不定方程Budingfangcheng
方程就是含有未知量的等式,解方程就是确定方程中未知量的值,使等式成立,这样的值,称为方程的解。有的方程有很多甚至无穷多解,这样的方程叫不定方程。列不定方程是解应用题的常用方法, 方程列出后, 根据问题本身的要求,从多个解中找出其中合理的或合乎要求的解。同余问题实际上就是一种不定方程, 这种问题一般要求求最小正整数解 (参阅 “同余问题”条)。
例1:把34/15写成二个分母分别为3和5的正分数之和。
解: 列出不定方程:
34被3除余1,而5被3除余2,故x只能取被3除余2的值,即x=2,5,8,…, 当x=2时解得y=8;当x=5时,解得y=3; 当x=8或更大时,y将取负值,
例2:(第一届华罗庚金杯赛决赛第一试):一小和二小有同样多的同学参加金杯赛, 学校用汽车把学生送往考场,一小用的汽车,每车坐15人,二小用的汽车,每车坐13人,结果二小比一小要多派一辆汽车。后来每校各增加一个人参加竞赛, 这样两校需要的汽车就一样多了。最后又决定每校再各增加一个人参加竞赛,二小又要比一小多派一辆汽车。问最后两校共有多少人参加竞赛?
解:由题意,两校最初参赛人数被15整除,而被13除余12,因为各增加一个人时,一小要增派一辆车,二小不须多派车。再增加一个人时, 二小须加派一辆车。根据中国剩余定理(参见“中国剩余定理的应用”条), 满足以上条件的数可依下式
195y+12×7×15=x,
求得, 式中y取整数值, 由上式得到的x的正整数解为: 90,285,480, …。其中90被15除商为6,余数为零,被13除,商为6,余12,适合题目要求(二小比一小多派一辆汽车)。因此, 最后两校共有2× (90+2) =184人参加竞赛。
另外一种解法是根据人数和车数都必须是自然数,列方程求解,设最初两校各有x人参赛,一小须y辆汽车,那么15y=x,这是因为再多派一人,须增加一辆汽车。同理:13(y+1)=x+1,解这个方程组,得y=6, x=90。
例3:有2分、5分的硬币若干枚,合计2角3分,问两种硬币各有多少枚?
解: 设有2分硬币x枚, 5分硬币y枚, 则
2x+5y=23。
由于x、y必须是非负整数,而23是奇数,故y是奇数,y=1或3,当y=1时,x=9,当y=3时,x=4。因此有2分硬币4枚,5分硬币3枚,或有2分硬币9枚,5分硬币1枚。
一个含有两个或两个以上未知量的方程。它一般有无穷多个解。特别对于整系数的不定方程要求解也是整数时,称此方程为丢番图(Diophantus)方程。不定方程是数论研究的内容之一。