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中国剩余定理

中国剩余定理

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中国剩余定理也叫孙子定理

“中国剩余定理”是公元5-6世纪、我国南北朝时期的一部著名算术著作《孙子算经》中的一个“物不知数”的解法问题: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?答曰:二十三。

    《孙子算经》中虽然也有计算方法的叙述,如术曰:「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,以二百一十减之,即得。凡三三数之剩一,则置七十,五五数之剩一,则置二十一,七七数之剩一,则置十五,即得。」但也仅仅知道140+63+30=233、233-210=23,得物数23。至于接着说的剩一、置70、置21、置15,应该是说140=70*2、63=21*3、30=15*2的来源,而2、3、2又正是剩余数、210又正是除数3、5、7的最小公倍数的2倍。综合之,解的算式为70*2+21*3+15*2-2*3*5*7=23。虽然如此,但仍不知为什么要这么算,还有, 70、21、15是怎样来的?等等,如读天书。如果换一个题目你能算吗?连照搬都没法搬。

    这个问题,过了八、九百年,到了宋代,才有秦九韶在《算书九章》中给以解答。但现代人读古代数书,正如读古代医书一样,绝大多数是丈二和尚模不着头了。

现代数学解释

一个整数除以三余二,除以五余三,除以七余二,求这个整数。

非主流解答:

设这个数为A,则这个数满足以上等式

A=3k+2

A=5k+3

A=7k+2

再令k等于1、2、3、4......直至得到三个想同的数,即为所求的整数.

同余方程解答:

孙子定理   设m1,m2,…,mk 是 k 个两两互素的正整数,m= m1m2…mk , Mi =m/ mi (i=1,…,k ),则同余方程组

x ≡b1 (mod m1);   x ≡b2( mod m2);  …… ; x ≡bk (mod mk )

有唯一解

x ≡ M1 N1b1+ M2 N2b2+…+ Mk Nk  bk(mod m)

其中MiNi≡1 (mod mi) (i=1,…,k)。

解答:

m1=3,m2=5,m3=7,k=3,m1、m2、m3两两互素。b1=2,b2=3,b3=2;
m=m1m2m3=3x5x7=105,
105=m1M1,故M1=35,105=m2M2,故M2=21,105=m3M3,故M3=15。
又要求M'iMi≡1(mod mi);35M'1≡1(mod 3),
故M'1=2,21M'2≡1(mod 5),故M'2=1,15M'3≡1(mod 7),
故M'3=1,于是
x≡2x35x2+1x21x3+1x15x2≡233≡23 (mod 105)


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