方程和不定方程,民间也有涉及。
“板凳木马三十三,百个脚脚地上翻”(木马指的是木工用来加工粗树棒的三条腿支架),此问题涉及两个变量、两个方程,用二元一次方程组容易得到板凳1个、木马32个,显然不是不定方程问题。
徽州民间流传民歌:“獐十八,兔三斤,老鼠四两不为轻;九十九个头,合起来一百斤。”此问题涉及3个变量,我们只能得到两个方程,像这种变量个数多于方程个数且定义在整数集上的数学问题,也正是不定方程这种称呼的由来。
刘三姐是广西壮族民间故事里一个深受人民群众爱戴的传奇人物。1963年经典电影《刘三姐》中,三个秀才与刘三姐对歌的场面十分精彩,电影里的唱腔很美,歌中还涉及数学问题。
财主莫老爷请来的罗秀才唱:
“一个油桶斤十七,
连油带桶二斤一,
若还三姐猜得中,
将油送给三姐吃。”
刘三姐回答:
“你娘养你这样乖,
拿个空桶给我猜,
送你回家去装酒,
几时想喝几时筛。”
罗秀才翻着歌书摇头晃脑地唱道:
“三百条狗交给你,
一少三多四下分,
不要双数要单数,
看你怎样分得清。”
罗秀才满以为能难倒刘三姐。刘三姐唱道:(www.xing528.com)
“九十九条打猎去,
九十九条看羊来,
九十九条守门口,……”
“剩下三条……”,罗秀才追问道:“剩下三条怎么办?”
“财主请来当奴才。”
罗秀才没想到不仅没有难倒刘三姐,反而自讨没趣。
下面我们从数学角度来分析这个问题。
将罗秀才出的数学问题翻译为数学语言:“把300条狗分成4群,每群都是单数,1群少,3群多,数量多的3群必须是一样多,否则就不是‘一少三多’,问你怎样分?”
[解]设少的1群狗有2n+1条,多的3群狗每群有2m+1条,且m>n。
由题意可得:2n +1+3(2m +1)=300,可得3m +n =148。
由可知n=3t+1(t为非负整数),而m=49-t。
由148=3m+n>4n⇒n<37,则n=3t+1<37⇒t=0,1,2,3,…,11。
于是n 的取值可以是:1,4,7,10,13,16,19,22,25,28,31,34。
所以,一少三多的分配方法有以下12种情况:
(3,99,99,99),(9,97,97,97),(15,95,95,95),
(21,93,93,93),(27,91,91,91),(33,89,89,89),
(39,87,87,87),(45,85,85,85),(51,83,83,83),
(57,81,81,81),(63,79,79,79),(69,77,77,77)。
可见,刘三姐所答正是上述第一组解,这组解恰好一语双关地讥讽了“三个狗奴才”。
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