总共有几只椰子?
1984-11-01
此题与“韩信点兵”一样,存在着无限多组解。现在来求最小正整数解,这类问题一般都是这样的:
设N是最初的椰子数,F是天亮后最末一次分配时每名水手所分到的椰子数,于是可列出下面的方程组:
化简后可得到:
1024N=15625F+11529
对于上述不定方程的常规解法有参数法、连分数法或者具有我国民族特色的大衍求一术等,不过解起这个问题来都比较复杂繁难。
由于椰子数N曾被连续六次分成五堆,因此如果某数是该方程的一个解时,则把此数加上56(56=15,625)后显然仍旧是方程的解。一般人解不定方程应用题,总是设法求出它的正整数解,可是怀德海教授却与众不同,他的想法极为异乎寻常,他先请负整数来帮忙,当求出特解之后,再“让位”给正整数。
设想方程的右边,当F=-11时,代入原方程1024N=15625F+11529,将得到1024N=-4096,所以N=-4,既然一4是这个不定方程的一个“特解”,则-4+56仍是该方程的解,于是就求出本题的椰子数应是:
-44+15625=15621(只)
怀德海自己说,他是通过下面这种传奇式的想法“领悟”出-4是不定方程的一个特解的:
假定当初有-4只椰子,则在其中硬拿出一只来给猴子之后,则根据正负数的减法,还剩下-4-1=-5(只),分成了五堆,每堆便有(-5)÷5=(-1)只椰子,私自藏起了一堆之后,还有四堆,每堆有(-1)只椰子,所以一共仍然是-4只椰子,这正好是回到了没有分以前的情况。照这样分法,不仅分五次,六次,……而可以一直分下去,都能满足题意。因此我们看到(一4)就是一个神奇的答数。
按常理来说,每堆椰子数为“负数”是毫无意义的。但从“纯”数学的观点来看,却是能满足题中分配办法的。犹如物理学中的“负质量”或“虚功”一样,在解决具体问题时往往有出人意料的作用。
著名物理学家、诺贝尔奖金获得者李政道博士应邀来华讲学,在访问安徽合肥中国科大少年班时,还特别提到了这个著名的题目,可见这位世界知名学者对于青少年智力培养是何等的重视!