满足条件最小的⋯⋯

这是流传于欧洲的故事。一位国王给他的大臣们出了这样一道算题: 一个自然数,它的一半是完全平方数,它的三分之一是完全立方数,它

的五分之一是一个开五次方恰好开尽的正整数。求这个自然数。据说解答出自一个名不见经传的佣人之手。

我们姑且不谈佣人是如何求得这个数的,这儿用现在的数学方法与语言来解答这个问题。

设所求的自然数 N(显然这种数不唯一),N 的最小值可以写成 2a·3b·5c的形式,其中 a、b、c 为自然数。依题意:

N/2 是完全平方数,即 2a-1·3b·5c 应是完全平方数,这样 a-1 应为 2 的倍数即偶数,即 a 为奇数,同时 b、c 也应为偶数。

N/3 是完全立方数,即 2a·3b-5c 应是完全立方数,那么 b-1 应是 3 的倍数,即 b 为 3k+1 的形式(k=0,1,2,⋯),且 a、c 同应为 3 的倍数;

N/5 是一个完全五次方数,即 23b5c-1 应能尽开五次方,这样 c 应为 5m

+1(m=0,1,2,⋯)形状,而 a、b 应为 5 的倍数。

综上,a 是既能被 3 整除又能被 5 整除的奇数,则它最小为 15

b 是既能被 2 整除、又能被 5 整除,且被 3 除至 1 的数,则它最小是 10; c 是既能被 2 整除、又能被 3 整除,且被 5 除余 1,则它最小是 6。

这样最小的 N=215·310·56=30233088000000,它是一个比 30 万亿还大的天文数字!

这儿再强调一句:满足题设的自然数 N 显然不唯一。

附记 有些问题的答案貌似简单,但实际结果往往却大的惊人,比如“阿基米德群牛问题”也是如此,问题是这样的:

有一群白、黑、褐、杂色牛中,已知白色公牛数等于(1/2+1/3)黑色公牛数加上褐色公牛数;黑色公牛数等于(1/4+1/5)杂色公牛数加上褐色公牛数;杂色公牛数等于(1/6+1/7)白色公牛数加上褐色公牛数。

又白色母牛数等于(1/3+1/4)黑牛(包括公、母牛)数;黑色母牛数等于(1/4+1/5)杂色牛数;杂色母牛数等于(1/5+1/6)褐牛数;褐色母牛数等于(1/6+1/7)白牛数。

同时白色和黑色公牛全体恰好可摆成一个正方形;杂色和褐色公牛全体恰好可摆成一个三角形。

请问:每种颜色的公、母牛各几何?

这个问题又列成含八个未知数的七个方程,答案是:白色公牛数为 1598

×10206541(公牛总数是 7766×10206541)这是一个大得出奇的天文数字。