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聖艾夫斯問題


一首著名的童謠這樣寫道:“我去聖艾夫斯,遇見一人帶七妻。每位妻子有七袋,每袋裝有七隻貓,每隻貓有七小貓。小貓,貓,袋子,妻子,多少人前往聖艾夫斯?” 當讀者遇到這個難題時,大多數人會開始拼命地加法和乘法運算,以計算提到的物體的總數。然而,這個問題是一個腦筋急轉彎。因為敘述者在去聖艾夫斯的路上遇到了這個人及其妻子、袋子等等,所以他們實際上是離開——而不是前往——聖艾夫斯。因此,前往聖艾夫斯的人數“至少有一個”(敘述者),但可能更多,因為問題沒有提及敘述者是否獨自一人。

如果一位勤奮的讀者仍然希望計算小貓、貓、袋子、妻子加上男人自己的總和 N,答案很容易透過等比數列給出

 sum_(k=0)^nr^k=(1-r^(n+1))/(1-r)
(1)

其中 n=4r=7。因此,

 N=sum_(i=0)^47^i=(1-7^5)/(1-7)=2801.
(2)

顯式計算總和(但巧妙地分組),

N=7^0+7^1+7^2+7^3+7^4
(3)
=1+7(1+7(1+7(1+7)))
(4)
=1+7(1+7(1+7·8))
(5)
=1+7(1+7·57)
(6)
=1+7·400
(7)
=2801.
(8)

在公元前 1650 年的萊因德紙草書中,也給出了一個類似的問題,作為問題 79。這個問題涉及 7 所房子,每所房子有 7 只貓,每隻貓有 7 只老鼠,每隻老鼠有 7 斯佩爾特小麥,每隻斯佩爾特小麥有 7 海卡特。物品總數是

 sum_(i=1)^57^i=19607
(9)

(Wells 1986, p. 71)。反過來,萊因德紙草書的問題在斐波那契的算盤書(1202, 1228)中被重複。


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參考文獻

Eisele, C. "透過查爾斯·S. 皮爾斯的視角看算盤書。" Scripta Math. 17, 236-259, 1951。Gillings, R. J. 法老時代的數學。 Cambridge, MA: MIT Press, 1972。Wells, D. 企鵝好奇與趣味數字詞典。 Middlesex, England: Penguin Books, p. 71, 1986。

在 上引用

聖艾夫斯問題

引用為

Weisstein, Eric W. "聖艾夫斯問題。" 來自 —— 資源。 https://mathworld.tw/StIvesProblem.html

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