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從韓信點兵到費馬定理,什么時候都有歐拉的身影

 高天明月圖書館 2019-02-06

上嘗從容與韓信言諸將能不,各有差。上問曰:“如我,能將幾何?”信曰:“陛下不過能將十萬。”上曰:“于君何如?”曰:“臣,多多而益善耳。”上笑曰:“多多益善,何為為我禽?”信曰:“陛下不能將兵,而善將將,此乃信之所以為陛下禽也。且陛下所謂天授,非人力也?!保ㄟx自《史記·淮陰侯列傳》)

作為不世出的軍事天才,韓信能把各種兵法奇謀玩得飛起,就是不會拍馬屁,要是能如韋小寶同志那樣常常把鳥生魚湯掛在嘴邊,司馬遷同志認為他幾乎就是漢朝的周公,召公了。

韓信將兵,多多益善,兵仙韓信的軍事才能有多牛是婦孺皆知,千古流傳,但是大家可能不知道韓信數(shù)學也很牛。

比如這個韓信點兵的故事:

韓信帶1500名兵士打仗,戰(zhàn)死四五百人,站3人一排,多出2人;站5人一排,多出3人;站7人一排,多出2人。

然后韓信就憑這個,就算出了軍隊總人數(shù)是1073。

有什么秘密?

再來一道趣味算術題,是《孫子算經》里的古題,如果你能解出,穿越回去,你就創(chuàng)造了中國剩余定理,也稱為孫子定理。

有物不知其數(shù),三三數(shù)之剩二,五五數(shù)之剩三,七七數(shù)之剩二。問物幾何?

即,一個整數(shù)除以三余二,除以五余三,除以七余二,求這個整數(shù)。

韓信點兵的秘密和中國剩余定理的解法是什么?

南宋數(shù)學家秦九韶給出了一般形式,他說,只要背首詩就OK啦:

三人同行七十稀,五樹梅花廿一枝。

七子團圓正半月,除百零五便得知。

詩里讓人記住這幾個數(shù)字:3與70,5與21,7與15,還有105(也就是3、5、7的公倍數(shù))。這些數(shù)是什么意思呢?

題中3人一列多2人,用2×70;5人一列多3名,用3×21;7人一列多2人,用2×15,三個乘積相加:

2×70+3×21+2×15=233

然后,233加或減105的整數(shù)倍,都可能是答案。

后來歐拉重新發(fā)現(xiàn)了這個定理(歐拉定理),給出了證明并定義了歐拉函數(shù)。

在數(shù)論中,歐拉函數(shù)是最重要也是最基礎的一個函數(shù),這個函數(shù)的很多性質及其證明雖然基礎,但也“燒腦”,家里沒有要搞奧數(shù)的牛娃,就不要折磨腦細胞,咱們背背詩輕松解決好了。

除了用于點兵,歐拉定理更是非對稱加密(RSA)算法的核心。

歐拉關于數(shù)論的大部分工作也是在柏林完成的,他的數(shù)論著作在他的《全集》中占了整整四大卷,占全部著作的40%,僅這四卷數(shù)論著作就足以使歐拉位列歷史上最偉大的數(shù)學家之一。

業(yè)余數(shù)學家之王費馬生前提出了一個非常有名的費馬猜想,這個喜歡惡作劇的天才,還給猜想加上了一句名言:「我發(fā)現(xiàn)了一個美妙的證明,但由于空白太小而沒有寫下來?!?/p>

從費馬到歐拉的100年間,數(shù)學界在證明費馬猜想方面進展甚微,原因很簡單,太難了。

西蒙.辛格在《費馬大定理:一個困惑了世間智者358年的謎》里這樣說:

“費馬大定理的故事與數(shù)學的歷史有著千絲萬縷的聯(lián)系,觸及到數(shù)論中所有重大的課題。它對于“是什么推動著數(shù)學發(fā)展”,或許更重要的“是什么激勵著數(shù)學家們”這樣的問題提供了自己獨特的見解?!?/p>

“費馬大定理是一個充滿勇氣、欺詐、狡猾和悲慘的英雄傳奇的核心,牽涉到數(shù)學王國中所有的最偉大的英雄。”

歐拉對費馬猜想做出了關鍵性的突破,這個含糊不清的證明從細節(jié)上加以完善,并證明了3次冪的無解。

然后直到300多年后,在1995年,才被最后的英雄,英國數(shù)學家安德魯·懷爾斯完證,費馬大定理由此確立無疑。

除此之外,費馬生前還提出了大量重要而有趣的命題,到今天為止,世界上還沒有人能夠把它們全部證明出來,只有歐拉證明了其中的大部分。

歐拉在1783年首次發(fā)現(xiàn)了數(shù)論中最重要的定理之一:二次互反律(高斯定理),并證明了其中一種情況。二次互反律是關于整數(shù)的重要性質,有著很優(yōu)美的對稱性,是初等數(shù)論中的“七彩寶石”。

歐拉和高斯的基礎上,后來的數(shù)學家們?yōu)樘角蠖位シ绰傻暮x引申出大量極有價值的成果。

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