能夠和龍小樂在一起玩,海棠非常開心,把龍小樂出的那道題忘到了九霄雲外,直到杜維杜大師苦惱着臉再次提起纔想起來還有道難題等着她。海棠試圖自己動手解題,思考了幾個晚上,沒有任何頭緒,又不願意問龍小樂,除非萬不得已。
萬不得已的時候總會有的,這次海棠就碰上了,“給點提示吧?”
“你知不知道什麼叫質數或素數?都是一個意思。”
海棠搖搖頭。
“那奇數和偶數呢?”
“我能猜到,偶數能被2整除,而奇數不能。”
“對!素數就是隻能被1和它本身整除的數,其它的數叫合數。”
“這些我都知道,只是叫法不同而已,我想想這些對解這道題有什麼幫助。”
想了半天,海棠終於醒悟:“我知道了,奧巴馬手中拿到的乘積一定不可能是兩個素數的積,否則‘我’不敢自信地說‘你肯定不知道這兩個數是什麼數。’”
短暫的驚喜並不能解決任何問題,海棠再度陷入沉思:“‘我’憑什麼斷定奧巴馬手上的乘積不是兩個素數的乘積呢?除非‘我’拿的和不是偶數,對了!一定是奇數,對不對?”
海棠欣喜地問龍小樂。
“我想問你一個問題,你的這個推斷用到了一個規律,那就是任何一個大於二的偶數一定能夠拆成兩個素數的和,同不同意?”
海棠想了想,點點頭。
“那麼你有沒有想過這個規律是不是一定成立?”
海棠搖搖頭。
“你可以去思考這個問題,不過我可以告訴你,這個問題叫哥德巴赫猜想,至今沒有人能夠證明它的正確性。唯一值得慶幸的是在小於200的範圍內這個猜想很容易被驗證,你可以直接使用。還有一點提示,你最好儘可能縮小下一步進行分析的數據的範圍。”
海棠想了想說:“2是素數,所以5、7、9、13、15、19、21、25、31、33、39、43、45、49、55等等,這些數都不予考慮。”
“你有沒有考慮如果拿到的和大於55的情況,那個‘我’還能不能很自信地判斷奧巴馬無法知道這兩個數?”
海棠想了想說:“不能。因爲這兩個數爲2-99,如果和大於55,那兩個數就有可能是53和另外一個數,奧巴馬就有可能根據乘積知道這兩個數。這樣我們又可以排除很多數據,只需要考慮和爲11、17、23、27、29、35、37、41、47、51、53的這11種情況,也就是說只有和爲這11個數之一時,‘我’才能很有自信的對奧巴馬說:‘雖我不知道這兩個數是什麼,但我知道你一定也不知道。’”
龍小樂點點頭。
“下一步,我們需要分析在什麼樣的情況下,奧巴馬能在‘我’說完第一句話之後,能根據乘積就直接知道兩個乘數是什麼。”海棠想了想接着說:“對於奧巴馬,他需要做的就是將積拆分成一個奇數和一個偶數的乘積,要考慮所有可能的組合,如果這些奇數與偶數對的和在上述11個數中出現且只出現一次,對應的奇數和偶數就是答案,則奧巴馬就可以說‘你這麼一說,我反而知道了。’”
這個下一步海棠算了三天,“這樣的乘積有很多,那個‘我’又憑什麼說‘我也知道了’呢?應該是這個和不能拆分成兩組奇偶對,奧巴馬都會自信滿滿地說‘你這麼一說,我反而知道了。’”
這是最後一步。
海棠又算了幾個時辰,給出了答案:“是4與13吧?”
龍小樂點點頭。
“但我還沒有排除完所有的情況,也沒有找到什麼規律。”海棠非常遺憾,一點找到答案的欣喜都沒有,只是碰巧答案在前面而已,真的是碰巧嗎?
這個世界沒有計算機,不可能編個程序讓計算機去計算,人工計算的情況下最好的方法就是儘可能多地排除掉上述11個和數中的大多數。想到這龍小樂對海棠說:“解這道題的方法就是儘可能多地排除掉‘我’手中拿到的和數,也可以找出一些規律。我們假設上帝給的兩個數爲X與Y,很顯然X和Y必然是一個奇數一個偶數。我們分以下三種情況考慮:……”
“現在我們只需要考慮和爲17和29的情況。也就意味着,對於和的其他9種可能,對於‘我’來說,奧巴馬的可能解都有兩種以上,所以最後‘我’就不可能說‘我也知道了。’”
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海棠非常興奮,就像發現了新大陸,連連點頭。
“首先我們來證明和爲29時,存在兩種以上可能,奧巴馬都能知道這兩個數是什麼。第一種情況是16乘13,由於兩個數必須是奇偶對,奧巴馬奧巴馬可以推斷出這兩個數是13與16。第二種情況是2乘27,積爲54時,奧巴馬判斷和的可能組合爲2+27=29,6+9=15,18+3=21,但 15和21都不在前述11個和數之列,奧巴馬可以推斷出這兩個數是2與27。所以當‘我’拿到29的時候,在奧巴馬推斷出兩個數之後,無法推斷出究竟是哪兩個數,有可能是13與16,也可能是2與27,絕不可能自信滿滿地說‘我也知道了。’”
“最後我們再來看和爲17時,如果積不是4乘13這種組合,都存在兩種以上可能使奧巴馬無法判斷到底這兩個數是什麼。(1)2乘15,奧巴馬判斷和的可能組合爲2+15=17,6+5=11,10+3=13(其中17,11都是上述11個和數之一);(2)3乘14,奧巴馬判斷和的可能組合爲3+14=17,6+7=13,2+21=23(其中17,23都是上述11個和數之一);(3)5乘12,奧巴馬判斷和的可能組合爲5+12=17,3+20=23,4+15=19(其中17,23都是上述11個和數之一);(4)6乘11,奧巴馬判斷和的可能組合爲6+11=17,3+22=25,2+33=35(其中17,35都是上述11個和數之一);(5)7乘10,奧巴馬判斷和的可能組合爲7+10=17,5+14=19,2+35=37(其中17,37都是上述11個和數之一);(6)8乘9,奧巴馬判斷和的可能組合爲8+9=17,24+3=27(其中17,27都是上述11個和數之一)。所以正解爲這兩個數爲4和13。”
聽完正確答案,海棠對龍小樂佩服得五體投地,“你根據那三個情形做的那個表格真是巧妙,一下子排除了好多和數,後面就簡單多了!”
當杜維還有方聽雨和嚴鬆聽到正確答案,花費了好幾天時間才理解透徹。弄明白了這個題,杜大師終於有時間喘口氣,接着下了一個重大的決定:“聽雨,我決定聘請龍小樂到書院任教。”