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小学奥数知识5-5-6 中国剩余定理及余数性质拓展.学生版

 中小学知识学堂 2023-01-05 发布于云南

文本框: 教学目标

1.       系统学习中国剩余定理和新中国剩余定理

2.       掌握中国剩余定理的核心思想,并灵活运用

文本框: 知识点拨

一、中国剩余定理——中国古代趣题

1)趣题一

中国数学名著《孙子算经》里有这样的问题: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。

此类问题我们可以称为物不知其数类型,又被称为韩信点兵

韩信点兵又称为中国剩余定理,相传汉高祖刘邦问大将军韩信统御兵士多少,韩信答说,每3人一列余1人、5人一列余2人、7人一列余4人、13人一列余6……。刘邦茫然而不知其数。   

我们先考虑下列的问题:假设兵不满一万,每5人一列、9人一列、13人一列、17人一列都剩3人,则兵有多少?

首先我们先求591317之最小公倍数9945(注:因为591317为两两互质的整数,故其最小公倍数为这些数的积),然后再加3,得9948(人)。   

孙子算经的作者及确实著作年代均不可考,不过根据考证,著作年代不会在晋朝之后,以这个考证来说上面这种问题的解法,中国人发现得比西方早,所以这个问题的推广及其解法,被称为中国剩余定理。中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem)在近代抽象代数学中占有一席非常重要的地位。

 2)趣题二

我国明朝有位大数学家叫程大位,他在解答物不知其数问题(即: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?)时用四句诗概括出这类问题的优秀解法:

三人同行七十稀,五树梅花廿一枝,七子团圆正月半,除百零五便得知.

这首诗就是解答此类问题的金钥匙,它被世界各国称为中国剩余定理Chinese Remainder Theorem,是我国古代数学的一项辉煌成果.诗中的每一句话都表示一个步骤:

三人同行七十稀,是说除以3所得的余数用70乘.

    五树梅花廿一枝,是说除以5所得的余数用21乘.

    七子团圆正月半,是说除以7所得的余数用15乘.

除百零五便得知,是说把上面乘得的3个积加起来,减去105的倍数,减得差就是所求的数.

此题的中国剩余定理的解法是:用703除所得的余数,215除所得的余数,157除所得的余数,把这3个结果加起来,如果它大于105,则减去105,所得的差如果仍比105大,则继续减去105,最后所得的整数就是所求.也就是

为什么702115105有此神奇效用?702115105是从何而来?

先看702115105的性质:703除余1,被57整除,所以70a是一个被3除余a而被57整除的数;215除余1,被37整除的数,因此21b是被5除余b,被37整除的数;同理15c是被7除余c,被35整除的数,105357的最小公倍数.也就是说,是被3除余a,被5除余b,被7除余c的数,这个数可能是解答,但不一定是最小的,因此还要减去它们的公倍数.

了解了剩余定理的秘密后,对类似于上面的题目,我们都可以用中国剩余定理来解答.

二、核心思想和方法

对于这一类问题,我们有一套看似繁琐但是一旦掌握便可一通百通的方法,下面我们就以《孙子算经》中的问题为例,分析此方法:

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?

题目中我们可以知道,一个自然数分别除以357后,得到三个余数分别为232.那么我们首先构造一个数字,使得这个数字除以31,并且还是57的公倍数。

先由,即57的最小公倍数出发,先看35除以32,不符合要求,那么就继续看57下一个倍数是否可以,很显然70除以31

类似的,我们再构造一个除以51,同时又是37的公倍数的数字,显然21可以符合要求。

最后再构造除以71,同时又是35公倍数的数字,45符合要求,那么所求的自然数可以这样计算:

,其中k是自然数。

也就是说满足上述关系的数有无穷多,如果根据实际情况对数的范围加以限制,那么我们就能找到所求的数。

例如对上面的问题加上限制条件满足上面条件最小的自然数

那么我们可以计算得到所求

如果加上限制条件满足上面条件最小的三位自然数”,

我们只要对最小的23加上[3,5,7]即可,即23+105=128

文本框: 例题精讲

模块一、余数性质综合

【例 1】一个数除以3的余数是2,除以5的余数是1,则这个数除以15的余数是         

【例 2】有一群猴子正要分56个桃子.每只猴子可以分到同样个数的桃子。这时.又窜来4只猴子。只好重新分配,但要使每只猴子分到同样个数的桃子,必须扔掉一个桃子.则最后每只猴子分到桃子___个。

【巩固】           一群猴子分桃,桃子共有56个,每只猴子可以分到同样多的桃子。但在它们正要分桃时,又来了4只猴子,于是重新分配这些桃子,结果每只猴子分到的桃子数量相同,那么最后每只猴子分到         个桃子。

【例 3】一个小于200的数,它除以118,除以1310,这个数是几?

【巩固】           不足100名同学跳集体舞时有两种组合:一种是中间一组5人,其他人按8人一组围在外圈;另一种是中间一组8人,其他人按5人一组围在外圈。问最多有多少名同学?

【例 4】5年级3班同学上体育课,排成3行少1人,排成4行多3人,排成5行少1人,排成6排多5人,问上体育课的同学最少____人。

【巩固】           有一个自然数,除以21,除以32,除以43,除以54,除以65,则这个数最小是               

【巩固】           除以,除以,除以,除以,除以最小为        

【巩固】    小朋友们要做一次“动物保护”宣传活动,若1人拿3个动物小玩具,则最后余下2个动物小玩具;若1人拿4个动物小玩具,则最后余下3个动物小玩具;若1人拿5个动物小玩具,则最后余下4动物小玩具。那么这次活动中小朋友至少拿了______个动物小玩具。

【巩固】           小朋友们做游戏,若3人分成一组,则最后余下2人;若4人分成一组,则最后余下3人;若5人分成一组,则最后余下4人。那么一起做游戏的小朋友至少有         人。

【例 5】一个自然数被789除的余数分别是123,并且三个商数的和是570,求这个自然数.

【例 6】119很奇特:当被2除时,余数为1;当被3除时,余数为2;当被4除时,余数为3;当被5除时,余数为4;当被6除时,余数为5.问:具有这种性质的三位数还有几个?

【巩固】           有一批图书总数在1000本以内,若按24本书包成一捆,则最后一捆差2本;若按28本书包成一捆,最后一捆还是差2本书;若按32本包一捆,则最后一捆是30本.那么这批图书共有  本.

【例 7】某个自然数除以21,除以32,除以41,除以5也余1,则这个数最小是     

【例 8】一个大于10的自然数,除以53,除以71,除以98,那么满足条件的自然数最小为多少?

【巩固】           一个大于10的数,除以31,除以52,除以117,问满足条件的最小自然数是多少?

【例 9】是一个三位数.它的百位数字是4能被7整除,能被9整除,问是多少?

【例 10】  一个八位数,它被3除余1,被4除余2,被11恰好整除,已知这个八位数的前6位是257633,那么它的后两位数字是__________

模块二、中国剩余定理

【例 11】  民间流传着一则故事——'韩信点兵.秦朝末年,楚汉相争.一次,韩信将1500名将士与楚王大将李锋交战.苦战一场,楚军不敌,败退回营,汉军也死伤四五百人.忽有后军来报,说有楚军骑兵追来,韩信便急速点兵迎敌.他命令士兵3人一排,结果多出2名;接着命令士兵5人一排,结果多出3名;他又命令士兵7人一排,结果又多出2名.韩信马上向将士们宣布:我军有1073名勇士,敌人不足五百,我们居高临下,以众击寡,一定能打败敌人.根据故事中的条件,你能算出韩信有多少将士么?

【例 12】  一个数除以32,除以53,除以74,问满足条件的最小自然数____. 

【例 13】  一个自然数在10001200之间,且被3除余1,被5除余2,被7除余3,求符合条件的数.

【例 14】  一个数除以35711的余数分别是2345,求符合条件的最小的数.

【例 15】  有连续的三个自然数,它们恰好分别是987的倍数,求这三个自然数中最小的数至少是多少?

模块三、余数性质的拓展应用——新中国剩余定理

【例 16】  有一个数,除以32,除以41,问这个数除以12余几?

【例 17】   如图,在一个圆圈上有几十个孔(不到100),小明像玩跳棋那样,从孔出发沿着逆时针方向,每隔几孔跳一步,希望一圈以后能跳回到A孔.他先试着每隔2孔跳一步,结果只能跳到B孔.他又试着每隔4孔跳一步,也只能跳到B孔.最后他每隔6孔跳一步,正好跳回到A孔,你知道这个圆圈上共有多少个孔吗?

【例 18】   三个连续三位数的和能够被13整除,且这三个数中最大的数被9除余4,那么符合条件的三位数中最小的数最大是       

【例 19】   某小学的六年级有一百多名学生.若按三人一行排队,则多出一人;若按五人一行排队,则多出二人;若按七人一行排队,则多出一人.该年级的人数是         

【例 20】   智慧老人到小明的年级访问,小明说他们年级共一百多名同学,老人请同学们按三人一行排队,结果多出一人,按五人一行排队,结果多出二人,按七人一行排队,结果多出一人,老人说我知道你们年级原人数应该是(    )人。

【例 21】   三个连续的自然数,从小到大依次是479的倍数,这三个自然数的和最小是         

【例 22】  200300之间,有三个连续的自然数,其中,最小的能被3整除,中间的能被7整除,最大的能被13整除,那么这样的三个连续自然数分别是多少?

【例 23】  有三个连续自然数,其中最小的能被15整除,中间的能被17整除,最大的能被19整除,请写出一组这样的三个连续自然数.

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