第4篇 老鼠穿墙问题

易经与数学

5. 旅客人数与车辆调配问题

一批旅游者决定分乘几大汽,要使每有同的人数。若每乘坐22人,将有一人坐不上。如果开走一,那么所有的旅游者好平均分乘余下的汽(已知每不得超32人)。请说明原来准了几批旅游者有多少人?

  把原有的车辆数减去一辆,第一次每乘坐22人则有22+1=23人未能上车。把车辆数m看作人数,车上乘客数看作每人出的钱数,总人数n看作物价,就成为一个典型的盈不足问题中的“不足、适足”问题,可利用盈不足模型的公式来解此题。此时

a1=22,b1=1, 0<a2≤32, b2=0,代入盈不足公式,得车辆数

 

m是正整数,所以是正整数,但23是素数,a2-22=1或a2一22=23,即a2=23或a2=45,因为0<a2≤32,,所以a2=23,从而m=23。

答:原有车辆数为23+1=24,人数n=22×24+1=529.

评注 如果直接利用卦爻构图解题也很方便。设调走1辆车后尚有m辆车。如图1,画ma2爻卦,上面的a1=22爻用阳爻,下面的a2-a1= a2-22爻用阴爻:

       图1

由图1知,下面的阴爻数为m(a2-a1)=23,因为23为一质数,故必m=1或m=23.若m=1,则a2-a1= a2-22=23,得a2=45,与题设a2≤32矛盾,故m=23, a2-a1= a2-22=1, a2=23.从而车辆数为m+1=23+1=24,旅客数为a2×m=23×23=529.

6.老鼠穿墙

《九章算术 》“盈不足术”一章中的第19题是一个老鼠穿墙的问题:

今有垣厚五尺,两鼠对穿,初日各一尺,大鼠日自倍,小鼠日自半,问几何日相逢?

译成现代汉语,其大意是:

现有墙厚5尺,两只老鼠从墙的两面正对着打洞。第一天两只老鼠各前进一尺,以后大老鼠每天进度增加一倍,小老鼠每天进度减少一半,问几天后两只鼠可将洞打通相遇?

《九章算术》用“盈不足术”解题。设两只老鼠打洞x天后相遇,显然有2<x<3

a1=2.11b1=0.0325.

大鼠打了1+2+4×0.11=3.44(尺),

小鼠打了1+0.5+0.25+×0.11=1.5275(尺),

所以b1=5(3.44+1.5275)=54.9675=0.0325(尺).

a2=2.12b2=0.01

大鼠打了1+2+4×0.12=3.48(尺),

小鼠打了1+0.5+0.25+×0.12=1.53(尺),

所以b2=3.48+1.53)-5=0.01(尺).

代入盈不足模型的应出钱公式

计算,可得

由此可知,大约2.12天后两鼠可相遇。

评注  因为易卦与二进制数之间有一一对应的关系,通过二进制数的中介,易卦不仅可以表示任何一个自然数,也可以表示分数,故可以用来设计许多复杂问题的计算模型。

设两只老鼠x天后相遇,则它们前进的速度可分别用卦的模式形式地表示如下:

           

             小老鼠       大老鼠

注意到2x是连续函数,同样地有:

大鼠x天前进的尺数为

小鼠x天前进尺数为

   

洞长5尺,依题意可列方程:


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