【知识要点】
如果一个方程(组)的未知数的个数多于方程的个数,那么这个方程(组)就叫做不定方程(组)。
不定方程是数论中最古老的一个分支,它的研究在我国已延续了数千年,至今仍是令人感兴趣的课题。
不定方程的内容非常丰富,但在小学数学竞赛中,我们主要讨论二元一次不定方程,形如ax±by=c(a、b、c为已知的整数)的方程,我们称为二元一次不定方程,又称丢番图方程,以纪念生于公元三世纪的希腊数学家丢番图,他写了一本关于这类方程的书。
一个不定方程一般总有无穷多组解,但小学阶段主要涉及整系数不定方程的整数解。不定方程通常利用不等式及整除性来求解。
典型例题】例1 一天,张明问李军的生日,李军说:“将我生日的月份数乘以31,生日的日期数乘以12,相加后得347。”你知道李军的生日是几月几日吗?
分析:如果设李军生日的月份数为x,生日的日期数为y,则原题实际上就是求不定方程31x+12y=347的正整数解。
解:设李军生日的月份数为x,生日的日期数为y,列方程:31x+12y=347
变形后得:y1)
即y=29-3x+
x、y为整数,且1≤x≤12,5x-1能被12整除。
x=5把x=5代入(1),得所列方程的整数解为:
答:李军的生日是5月16日。
例2 我国古代有一位著名的数学家张丘建,曾经提出并解决了“百钱买鸡”这个有名的数问题:“一百元买一百只鸡,公鸡五元钱一只,母鸡三元钱一只,小鸡一元钱三只,公鸡、母鸡、小鸡各买几只?”
分析:该题共有三个未知数,若设买公鸡x只,买母鸡y只,买小鸡z只,则可建方方程5x+3y+×(100-x-y)=100
化简整理得:7x+4y=100
由此有:1≤x≤ 即1≤x≤14
注意到100和4y都是4的倍数,而7和4互质,所以x也应是4的倍数,x就是三种可能。
x=4时,y=18;x=8时,y=11;x=12时,y=4。所以此题有三个答案:1.
买公鸡4只,母鸡18只,小鸡78只;2.买公鸡8只,母鸡11只,小鸡84只;3.买公鸡 12只,母鸡4只,小鸡84只。
例3 红旗剧场共有座位1000个,排成若干排,总排数大于16,从第二排起,每排比前一排多一个座位。问:居场共有多少排座位?
分析:设剧声共有x排座位,要找到总座位数与排数的关系,还必须设第一排有座位m个,那么第二排有座位(m+1)个,第三排有座位(m+2)个,……第x排有座位(m+x-1)个,剧场共有座位m+·x个(想一想,这是怎样得到的)。因剧场总座位数已知,所以就可以得到有关x和m的一个不定方程。
解:设剧场共有x排座排,第一排有m个座位,则第x排有座位(m+x-1)个,根据题意列方程得:
m+·x=1000
将方程变为:
因为x,m均为整数,所以x为奇数,且x是1000的约数。
1000的奇约数只有5,25,125
x>16,∴x=5不合题意。
又当x=125时,m=8-62,不合题意。
当x=25时,m=28,符合题意。
答:剧场共有25排座位。
例4 新世纪学校的学生总数是一个三位数,平均每个班36个。统计员提供的学生总数却比实际总人数少180人。原来,他在记录时粗心地将这个三位数的百位、十位上的数字对调了。
这个学校学生总数最多是多少人?(《小学生数学报》第九届数学竞赛决赛试题)
分析:假设这个学校总人数是abc,那么abc- bac=180,化简a-b=2,根据这个不定方程,结合数的整除性,就可以确定这个学校学生的总人数。
解:设这个学校学生总人数是abc,则。
abc-bac=180
即(100a+10b+c)-(100b+10a+c)=180
化简得 a-b=2
这个学校的总人数只能是:20□,31□,42□,53□,64□,75□,86□,97□。
又知道总人数是36的倍数,直接除以36,可知:总人数只能是或972。
答:这所学校的学生总人数最多是972人。
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