中国剩余定理公式最简洁的数学语言

提升数学兴趣不容错过的10部纪录片和电影(附:观影链接)
也许,并非每个人都像《云间坠落与踏实生活丨奥数天才事件带来的思考》的付云皓一样,有在奥数问题研究上做出造诣的天赋。许多人对数学甚至产生一种抗拒的心理,它们也许来自平时数学学习的挫败感,也许因为难题的无法突破。今天,小黑板向大家介绍一些记录片和电影,从数学的历史发展,埃及人的10进制,到古希腊的几何学,还有一些数学大师的成长故事中,探讨他们为数学、学术痴迷的故事。或许,原本抗拒数学的你便会因此喜欢上数学。
《美丽心灵》
日,约翰·纳什夫妇遇车祸,在美国新泽西州逝世。早在2001年,一部讲述一位患有精神分裂症但却在博弈论和微分几何学领域潜心研究最终获得诺贝尔经济学奖的数学家故事的电影在罗素·克劳的演绎下,让这位名为约翰·福布斯·纳什的数学家被更多的人所熟知,故事中,英俊而又十分古怪的纳什早年就做出了惊人的数学发现,开始享有国际声誉。但纳什出众的直觉受到了精神分裂症的困扰,使他向学术上最高层次进军的辉煌历程发生了巨大改变。面对这个曾经击毁了许多人的挑战,纳什在深爱着的妻子艾丽西亚(Alicia)的相助下,毫不畏惧,顽强抗争。经过了几十年的艰难努力,他终于战胜了这个不幸,并于1994年获得诺贝尔经济学奖。这是一个真人真事的传奇故事,直到逝世前,纳什仍然为他所热爱的数学事业做贡献。
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《美丽心灵》电影海报
《心灵捕手》
比《美丽心灵》还早四年,1997年,这部电影面世。一个麻省理工学院的数学教授,在他系上的公布栏写下一道他觉得十分困难的题目,希望他那些杰出的学生能解开答案,可是却无人能解。结果一个年轻的清洁工威尔在下课打扫时,发现了这道数学题并轻易的解开这个难题。威尔聪明绝顶却叛逆不羁,甚至到处打架滋事,并被少年法庭宣判送进少年观护所。数学教授有心提拨这个性不羁自我的天才,要他定期研究数学和接受心理辅导。数学难题难不倒他,但却对心理辅导威尔却特别抗拒,直至遇到一位事业不太成功的心理辅导专家桑恩教授。在桑恩的努力下,两人由最初的对峙转化成互相启发的友谊,从而使威尔打开心扉,走出了孤独的阴影,实现自我。
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《心灵捕手》电影海报
《无姓之人》
这是一部科幻电影,童年时候的诺巴蒂经历了一次令他终生难忘的选择,那是在他5岁的时候,他的父母把他带到了火车站台。他要么跟随父亲留在英格兰生活,要么和母亲一起去美国。而这个选择将决定诺巴蒂的一生。抛起一枚硬币,正反面向上的概率各有50%,那么人生如果能重新选择的话,这种非此即彼的选择还是50%么?如果上帝给诺巴蒂重新的选择机会的话,他会做出什么样的选择呢?他今后的发展会有什么不同?
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《博士热爱的算式》
一次交通意外,令天才数学博士只剩下80分钟的记忆,时间一到,所有回忆自动归零,重新开始。遇上语塞的时候,他总会以数字代替语言,以独特的风格和别人交流。他身上到处都是以夹子夹着的纸条,用来填补那只有80分钟的记忆。这次,新来的管家杏子带着10岁的儿子照顾博士的起居,对杏子来说,每天也是和博士的新开始。博士十分喜爱杏子的儿子,并称呼他作「根号」,因为根号能容纳所有人和事,他让母子俩认识数学算式内美丽且光辉的世界。因为只有短短80分钟,三人相处的每一刻都显得非常珍贵。
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《博士热爱的算式》海报
如果说上述有些故事只是披着数学外衣的人生教育片,那么接下来的几部纪录片,则是真正让人明白数学魅力何在的事迹。
《数学的故事》 The Story Of Maths
BBC推出的《数学的故事》系列纪录片,分四部分讲解数学之谜。主讲人马库斯·杜·沙托是一位数学教授,他到访数学史上的各种成就发生的地方,将数学的魅力展示给观众。
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第一集:https://v.qq.com/x/page/gk.html
讲述古埃及、古希腊和古巴比伦在数学上的成就。
第二集:https://v.qq.com/x/page/s0125iof2go.html
介绍中国和印度的成就。中国的贡献主要是中国剩余定理和秦九韶用类似牛顿的方法求高次方程的近似解。印度的一个重要成就是发明了数学0,这让数的表示简单多了,印度人还发明了数字,后被阿拉伯人传到了欧洲(就是阿拉伯数字),之后欧洲的代数开始发展,塔塔利亚掌握了解一元三次方程的方法。
第三集:https://v.qq.com/x/page/d01254xyiko.html
第三集主要是中世纪之后欧洲的成就,偏重几何。包括笛卡尔发现直角坐标系,将代数和几何联系起来;黎曼等人发现非欧几何,还有高斯、伯努利家族的故事。
第四集:https://v.qq.com/x/page/j0125qg7nsp.html第四集是近代的成就,以希尔伯特的23个问题为线索。介绍了康托尔和哥德尔对无穷的研究,庞加莱对三体问题的研究,拓扑学和佩雷尔曼,希尔伯特第十问题的解决,黎曼猜想,伽罗华理论,布尔巴基。
《概率知多少》Million 2 One
《概率知多少》是一个具有娱乐性的科学节目,由美国著名纪录片电视频道探索播出,它是一个关于统计学的节目,主持人的幽默和带领研究科学的实验给了观众全新的兴趣,还有两个没有名字的“科学狂人”做的生活实验。大多统计出来的数字会让观众大开眼界,筹集世界各地的奇人奇事奇物,但重要的是讲述某一事件发生的概率,从而拓展出另一些数学知识。
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《统计的乐趣》The Joy of Stats
还是BBC的节目,看到“统计学”,你首先想到什么?是让人眼花缭乱的表格,还是各种晦涩难懂的术语?其实,统计学并不遥远,从日常生活到科学研究,到处都有它的踪影;统计学也并不枯燥,在本片中,明星教授Hans Rosling将用新奇的方式、先进的技术和幽默的语言,带我们走进妙趣横生的统计学世界。
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《阿兰·图灵》 Alan Turing
没错,还是BBC出品!全名英国广播公司(BBC, British Broadcasting Corporation)的阿兰·图灵传记纪录片,让我们得以了解英国数学家、逻辑学家,被称为计算机之父,人工智能之父的阿兰图灵的故事。1931年,图灵进入剑桥大学国王学院,毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位,二战爆发后回到剑桥,后曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma,帮助盟军取得了二战的胜利。
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《逻辑的乐趣》 The Joy of Logic
继获奖影片《统计的喜悦》及其续集《尾巴你赢了——科学的机会》之后,BBC又带来一部数学科普作,它将带领我们在哲学、数学、科学和技术领域展开了一场新的过山车之旅——所有这些都是在影片的引擎盖下进行的。与计算机科学家戴夫·克利夫教授一起,对逻辑世界进行了一次敏锐、机智、开拓思维和热情洋溢的探索。
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《阿基米德的秘密》 Infinite Secrets:The Genius of Archimedes
好了,这终于不是BBC出品了,这是介绍数学家阿基米德的纪录片,他是是古希腊物理学家、数学家,静力学和流体静力学的奠基人。除了伟大的牛顿和伟大的爱因斯坦,再没有一个人象阿基米德那样为人类的进步做出过这样大的贡献。即使牛顿和爱因斯坦也都曾从他身上汲取过智慧和灵感。他是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”,文艺复兴时期的达芬奇和伽利略等人都拿他来做自己的楷模。纪录片从洗澡的故事说起,在民间,流传着这样一段有趣的故事。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠,做好后,国王疑心工匠在金冠中掺了假,但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重,到底工匠有没有捣鬼呢?既想检验真假,又不能破坏王冠,这个问题不仅难倒了国王,也使诸大臣们面面相觑。 后来,国王请阿基米德来检验。最初,阿基米德也是冥思苦想而不得要领。一天,他去澡堂洗澡,当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,同时感到...(欲知后事如何,且看《阿基米德的秘密》)
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当然,有关数学的影片和纪录片远远不止这些,没在文章上介绍的,小黑板已经整理好自动回复。微信关注“自招小黑板”,回复:数学电影,即可获取所有不容错过的数学纪录片和电影。这个暑假,你准备好开启自己的数学之旅了么?
文 挪窝的森林 | 编辑 lemon
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今日搜狐热点从“物不知数”到“大衍求一术”──中国剩余定理诞生记--《中学数学教学参考》1997年Z1期
从“物不知数”到“大衍求一术”──中国剩余定理诞生记
【作者单位】:
【分类号】:G633.6
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杨理勤,李红霞,宋艳合;[J];黄金;2003年11期
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赵慧;[D];贵州师范大学;2008年
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400-819-9993中国剩余定理是数论中的一个关于一元线性同余方程组的定理,说明了一元线性同余方程组有解的准则以及求解方法。又称为孙子定理,“韩信点兵”“求一术”“鬼谷算”“隔墙算”“剪管术”“秦王暗点兵”“物不知数”等名称。
例如:物不知数原文:
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?
宋朝数学家秦九韶对“物不知数”问题作出了完整系统的解答。还被别人编成了《孙子歌决》:
三人同行七十希,五树梅花廿一支,七子团圆正半月,除百零五使得知
这个歌诀给出了模数为3,、5、7时候的同余方程的秦九韶解法。意思是:将除以3的余数乘以七十,将除以5的余数乘以21,将除以7的余数乘以15,全部加起来后除以105,得到的余数就是答案。比如说“物不知数”中的例子,使用以上的方法计算就得到:
<font color="#*2+21*3+15*2 = 233 = 2*105+23
答案就是23.
形式描述:用现代数学的语言来说明的话,中国剩余定理给出了以下的一元线性同余方程组:
有解的判定条件,并用构造法给出了在有解情况下解的具体形式。
中国剩余定理说明:假设整数m1、m2、m3…mn 两两互质,则对任意的整数:a1、a2、… 、an,方程组S有解,并且通解可用如下方式构造得到:
使用中国剩余定理求解上面的“物不知数”便可以理解《孙子歌诀》中的含义。这里的线性同余方程组是:
程序实现:
public class Crt {
static int [] m = {3,5,7}; //模数,条件互质
static int [] a = {2,3,2};
static int [] Mi = {1,1,1};
static int M = 1;
static int firstNum = 0;
static int x = 0;
static int [] t = new int [3];
public static
void GetTvalue(){
for(int i=0;i & t.i++)
int temp = 0;
while((Mi[i]*temp - 1)%m[i] != 0)
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0;i & m.i++)
M = M*m[i];
for(int j =0;j & Mi.j++)
Mi[j] = M/m[j];
GetTvalue();
for(int k = 0;k & 3 ;k++)
x = x + a[k]*t[k]*Mi[k];
firstNum = x%M;
for(int k = 0;k&t.k++)
System.out.println(t[k]);
System.out.println(x);
System.out.println(firstNum);
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怎样理解余数定理
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中国余数定理中国余数定理,也称中国剩余定理,孙子剩余定理.从《孙子算经》到秦九韶《数书九章》对一次同余式问题的研究成果,在19世纪中期开始受到西方数学界的重视.1852年,英国传教士伟烈亚力向欧洲介绍了 《孙子算经》的“物不知数”题和秦九韶的“大衍求一术”;1876年,德国人马蒂生指出,中国的这一解法与西方19世纪高斯《算术探究》中关于一次同余式 组的解法完全一致.从此,中国古代数学的这一创造逐渐受到世界学者的瞩目,并在西方数学史著作中正式被称为“中国剩余定理”.在中国数学史上,广泛流传着一个“韩信点兵”的故事:韩信是汉高祖刘邦手下的大将,他英勇善战,智谋超群,为汉朝的建立了卓绝的功劳.据说韩信的数学水平也非常高超,他在点兵的时候,为了保住军事机密,不让 敌人知道自己部队的实力,先令士兵从1至3报数,然后记下最后一个士兵所报之数;再令士兵从1至5报数,也记下最后一个士兵所报之数;最后令士兵从1至7 报数,又记下最后一个士兵所报之数;这样,他很快就算出了自己部队士兵的总人数,而敌人则始终无法弄清他的部队究竟有多少名士兵.这个故事中所说的韩信点兵的计算方法,就是现在被称为“中国剩余定理”的一次同余式解法.它是中国古代数学家的一项重大创造,在世界数学史上具有重要的地位.最早提出并记叙这个数学问题的,是南北朝时期的数学著作《孙子算经》中的“物不知数”题目.这道“物不知数”的题目是这样的:“今有一些物不知其数量.如果三个三个地去数它,则最后还剩二个;如果五个五个地去数它,则最后还剩三个;如果七个七个地去数它,则最后也剩二个.问:这些物一共有多少?”用简练的数学语言来表述就是:求这样一个数,使它被3除余2,被5除余3,被7除余2.《孙子算经》给出了这道题目的解法和答案,用算式表示即为:用现代的数学术语来说,这幅“开方作法本源图”实际上是一个指数为正整数的二项式定理系数表.稍懂代数的读者都知道:《孙子算经》实际上是给出了这类一次同余式组 其中70、21、15和105这四个数是关键,所以后来的数学家把这种解法编成了如下的一首诗歌以便于记诵:“三人同行七十(70)稀,五树梅花二一(21)枝.七子团圆正半月(15),除百零五(105)便得知.”《孙子算经》的“物不知数”题虽然开创了一次同余式研究的先河,但由于题目比较简单,甚至用试猜的方法也能求得,所以尚没有上升到一套完整的计算程序和理论的高度.真正从完整的计算程序和理论上解决这个问题的,是南宋时期的数学家秦九韶.秦九韶在他的《数书九章》(见图1一7一1)中提出了一个数学方法“大衍求一术”,系统地论述了一次同余式组解法的基本原理和一般程序.秦九韶为什么要把他的这一套计算程序和基本原理称为“大衍求一术”呢?这是因为其计算程序的核心问题是要“求一”.所谓“求一”,通俗他说,就是求“一个 数的多少倍除以另一个数,所得的余数为一”.那么为什么要“求一”呢?我们可以从“物不知数”题的几个关键数字70、21、15中找到如下的规律:图1-7-1 文澜阁四库全书本《数书九章》书影其中70是5和7的倍数,但被3除余1;21是3和7的倍数,但被5除余1;15是3和5的倍数,但被7除余1,任何一个一次同余式组,只要根据这个规律 求出那几个关键数字,那么这个一次同余式组就不难解出了.为此,秦九韶提出了乘率、定数、衍母、衍数等一系列数学概念,并详细叙述了“大衍求一术”的完整 (由于解法过于繁细,我们在这里就不展开叙述了,有兴趣的读者可进一步参阅有关书籍.)直到此时,由《孙子算经》“物不知数”题开创的一次同余式问 题,才真正得到了一个普遍的解法,才真正上升到了“中国剩余定理”的高度.
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韩信点兵的奥秘:中国剩余定理
作者:Ada徐
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