個岔子把他殺掉,免生后患?!币幻鎰t佯裝笑臉夸了幾句,并問:“你是怎樣算的?”韓信說:“臣幼得黃石公傳授《孫子算經》,這孫子乃鬼谷子的弟子,算經中載有此題之算法,口訣是:
三人同行七十稀,
五樹梅花開一枝,
七子團圓正月半,
除百零五便得知?!?/p>
劉邦出的這道題,可用現代語言這樣表述: “一個正整數,被3除時余2,被5除時余3,被7除時余2,如果這數不超過100,求這個數?!?/p>
1900年,德國大數學家大衛(wèi)·希爾伯特歸納了當時世界上尚未解決的最困難的23個難題。后來,其中的第十問題在70年代被解決了,這是近代數學的五個重大成就。
據證明人說,在解決問題的過程中,他是受到了“中國剩余定理”的啟發(fā)的。
那么什么是“中國剩余定理”呢?
《孫子算經》中給出這類問題的解法:“三三數之剩二,則置一百四十;五五數之剩三,置六十三;七七數之剩二,置三十;并之得二百三十三,以二百一十減之,即得。凡三三數之剩一,則置七十;五五數之剩一,則置二十一;七七數之剩一,則置十五,一百六以上,以一百五減之,即得。”用現代語言說明這個解法就是: 首先找出能被5與7整除而被3除余1的數70,被3與7整除而被5除余1的數21,被3與5整除而被7除余1的數15。 所求數被3除余2,則取數70×2=140,140是被5與7整除而被3除余2的數。 所求數被5除余3,則取數21×3=63,63是被3與7整除而被5除余3的數。 所求數被7除余2,則取數15×2=30,30是被3與5整除而被7除余2的數。 又,140+63+30=233,由于63與30都能被3整除,故233與140這兩數被3除的余數相同,都是余2,同理233與63這兩數被5除的余數相同,都是3,233與30被7除的余數相同,都是2。所以233是滿足題目要求的一個數。 而3、5、7的最小公倍數是105,故233加減105的整數倍后被3、5、7除的余數不會變,從而所得的數都能滿足題目的要求。由于所求僅是一小隊士兵的人數,這意味著人數不超過100,所以用233減去105的2倍得23即是所求。 這個算法在我國有許多名稱,如“韓信點兵”,“鬼谷算”,“隔墻算”,“剪管術”,“神奇妙算”等等,題目與解法都載于我國古代重要的數學著作《孫子算經》中。一般認為這是三國或晉時的著作,比劉邦生活的年代要晚近五百年,算法口訣詩則載于明朝程大位的《算法統宗》,詩中數字隱含的口訣前面已經解釋了。宋朝的數學家秦九韶把這個問題推廣,并把解法稱之為“大衍求一術”,這個解法傳到西方后,被稱為“孫子定理”或“中國剩余定理”。
韓信點兵是一個有趣的猜數游戲。如果你隨便拿一把蠶豆(數目約在100粒左右),先3粒3粒地數,直到不滿3粒時,把余數記下來;第二次再5粒5粒地數,最后把余數記下來;第三次是7粒一數,把余數記下來。然后根據每次的余數,就可以知道你原來拿了多少粒蠶豆了。不信的話,你還可以試驗一下。例如,假如3粒一數余1粒,5粒一數余2粒,7粒一數余2粒,那么,原有蠶豆有多少粒呢? 這類題目看起來是很難計算的,可是我國古時候卻流傳著一種算法,名稱也很多,宋朝周密叫它“鬼谷算”,又名“隔墻算”;楊輝叫它“剪管術”;而比較通行的名稱是“韓信點兵”。最初記述這類算法的是一本名叫《孫子算經》的書。
在宋朝經過數學家秦九韶的推廣,又發(fā)現了一種算法,叫做“大衍求一術”。這在數學史上是極有名的問題,外國人一般把它稱為“中國剩余定理”。
現在明白了吧,偉大的先人們,值得敬仰啊。