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math1006_china

时间:2014-10-09 20:56:27      阅读:283      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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中国剩余定理介绍

 

  在《孙子算经》中有这样一个问题:“今有物不知其数,三三数之剩二(除以32),五五数之剩三(除以53),

七七数之剩二(除以72),问物几何?”这个问题称为“孙子问题”,该问题的一般解法国际上称为“中国剩余定理”。

问题:除以32,除以53,除以72,求这个数

 

中国剩余定理分析

 

     我们将“孙子问题”拆分成几个简单的小问题,从零开始,试图揣测古人是如何推导出这个解法的。

 

     首先,我们假设n1是满足除以32的一个数,比如258等等,也就是满足3*k+2k>=0)的一个任意数。同样,我们假设n2是满足除以53的一个数,n3是满足除以72的一个数。

 

     有了前面的假设,我们先从n1这个角度出发,已知n1满足除以32,能不能使得 n1+n2 的和仍然满足除以32

 

     这就牵涉到一个最基本数学定理,如果有a%b=c,则有(a+kb)%b=c(k为非零整数),换句话说,如果一个除法运算的余数为c,那么被除数与k倍的除数相加(或相减)的和(差)再与除数相除,余数不变。

 

 因此,为使n1+n2+n3的和作为“孙子问题”的一个最终解,需满足:

 

为使n1+n2+n3的和满足除以32n1除以32,且是57的公倍数。

为使n1+n2+n3的和满足除以53n2除以53,且是37的公倍数。

为使n1+n2+n3的和满足除以72n3除以72,且是35的公倍数。

    所以,孙子问题解法的本质是从57的公倍数中找一个除以32的数n1,从37的公倍数中找一个除以53的数n2,从35的公倍数中找一个除以72的数n3,再将三个数相加得到解。

 

在求n1n2n3时又用了一个小技巧,以n1为例,并非从57的公倍数中直接找一个除以32的数,

 

而是先找一个除以31的数,再乘以2

 

    这里又有一个数学公式,如果a%b=c,那么(a*k%b=a%b+a%b++a%b=c+c++c=kck>0,

 

    最后,我们还要清楚一点,n1+n2+n3只是问题的一个解,并不是最小的解。如何得到最小解?

我们只需要从中最大限度的减掉掉357的公倍数105即可。

道理就是前面讲过的定理“如果a%b=c,则有(a-kb)%b=c”。所以(n1+n2+n3%105就是最终的最小解。

 

总结

   经过分析发现,中国剩余定理的孙子解法并没有什么高深的技巧,就是以下两个基本数学定理的灵活运用:

 

如果 a%b=c , 则有 (a+kb)%b=c (k为非零整数)

如果 a%b=c,那么 (a*k)%b=kc (k为大于零的整数)

 

回到上面的问题上:除以32,除以53,除以72,求这个数

 

具体解法分三步:

找出三个数:从35的公倍数中找出被7除余1的最小数15,再乘以2得到30,从37的公倍数中找出被5除余的最小数21再乘以3得到63最后从57的公倍数中找出除31的最小数70,再乘以2,得到140.

 

然后把三个数相加(15*2+21*3+70*2)得到和233

 

233除以357三个数的最小公倍数105,得到余数23,即233%105=23。这个余数23就是符合条件的最小数。

 

本题:

已知(n+d)%23=p;   (n+d)%28=e;   (n+d)%33=i 

       使33×28×a23除余1,用33×28×8=5544 

       使23×33×b28除余1,用23×33×19=14421 

       使23×28×c33除余1,用23×28×2=1288 

      因此有(5544×p+14421×e+1288×i% lcm(23,28,33) =n+d 

232833互质,即lcm(23,28,33)= 21252;

      所以有n+d=5544×p+14421×e+1288×i%21252

本题所求的是最小整数解,避免n为负,因此最后结果为n= [n+21252]% 21252

那么最终求解n的表达式就是:

n=(5544*p+14421*e+1288*i+21252)%21252-d;

 

 

//Memory Time 

//256K   94MS 

 

#include<iostream>

using namespace std;

 

int main(void)

{

int p,e,i,d;

int time=1;

while(cin>>p>>e>>i>>d)

{

if(p==-1 && e==-1 && i==-1 && d==-1)

break;

 

int lcm=21252;  // lcm(23,28,33)

int n=(5544*p+14421*e+1288*i+21252)%21252-d;

if(n<=0)

n+=21252;

cout<<"Case "<<time++<<": the next triple peak occurs in "<<n<<" days."<<endl;

}

return 0;

}

 

math1006_china

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原文地址:http://www.cnblogs.com/notlate/p/4014247.html

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