阿基米德巧分牛

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  阿基米德(公元前287—公元前212)出生于西西里岛的叙拉古,被后世的数学家尊称为“数学之神”,是人类有史以来最重要的三位数学家之一.
  1773年,有人发现一册珍贵的古希腊文献的手抄本,上面记载一道所谓的阿基米德分牛问题,下面我们看看数学之神阿基米德是怎么巧分牛的?
  题目: 西西里岛的草地上,太阳神的牛群中有公牛也有母牛,公牛母牛都是白、黑、花、棕4种毛色;白色公牛多于棕色公牛,多出的头数是黑色公牛的+ ;黑色公牛多于棕色公牛,多出的头数是花公牛的+;花公牛多于棕色公牛,多出的头数是白色公牛的+;白色母牛是黑牛的+;黑色母牛是花牛的+;花母牛是棕色牛的+;棕色母牛是白色牛的+.
  问各色公牛与母牛有多少头?
  解: 可设x,y,z,t分别是白、黑、花、棕四色公牛的头数;x,y,z,t分别是白、黑、花、棕四色母牛的头数. 则这八个未知数应满足下列不定方程.
  (1),(2),(3)是关于x,y,z,t的不定方程组,无x,y,z,t参与,可以独立求解; 之后,再把x,y,z,t代入(4),(5),(6),(7),由(1),(2),(3)可得
  x=t,y=t,z=t?郾
  由于,,都是既约分数,所以t能被99, 297, 891除尽,故应取t=891t,t是正整数.于是有
  x=2226t,y=1602t,z=1580t,t=891t (8)
  将(8)式代入(4),(5),(6),(7)得
  由(9),(10),(11),(12)可解得
  由于是既约分数,所以可令t=4657k,其中k是正整数.于是得出各种牛的数目为:
  x=10366482k,y=7460514k,z=7358060k,t=4149387k,
  x=7206360k,y=4893246k,z=3515820k,t=5439213k,
  k=1,2,3,…
  即使k=1,太阳神的牛最少有50389028头,小小的西西里岛岂能容纳下5000多万头牛,这显然是天才的数学之神阿基米德杜撰的数学趣题. 在本题的假设之下,各种牛的最少只数为:
  白公牛:10366482, 白母牛:7206360.
  黑公牛:7460514, 黑母牛:4893246.
  花公牛:7358060, 花母牛:3515820.
  棕公牛:4149387, 棕母牛:5439213.
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