“这就得出符合题目条件的最小公共数——二十三。”
“当然这是傻解,此题其实还有另有一种解法,有个歌诀说明:三人同行七十稀,五树梅花廿一枝,七字团圆月正半,除百零五便得知。”
“第一句,三人同行七十稀,意思是说把该数除以三,所得余数用七十相乘。”
“第二句,五树梅花廿一枝,是把该数除以五,所得余数用二十一乘。”
“第三句,七子团圆月正半,是把该数除以七,所得余数用十五乘。”
“第四句,除百零五便得知,则把上述三积加起来减去一百零五的倍数,所得差即所求之数。”
“如果用土地庙的算式列式的话……”
说完从书包里翻出本子和铅笔,刷刷刷写了一个算式:“喏,就是这样了。”
那师爷将本子取过,见上边写着:2×70+3×21+2×15=233,233-105×2=23。
师爷居然能看懂这个神奇的算式,拱手小心问道:“敢问公子,七十,二十一,十五,这几个数何来?为何分以二,三,二乘之?之后因何要减去一百零五?”
苏油笑道:“七十除以三余一,可被五,七整除;所以七十的两倍,能够除以三余二,也被五,七整除,就满足了第一个余数条件,而不用考虑后两个余数;
“同理,二十一除以五余一,同时可被三,七整除;所以二十一的三倍能够除以五余三,同时还能也被三,七整除;这就满足了第二个余数条件,而不用考虑第一,第三个余数;”
“十五除以七余一,同时可被三,五整除,因而十五的两倍,能除以七余二,同时可被三,五整除;这就满足了第三个余数条件,而无需考虑第一,第二个余数条件。”
“前三句诗分别说明这种情况,再将它们加到一起,这就既满足了该题前面整除部分,又满足了后面三个余数条件部分。”
师爷恍然大悟:“妙极!这思路绝了!”
苏油笑道:“该数已经是答案了,但不是最小答案,因而还要减去三个数的公倍数,也就是一百零五或者它的倍数,减到不可再减,才是最小答案,这就是最后一句诗的意思。”
师爷兴奋得手舞足蹈:“这才是至理!这才是至理!以前的拼凑之法只能解得一题,如果数字过大,那就得耗时费力。今得此法,所遇类题皆可解之!妙极!简直是奇思妙想!”
说完又眼巴巴地看着苏油:“公子,刚刚你说这题是一类……你肯定还知晓好多此类题对不对?”
苏油说道:“可见先生也是好学之人,我就给你写几道吧。”
说完在本子上刷刷刷写了几道。
今有物未知数,五五数之余二,七七数之余二,九九数之余四,问物几何?
韩信点兵,三人一组余两人,五人一组余三人,七人一组余四人,问兵几何?
今有物未知数,三三数之余二,四四数之余一,问十二数之余几?
师爷的心算能力相当厉害,抓起苏油的铅笔一边看题一边列式,唰唰就将前两道题解了出来,开心得大呼小叫。
等到一看第三道,又傻眼了:“呃,公子,这第三题,和前边的各题不一样啊……”
苏油结过笔来,轻笑道:“其实还是一类,只是有了些许的小变化,这叫拓展题型——来我解给你看啊……喏,明白了?其实还是不离其宗,知道了解法,这种题是难不住人的。”
那师爷连连作揖:“多谢公子,多谢公子,实乃神算!”
苏油笑道:“我大宋善于数学之人,那是车载斗量,我不算什么的。只不过数学这东西难于传播,因而你不知晓罢了,其实对于有数学基础的人来说,这就是一层窗户纸,一点就透。”
那师爷满脸讨好之色:“公子此言过于谦虚了,这可是朝廷明算科的考题,而且大宋考生,多有以文字功夫应试的,靠的就是死记硬背记答案过关。”
“老夫倒是听说过我大宋有一等聪明之士,能以一法解一类,那都是天才,不料今日当面得见,真让人喜出望外。”
张方平手扶额头,哭笑不得地对苏洵说道:“都不知道这到底是谁在考谁……”
师爷扭头笑道:“小公子哪里还需考较,当我师父都当得,我那题简直就是贻笑大方……”
张方平调笑道:“休得长他人志气灭自己威风!去把另一道题拿来。”
师爷“啊”了一声:“哪道?”
张方平挤了挤眼:“那道石料估算的。”
师爷说道:“明公,那是……”
张方平一瞪眼:“快去!”
师爷忙不迭地应下,没一会抱了一卷图纸进来:“这个,请小公子一观。”
苏油将图纸打开,上面是一座拱桥。
师爷说道:“公子你看,这是一座拱桥,跨河面九丈,桥最高处离水面两丈,桥阔一丈五,需要算出铺设桥面,需用多少石料。”
苏油说道:“这个比刚才那个可简单多了。”
苏洵听得脑袋发涨,感觉不亲自去桥面丈量,这是不可能的事情:“明润!休得胡言乱语!”
苏油从书包里取出圆规和直尺,在本子上画了个图:“先不看桥的宽度,是不是可以将这道题简化成这样?知道圆弧的弦长,知道拱高,求圆弧的弧长?”
这图简单明了,围过来的众人都点头。
苏油笑道:“这需要知道几个定理,首先是圆上任意一点,与直径两端连线,其夹角是直角,我们可以证明如下。”
说完给众人讲解证法。
张方平还有些怀疑,拿圆规另画了几个圆,然后用铅笔和直尺连了一下:“果真如此。”
苏油笑道:“明公,这门学问叫几何,使用的语言叫逻辑,类似坚白之论。”
“对于平面几何来说,只有少数几个基本真命题,我们土地庙称之为公理。”
说完在纸上书写起来:“比如:任意一点到另外任意一点可以画一条直线。是吧?”
众人点头。
“又比如,一条有限线段可以继续延长,是吧?”
众人再次点头。
“另外还有三条。”
“以任意点为心及任意的距离可以画圆;”
“凡直角都彼此相等;”
“同平面内一条直线和另外两条直线相交,若在某一侧的两个内角和小于二直角的和,则这二直线经无限延长后在这一侧相交。”
众人都觉得这些东西再简单不过,不知道这娃为啥要提这些。
苏油说道:“有了这五条公理,我们可以推导出无数的定理。定理是可以通过公理逻辑限制,经过演绎和推导,证明其为正确的命题或者公式。”
“比如刚刚我们证明了圆上直角,那它就成为了一条定理,定理也是真命题,因此无论张公如何画,在我给出的条件下,都只能画出直角来。”
张方平也是聪明绝顶之人:“难怪古今无数人痴迷于数学。这是求究万世不移之理!”
苏油拱手道:“张公明见,要移它,只有一种可能。”
说完一指纸上写下的五条公理:“除非它们是错误的!”
第二百一十八章 张天选
张方平生平第一次觉得自己脑子有点缺氧:“这是大道啊!大道至简,还可以从此处解释!研究术数的人这么多,怎么从来没有人提及这处关窍?”
苏油笑道:“明公,这些以后再琢磨,我们先解决这道题,此处还要用到几个定理。”
“首先,我们还要证明垂径定理和勾股定理……”
“接下来,我们还要证明相似三角形定理……”
“好了,我们连接弧的最高点和弧的起点,现在我们就得到了两个相似三角形,这个,还有这个,对不对?接下来我们设顶到水面高度为拱,大圆直径为径,河面宽度为弦。”
“现在我们的条件就多了很多,可以通过这些定理,列出这么一个关系算式……”
“这个算式可以变化成这样……再这样……好了,师爷你会开方术不?会?那你来计算。”
师爷说道:“等我去取算筹!”
一阵摆布之后,师爷哈哈大笑:“算出来了!明公,现在我们算得了大圆的直径!”
张方平大喜:“厉害!”
想想又没对:“等下,差点被带歪了,知道这个有什么用?我们不是要算那啥……弧长吗?”
师爷这才回过神来:“对哦……”
苏油笑道:“知道了直径,可以通过周率得到周长。”
师爷连连点头:“对对对!”
苏油又摸出一本册子:“这个是三角函数表,里边有不同长度直角边和相应角度的换算关系。通过它,我们可以得到弧的夹角。”
“圆周三百六十度,可以通过弧的夹角度数除以三百六十,再乘以圆周长度,就得到弧长了。”
师爷笔下不停:“弧长再乘以桥宽,就得到桥面的面积!再除以单块石料的面积,就能得到石料的块数!”
算完将笔一丢,长揖一礼:“公子实乃算学天才!仓舒不过也!”
苏油对张方平拱手道:“明公,在命题逻辑中,未经证明的叙述都称为猜想,用推理的方法判断为真的猜想,方可叫做定理。无数的定理构架成的体系,便是数学体系。几何,乃数学之一分支,所有内容,归根结底,都从这几条简单公理中所证而来。这,才是数学的本质。”
张方平手拈胡须:“妙哉此论!明润,你现在证出多少定理来了?”
苏油从书包里取出一本书:“这是给薇儿带来的新教材,孩子们力弱,要自食其力,须得机械辅助,而机械的基础,就是数学。土地庙小学从实用出发,证得了一些,前后有两本,每本三册,叫《算术初步》和《几何初步》。”
张方平打开来,里边都是些图形和符号:“薇儿,你也能看懂?”
石薇就开始告状:“我不如小油哥哥聪明,这书看起来倒是不难,但是题册就稀奇古怪了。”
“小油哥哥的好多题,要用很巧妙的方法才能解出来,我想不出来的就寄回给他,小油哥哥会用红笔给我批改了,然后罚我做五遍!”
张方平问道:“比如呢?”
石薇说道:“比如加减乘除我都会,但是小油哥哥说用三个五一个一,加减乘除,每个数字只能用一次,最后要得到二十四这个结果,就很难了。”
师爷顿时恍然大悟:“这就是拓展题,好比刚刚剩余理论最后一题……”
张方平对苏油笑道:“我是计司出来的,如今还领着户部侍郎,自然知道数学的重要,你所创的梵数,横式,包括会计账簿,的确简便。今日试尔一试,看来果真是从简到繁,自行颖悟出来的。”
“老夫当年也是无人传授,借书通读而明事理。难得,明润你很有老夫幼时的风范!”
苏油都吓坏了:“岂敢,苏油愚钝,明公则过目不忘,这是没法比的……”
张方平转身对苏洵道:“子瞻子由,笔力雄奇,学问扎实,无需我多说什么了,你们父子三人,便好好准备明年的解试吧。”
苏洵躬身道:“明年春日,我们定当早来成都,准备运司贡试。”
张方平摆手:“不,以你们的才华,必须去京华考解!”