丢藩图方程的应用该如何付钱

时间:2023-11-17 22:29:01

【题目】你在商店里看中了一件衣服,这件衣服的价格是19卢布。你身上的钱都是面值为2卢布的,而商店里的钱都是面值为5卢布的,那么你该怎么付钱呢?

其实这个题目可以转化为:你应该给商店几张2卢布的钞票,商店找给你几张5卢布的钞票,使得商店收到的钱数正好是19卢布。题目要求的未知数有两个:一个是2卢布面值钞票的张数x,另一个是5卢布面值钞票的张数y。根据题意,只能得到一个方程,即

2x-5y=19

对于上面的方程来说,有无数个解,但是,能否找到x和y都是正整数的解呢?这并不是件很容易的事,因此才会寻找求解这类“不定方程”的方法。首次将这种方法引入代数的是古希腊著名数学家丢藩图,所以,我们也称这类方程为“丢藩图方程”。

丢藩图方程的应用该如何付钱

【解答】下面,我们就这个例子来说明这类方程的解法。

现在的问题是求方程

2x-5y=19

的解,其中x和y都是正整数。

首先,把方程进行变形,即

2x=19+5y

所以

丢藩图方程的应用该如何付钱

在上式的右边,9和2y都是正整数,要想x也是正整数,丢藩图方程的应用该如何付钱

必须是正整数才行。

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,则有

x=9+2y+t

那么

2t=1+y

y=2t-1

把前面式子中的y用上式中的(2t-1)代替,则有

x=9+2(2t-1)+t=5t+7

现在来看下面的方程组

丢藩图方程的应用该如何付钱

可以看出,如果t是整数,x和y就一定是整数。这里的x和y必须是正整数,也就是说,它们都大于0,即

丢藩图方程的应用该如何付钱

解上面的不等式,得到

丢藩图方程的应用该如何付钱

所以,t的取值范围是

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由于t是整数,所以t可以取下面的数值:

t=1,2,3,4,…

对应的x和y的值分别为:

x=5t+7=12,17,22,27,…

y=2t-1=1,3,5,7,…

现在,就知道该如何付款了。

你给商店12张2卢布面值的钞票,商店找回你1张5卢布面值的钞票:

12×2-5=19

或者你给商店17张2卢布面值的钞票,商店找回你3张5卢布面值的钞票:

17×2-3×5=19

等等。

从理论上讲,这个题目的解有无数个。但是,对于你和商店来说,不可能有无穷多的钞票,比如说,你们双方都只有15张钞票,这时就只有一个解:你给商店12张2卢布面值的钞票,商店找回你1张5卢布面值的钞票。

在这个题目中,如果条件变一下,比如,你只有5卢布面值的钞票,而商店只有2卢布面值的钞票,读者可以自己计算一下,很容易得到下面的解:

x=5,7,9,11,…

y=3,8,13,18,…

实际上:

5×53×2=19,

7×58×2=19,

9×513×2=19,

9×518×2=19,

其实不用重新计算,通过借助一点简单的代数方法,就能从母题的解法中求出上面题目的解。在上面的题目中,你付给商店5卢布面值的钞票,商店找回2卢布面值的钞票,就相当于你付了-2卢布面值的钞票,商店找回给你-5卢布面值的钞票。所以,仍然可以用前面的方程

2x-5y=19

来求解。但这里要求x和y都是负数。

所以,由方程组

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得到

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解得

丢藩图方程的应用该如何付钱

取t2,-3,-4,-5,=…就可以得出x和y的值(见下页表格)。

对于第一组解:x=-3,y=-5,意思就是:你付给商店-3张2卢布面值的钞票,而商店找回你5张5卢布面值的钞票,换句话说,你付给商店5张5卢布面值的钞票,而商店找回你3张2卢布面值的钞票。对于其他的几组解,也可以用同样的方法进行解释。

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