李淳风那一声“心服口服”,掷地有声,砸得太极殿里鸦雀无声。
高自在这一套组合拳,直接把大唐第一神算打得道心崩塌,重塑三观。
这效果,杠杠的。
他正准备把那张写满抽象代数的纸收起来,当传家宝供着,以后跟孙子吹牛用。
可李淳风接下来的动作,让他愣住了。
只见这位道长非但没有半分颓丧,反而双眼放光,脸上是一种近乎狂热的求知欲。
那感觉,活脱脱一个学霸发现了新大陆。
“高都督,贫道……还有一问!”李淳风再次躬身行礼,这次的态度,已经不是同僚切磋,而是学生请教了。
“北魏张丘建算经中,有一传世难题,贫道思索多年,仅得一解,却不知其法之根本。今日得见都督神算,还望都督不吝赐教,为我解惑!”
高自在心里咯噔一下。还有?
大哥,差不多得了啊,再比下去我这点存货都要被你掏空了。
他面上不动声色,一副高人风范。
“讲。”
“今有鸡翁一,值钱五;鸡母一,值钱三;鸡雏三,值钱一。凡百钱买鸡百只,问鸡翁、母、雏各几何?”
百钱买百鸡。
高自在一听,差点没绷住。
我丢,这不是开始折磨人的经典不定方程问题吗?
他迅速在脑子里过了一遍。
设鸡翁x只,鸡母y只,鸡雏z只。那么方程就是两个:x + y + z = 100;5x + 3y + z\/3 = 100。
一个三元一次不定方程组。
这玩意儿的解可不止一个。
老李头说他只求出了一解,看来是用穷举法硬凑出来的。
高自在心里有了底,脸上的表情也愈发欠揍。
“此题……倒也有几分趣味。”他慢悠悠地评价道。
满朝文武的cpU已经彻底过载了。
刚才那个“物不知其数”都已经是千古难题了,现在这个听起来更复杂,又是鸡又是钱的,高都督居然还说“有几分趣味”?
这是人话吗?李世民兴奋地搓了搓手,身体往前倾得更厉害了。
继续,继续,朕的瓜子汽水都准备好了!
“不过,”高自在话锋一转,熟悉的开场白又来了,
“老规矩。”他扫视了一圈已经麻木的百官,露出了恶魔般的微笑。
“用最复杂的理论,解最基础的问题,方能彰显我等的……学术追求。”
他重新走回案几前,拿起笔,感觉自己像个即将上台表演的艺术家。
“陛下,诸位同僚,刚才的线性代数和基础抽象代数,都只是热身。”高自在清了清嗓子。
“接下来,我要展示的,是如何运用系统化的代数理论,来处理多元不定方程。大家看好了,这波操作,我称之为降维打击。”
他提笔在纸上写下方程组。x + y + z = 1005x + 3y + z\/3 = 100
“首先,第一步,形式化建模与方程转化。”高自在嘴里念念有词,手下不停。
“为了方便计算,我们将第二个方程中的分数处理掉,整个方程乘以三,得到:十五x加九y加z等于三百。”
“现在我们有两个方程,三个未知数。很明显,这是一个不定方程组。”
“接下来,我要做的,是进行方程降维,从三元转化为二元。这是基于线性空间消元的思想。”
他用第二个新方程减去第一个方程。
“(十五x加九y加z)减去(x加y加z),等于三百减去一百。”
“得到,十四x加八y等于二百。”
“两边同时除以二,得到最终的二元关系式:七x加四y等于一百。”
整个过程行云流水,百官们虽然看不懂,但感觉异常流畅。
李淳风站在一旁,手里的拂尘都快被他自己薅秃了。
原来……原来可以这样!将三个数的关系,转化为两个数的关系!这思路,简直是开天辟地!
“好了,现在问题简化了。”高自在吹了吹墨迹,
“变成求解七x加四y等于一百的正整数解。”
“当然,你们可以用凑的方法,一个一个试。但那是凡人的做法。”
他一脸鄙夷。
“我们要用更高级的更复杂的,基于数论与抽象代数的理论求解。”
他开始在纸上疯狂书写。
“第一步,判定解的存在性。根据贝祖定理,当且仅当x和y系数的最大公约数能够整除常数项时,方程有整数解。七和四互质,最大公约数是一,一能整除一百。所以,解是存在的。”
“第二步,求方程的特解。这里还是用到那个叫‘扩展欧几里得算法’的小工具……算了,过程不重要,你们只需要知道,我能用它找到一组特殊的解。”
他装模作样地划拉了几下,然后写下。
“易得,当x等于四时,七乘以四等于二十八。一百减去二十八等于七十二。七十二除以四等于十八。所以,我们得到一组特解:x等于四,y等于十八。”
“第三步,求方程的通解。根据不定方程的通解公式,我们可以得到参数化的通解表达式。”
他笔走龙蛇。x = 4 + 4ky = 18 - 7k(其中k为整数)
“好了,核心步骤完成了。”高自在活动了一下手腕,
“现在,我们把这个解带回最初的设定里。”
“第四步,筛选正整数解。”
“我们知道,鸡翁、鸡母、鸡雏的数量都必须是大于零的整数。”
“所以,x大于零,y大于零,z也大于零。”
“x等于四加四k,要大于零,则k必须大于负一。”
“y等于十八减七k,要大于零,则七k必须小于十八,k必须小于二点五七……”
“z等于一百减x减y,代入通解,z等于一百减(四加四k)减(十八减七k),等于七十八加三k。z要大于零,则k必须大于负二十六。”
“综合以上,整数k的取值范围是,大于负一,且小于二点五七。那么,k可以取的值就有……”高自在故意停顿了一下,卖了个关子。
“零,一,二。三个值。”
哗!满朝文武虽然听得云里雾里,但他们听懂了最后一句。
三个值?难道说,这题有三个答案?
“最后一步,验证并确定所有有效解。”高自在的笔尖在纸上点出最终的答案。
“当k等于零时,鸡翁x等于四,鸡母y等于十八,鸡雏z等于七十八。”
“当k等于一时,鸡翁x等于八,鸡母y等于十一,鸡雏z等于八十一。”
“当k等于二时,鸡翁x等于十二,鸡母y等于四,鸡雏z等于八十四。”
啪。他将笔扔在案几上,拿起那张写满了推演过程的纸,缓缓举起。
“李监正,这三个答案,便是此题的所有正整数解。还请……斧正。”
李淳风整个人都僵住了。他颤抖着走上前,接过那张纸,仿佛捧着什么绝世珍宝。
他看不懂那些参数和k,但他看得懂最后的答案。
他迅速拿起算筹,开始验算第一个答案。
四只鸡翁,二十钱。
十八只鸡母,五十四钱。
七十八只鸡雏,二十六钱。二十加五十四加二十六,等于一百钱!
四加十八加七十八,等于一百只!分毫不差!
他又去验算第二个,第三个……全都分毫不差!
高自在看着他那副魔怔的样子,心里却在疯狂冒汗。
淦!不定方程是真的难搞,要不是老子基础扎实,今天就要在这装逼翻车了。
又是参数化,又是不等式约束,还要验证同余……这一套下来,他感觉自己的脑细胞死了一大片。
这辈子都不想再碰抽象代数和数论了,太特么抽象了,简直是精神内耗。
就在这时,李淳风突然做出了一个让所有人惊掉下巴的举动。
他将那张写满答案的纸郑重地叠好,揣进怀里。
然后,对着高自在,双膝跪地,行了一个拜师大礼。
“大道在上!弟子李淳风,今日得闻真学,恳请高都督收我为徒,传我无上算学!”
整个太极殿,死寂。
李世民手里的瓜子,都掉了一地。