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导读
五只猴子分桃子,你知道这个巧妙的解法吗?
1979年,李政道回国讲学,访问了中国科学技术大学(李政道1979年回国讲学活动及其影响 | 返朴)。科大少年班的设立,就源自李政道1974年向毛泽东、周恩来的建议。
面对少年班的同学,李政道即兴出了一道题:“有五只猴子,分一堆桃子,可是怎么也平分不了,于是大家同意先去睡觉,明天再说。夜里,一只猴子偷偷起来,把一个桃子扔到山下后正好可以分成五份,它把自己的一份收藏起来就睡觉去了。第二只猴子起来也扔了一个刚好分成五份,也把自己那一份收藏起来。第三、第四、第五只猴子都是这样,扔了一个也刚好可以分成五份。问一共有多少桃子?这个问题有一个很巧妙的解法。”
我来告诉大家这个巧妙的解法:-4 + 5= -4 + 3125 = 3121。你看明白了吗?
如果不明白,请思考一会儿。
思考好了吗?我来解释一下。
这是一个不定方程问题,可以有无穷多的解。假如n是一个解,那么显然n + 5^5也是一个解。问题在于,如何找出一个n的特解呢?
一个神奇的特解是:n = -4。
想想这是什么意思:最初有-4个桃子,一只猴子扔了一个桃子,变成了-5个桃子。然后它拿走了-5的1/5,也就是-1个桃子,于是剩下的桃子又变成了-4个。后面的猴子重复前面的操作,每次都是扔掉1个,自己拿走-1个,所以刚好抵消,这个操作可以无限地进行下去。用数学术语说,-4是这个体系的一个不动点。
由此可见,-4确实是一个特解。那么最小的正整数解就是-4 + 3125 = 3121。这个解法据说来自伟大的数学家怀特海(Alfred North Whitehead,1861 - 1947)。你明白了吗?
扩展阅读:
背景简介袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,科技与战略风云学会会长,“科技袁人”节目主讲人,安徽省科学技术协会常务委员,中国青少年新媒体协会常务理事,入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰(https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8)。
责任编辑杨娜
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