【趣味數(shù)學題】大衍總數(shù)術(shù)(中國剩余定理)
鄭濤(Tao Steven Zheng)著
這道題來自秦九韶(公元1202年 - 1261年)《數(shù)書九章》(大衍類·卷二·分糶推原)。以下題解詳解秦九韶的大衍求一術(shù)和大衍總數(shù)術(shù)。

【問題】
【原文】
問:有上農(nóng)三人,力田所收之米,系用足斗均分,各往他處出糶,甲糶與本郡官場,余三斗二升。乙糶與安吉鄉(xiāng)民,余七斗。丙糶與平江攬戶,余三斗。欲知共米及三人所分各糶石數(shù)幾何。
【今譯】
問:有三位農(nóng)民,耕田收獲的稻米,用標準斗平均分配,各自去不同的地方賣米。甲在本郡的官方市場出售米后,剩下 3 斗 2 升。乙把米賣給安吉的村民后,剩下 7 斗。丙把米賣給平江的攬戶后,剩下 3 斗。求解最初共收的米多少石,以及各位農(nóng)民賣米的石數(shù)是多少石。
秦九韶給出的解法,每個市場都有不同的 “斛率”( 容量單位):官方市場的斛是 8 斗 3 升,安吉市場 1 石 1 斗,平江市場 1 石 3 斗 5 升。
因為 1 斗 = 10 升 和 1 石 = 10 斗 = 100 升,此問題的線性同余式組:
求最小正整數(shù)解。

【題解】
一、求定數(shù)
此問題的模數(shù)(modulus)是,秦九韶稱之為“問數(shù)”。因為這些問數(shù)都是自然數(shù),它們又被稱為元數(shù)。問題的余數(shù)(remainder)是
。
注意第二個和第三個問數(shù)不是互質(zhì)(coprime)的,因為110和135都有公約數(shù)5。秦九韶使用 “連環(huán)求等” 來簡約一些非互質(zhì)問數(shù)。此問題簡約第三個。新的問數(shù)叫 “定數(shù)”:。因為
,第三個余數(shù)更新為 3。所以,
。
隨后,新線性同余式組問題是:
二、求衍母和衍數(shù)
首先計算 “衍母” ,衍母等于定數(shù)相乘。
用衍母除各定數(shù)得衍數(shù) 。
三、求乘率
求奇數(shù) (此題有三個), 其中滿足
。
秦九韶使用大衍求一術(shù)來解每個同余式 ,其中
叫“乘率”。

這里解釋如何用大衍求一術(shù)解 。
步驟一:立天元、奇數(shù)、定數(shù)。

步驟二:用大衍求一術(shù)把天元推算成乘率。

這道題的乘率為 。
四、求用數(shù)和總數(shù)
“用數(shù)”為 :
“總數(shù)” 等于用數(shù)乘余數(shù)之和 :
五、求最小正整數(shù)解
因此,每個農(nóng)民賣的米總量為 24600 升或 246 石,總量為 738 石。
秦九韶給出的答案
【原文】
答曰:共米,七百三十八石。三人分米,各二百四十六石。
甲糶官斛,二百九十六石。
乙糶安吉斛,二百二十三石。
丙糶平江斛,一百八十二石。
【今譯】
答:共米的總量是738石,由三人平分,即得每人246石。
利用官場的斛數(shù),甲賣出296石。
利用安吉的斛數(shù),乙賣出223石。
利用平江的斛數(shù),丙賣出182石。