小学数学讲义暑假六年级超常第2讲韩信点兵.pdf
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1、1第 11 级上 超常体系教师版第二讲漫画释义五年级春季同余五年级春季位值原理六年级暑期韩信点兵六年级暑期数论中的最值六年级暑期数论中的计数理解“物不知数”的问题,并总结利用逐步满足法解决问题的相关技巧知识站牌第二讲 韩信点兵2第 11 级上超常体系教师版物不知数,意思为有一些物品,不知道有多少个这是依据孙子算经上有名的“孙子问题”(又称“物不知数题”)编写而成的原来的题目是:“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?”通俗的说就是:有一些物品,不知道有多少个,只知道将它们三个三个地数,会剩下 2 个;五个五个地数,会剩下3 个;七个七个地数,也会剩下 2 个这些物品
2、的数量至少是多少个?在我们的“数海拾贝”版块中给出了利用中国剩余定理解此题的方法,同样韩信也给了这题的另一个答案,就在我们的“数学游戏”版块中,但至于怎么算的,无法考究,不过学完本讲,你会发现解此题的最好最快的方法,你也会理解韩信说出另一个答案的真正道理那就进入我们今天要学的课程吧1.理解“物不知数”这类题目的实质2.灵活运用逐步满足法解决“物不知数”这类题目的相关技巧在一千多年前的孙子算经中,有这样一道算术题:“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?”按照今天的话来说:一个数除以3 余2,除以5 余3,除以 7 余2,求这个数这样的问题,有人称为“韩信点兵”它形
3、成了一类问题,解这类问题的方法是由中国人首先提出的,所以被称为“中国剩余定理”我们在解决类似“物不知其数”题,也就是找出一个数 N,满足除以 A 余a,除以 B 余b,除以C 余c 在解决这一类问题的时候,我们有“四大绝招”把余数问题转化为“整除问题”:绝招一:减同余例如 AaBbd,则有,NdA B n,而 N 的最小值是,NA Bd;绝招二:加同补例如:AaBbe;则有,NeA B n,而 N 的最小值是,NA Be;绝招三:中国剩余定理绝招四:逐步满足法经典精讲教学目标课堂引入3第 11 级上 超常体系教师版第二讲模块一:除数为两个的韩信点兵问题例 1:余数相同例 2:除数与余数和或差相
4、同模块二:除数为三个的韩信点兵问题例 3:其中有两个条件中除数与余数的差相同例 4:其中有两个条件中除数与余数的和相同例 5:没有两个条件的除数与余数的和或差相同例 6:连续自然数分别是 3 个数的倍数问题模块三:除数为三个以上的韩信点兵问题例 7:除数与余数的差相同例 8.除数与余数的差或和无关系一个自然数除以 4 余 3,除以 7 余 3,问满足条件的两位数分别是多少?(学案对应:超常 1)【分析】4,7331,4,72359,4,7 3387,一个小于 200 的数,它除以 11 余 8,除以 13 余 10,这个数是多少?【分析】根据总结,我们发现这两个除数与余数的差都等于118131
5、03,可知这个数加上 3后就能同时被 11 和 13 整除,而11,13143,这个数又要在 200 以内,所以这个数是1433140【巩固】(2005 年第 10 届华杯赛初赛)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?【分析】此题实际是一个不足 100 的整数,减去 5 能被 8 整除,即除以 8 余 5,减去 8 能被 5 整除,即除以 5 余 3,求其最大值13 除以 8 余 5,除以 5 余 3,8 和 5 的最小公倍数为 40,1324093,为满足条件的
6、整数,即最多有 93 名同学一个大于 10的自然数,除以 5 余3,除以 7 余 1,除以 9 余 4,那么满足条件的自然数最小为(学案对应:超常 2,带号 1)【分析】我们观察发现三个数中前两个数的除数与余数的和都是 53718,这样我们可以把余数都处理成 8,即一个数除以 5 余 3 相当于除以 5 余 8,除以 7 余 1 相当于除以 7 余 8,所以满足前两个条件的自然数为835am,下一步只需要 a除以 9 余 4,35938 ,只需88m除以 9 余 4,只需8m 除以 9 余5,最小的4m,因此满足所有条件的最小自然数为8354148例 3例 2例 1例题思路4第 11 级上超常
7、体系教师版有一堆水果糖,如果按 8 块一份来分,最后剩下 2 块;如果按 9 块一份来分,最后剩下 3 块;如果按 10 块一份来分,最后剩下 4 块这堆糖至少有块(学案对应:带号 2)【分析】这堆水果糖的总数被 8 除余 2,被 9 除余 3,被 10 除余 4如果增加 6 块就刚好是 8,9,10 的公倍数,又 8,9,10 的最小公倍数是 360所以这堆水果糖至少有 360 6=354(块)一个自然数在1000 和1200 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(学案对应:超常 3)【分析】方法一:我们先找出被 3除余1的数:1,4,7,10,13,16,1
8、9,22,25,28,31,34,37,40,43,46,49,52,;被 5 除余 2 的数:2,7,12,17,22,27,32,37,42,47,52,57,;被 7 除余 3的数:3,10,17,24,31,38,45,52,;三个条件都符合的最小的数是 52,其后的是依次加上3、5、7 的最小公倍数,直到加到1000和1200 之间结果是105 10521102例 5物不知数在中国古代著名数学著作孙子算经卷下第 28 题,叫做“物不知数”,原文如下: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?即,一个整数除以三余二,除以五余三,除以七余二,求这个整数宋朝数学家秦九
9、韶于 1247 年数书九章卷一、二 大衍类做出了完整的解答明朝数学家程大位有孙子歌如下三人同行七十稀,五树梅花廿一支,七子团圆正半月,除百零五使得知秦九韶解法,首先利用他发明的大衍求一术求出 5 和 7 的最小公倍数 35 的倍数中除以 3 余数为 1 的最小一个 70(这个称为 35 相对于 3 的数论倒数),3 和 7 的最小公倍数 21 相对于 5 的数论倒数 21,3 和 5 的最小公倍数 15 相对于 7 的数论倒数 15然后 70221 3152233便是可能的解之一它加减 3、5、7 的最小公倍数 105 的若干倍仍然是解,因此最小的解为 233 除以 105的余数 23例 45
10、第 11 级上 超常体系教师版第二讲方法二:设这个自然数为 a,被3除余1,被5 除余 2,可以理解为被 3除余 321,被5 除与52,所以满足前面两个条件的157am(m 为自然数),只需157m 除以7 余3,即15m 除以 7 余3,而15721,只需 m 除以 7 余3,m 最小为 3,所以满足三个条件的最小自然数为 3 15752,那么这个数在1000 和1200 之间,应该是105 10521102(2008 年“奥数网杯”六年级试题)三个连续的自然数,从小到大依次是 4、7、9 的倍数,这三个自然数的和最小是(学案对应:超常 4,带号 3)【分析】如果以这三个连续的自然数中的某
11、一个为基础,比如以中间的那个数为基础,那么另外的两个数分别为这个数减 1 和这个数加 1,那么题目变为:一个数除以 4 余 1,除以 9 余 8,且能被 7 整除,且求这个数的最小可能值这是一个余数问题,我们可以采用逐步满足法,也可以采用中国剩余定理来解方法一:逐步满足法除以 4 余 1 的数有:1,5,9,13,17,21,;除以 9 余 8 的数有:8,17,26,可见同时满足这两条的数最小为 17,(备注:满足前两个条件的也可以用逐步满足法如下:满足除以4 余1 的数是41n 再满足除以 9 余 8:只需(41)98na 经尝试4n 可见同时满足这两条的数最小为 17)由于 4,936,
12、那么满足除以 4 余 1 且除以 9 余 8 的数为1736n,要求1736n能被 7 整除的最小4n,所以所求的 3 个连续自然数的中间的那个数最小为 161,那么它们的和最小为161 3483方法二:代数表示法根据题意,设这三个数分别为 71k 、7k、71k (k 是整数),那么 71k 是 4的倍数,71k 是 9 的倍数,由于7181kkk,71921kkk,所以1k 是 4 的倍数,21k 是 9 的倍数,由1k 是 4 的倍数知 22k 是 8 的倍数,设 219kn,那么 229383knnn,所以3n 是 8 的倍数,n 最小为 5,相应地 k 最小为 23,那么这三个自然数
13、的和最小为 7233483方法三:用不定方程来解设这三个数分别为 4a,7b,9c,那么 741971bacb 由得713144bbab,所以 314b 是整数,b 为 3,7,11,15,19,23,;由得712199bbcb,所以 219b 是整数,b 为 5,14,23,32,可见 b 最小为 23,那么所求的三个自然数的和最小为 7233483方法四:中国剩余定理一个数除以 4 余 1,除以 9 余 8,除以 7 余 0,由于能被 4、9 整除且除以 7 余 1的数最小为 36,能被 4、7 整除且除以 9 余 1 的数最小为 28,能被 7、9 整除且除以4余1的 数 最 小 为 7
14、,9 3189,根 据 中 国 剩 余 定 理,36028 8189 1413 满足除以 4余1,除以9 余8,除以7 余0,而4,7,9252,所以 413252161是满足条件的最小数,那么所求的三个自然数的和最小为161 3483例 66第 11 级上超常体系教师版(2008 年走美杯 5 年级决赛)n 除以 2 余1,除以3 余2,除以4 余3,除以5 余4,除以16 余15 n最小为【分析】n 加上1后变成116的公倍数,所以1n 最小为16957 11 13720720,n 最小为720719一个数除以 3、5、7、11 的余数分别是 2、3、4、5,求符合条件的最小的数(学案对应
15、:带号 4)【分析】法一:将 3、5、7、11 这 4 个数 3 个 3 个一起分别计算公倍数,如表:5、7、11 公倍数3、7、11 公倍数3、5、11 公倍数3、5、7 公倍数3852311651057704623302101155693495315除 3 余 2 的最小数是 770除 5 余 3 的最小值是 693除 7 余 4 的最小值是 1653、5、7 的公倍数中被 11 除余 5 的数不太好找,但注意到 210 除以 11 余 1,所以 21051050被 11 除余 5,由此可知 77069316510502678是符合条件的一个值,但不是最小值,还需要减去 3、5、7、11
16、的公倍数使得它小于它们的最小公倍数由于 3、5、7、11 的最小公倍数是 1155,所以 267811552368是符合条件的最小值法二:对于这种题目,也可以先求满足其中 3 个余数条件的,比如先求满足除以 3、5、7 的余数分别是 2、3、4 的,既可采用中国剩余定理,得到 70221 3154263是满足前 3 个余数条件的,从而其中最小的是263105253;由于 53 除以 11 的余数为 9,105 除以11 的余数为 6,可知96327除以 11 的余数为 5,所以531053368是满足条件的最小数也可以直接观察发现这个数乘以 2 之后除以 3、5、7 的余数分别是 4、6、8,
17、也就是除以 3、5、7 的余数都是 1,所以满足前三个条件的数最小为(3 571)253,后面的步骤与上面的解法相同秦朝末年,楚汉相争一次,韩信率领 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,于是韩信整顿兵马也返回大本营当行至一山坡,忽有后军来报,说有楚军骑兵追来只见远方尘土飞扬,杀声震天汉军本来已十分疲惫,这时队伍大哗韩信兵马到坡顶,见来敌不足五百骑,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
18、百,我们居高临下,以众击寡,一定能打败敌人汉军本来就信服自己的统帅,这一来更相信韩信是“神仙下凡”、“神机妙算”于是士气大振一时间旌旗摇动,鼓声喧天,汉军步步进逼,楚军乱作一团交战不久,楚军大败而逃同学们你们知道韩信怎么算出 1073 的吗例 8例 77第 11 级上 超常体系教师版第二讲1.一个大于 10 的数,除以 3 余 1,除以 5 余 2,除以 11 余 7,问满足条件的最小自然数是多少?【分析】法一:仔细分析可以发现 321527,所以这个数可以看成被 3、5、11 除余 7,3,5,11165,所以这个数最小是1657172法二:事实上,如果没有“大于 10”这个条件,7 即可符
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