中國的古算書《孫子算經》中有一個非常有名的數學問題——"雞兔同籠"問題:
今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足。問雉兔各幾何。
意思是:在一個籠子裡有若幹隻雞和兔,從上面看有三十五個頭,從下面看有九十四隻腳,問籠中雞和兔各有多少隻?
《孫子算經》中給出的解法是:腳數的1/2減頭數(94/2-35=12)為兔數,頭數減兔數(35-12=23)為雞數。
這種解法乍一看,不知道是什麼意思,為什麼要這樣解答。但是,結合現在的列方程方法,可以看出,其實這和列方程解法是同一個意思。
該題用列方程方法解答,如下圖。
在列方程解法中,⑵式減⑴式可得
即
這和"腳數的1/2減頭數即為兔數"意思一樣,
代入方程⑴又得
這和"頭數減兔數即為雞數"意思一樣。
"雞兔同籠"問題,還一個有趣的解法——"擡腳法":
意思:讓雞和兔子同時擡起2隻腳(雞的腳數)後,這時從下面看,籠子裡隻剩下兔子的腳(此時一隻兔2隻腳),剩下的腳數為"總腳數-2×總頭數",剩下的腳數除以2就是兔的隻數。
兔的隻數=(94-35×2)÷2=12(隻)
雞的隻數=35-12=23(隻)
雞兔同籠問題,還可以用"假設法"來解答。
1、假設籠子中全是雞:
因為共有35個頭,則雞的腳數為2×35=70(隻),
這樣,雞的腳數比總腳數少94-70=24(隻),
而一隻兔子比一隻雞多的腳數為4-2=2(隻),
故少了的24隻腳可用兔子來增加,可得
兔子的隻數為24÷2=12 (隻),
雞的隻數為35-12=23(隻)。
2、或者假設籠子中全是兔子:
因為共有35個頭,則兔的腳數為4×35=140(隻),
這樣,兔的腳數比總腳數多140-94=46(隻),
而一隻雞比一隻兔子少的腳數為4-2=2(隻),
故多了的46隻腳可用雞來減少,可得
雞的隻數為46÷2=23(隻),
兔子的隻數為35-23=12(隻)。
"雞兔同籠"問題的解法多種多樣,除了上面的二元一次方程法、擡腳法、假設法,還有一元一次方程法、公式法等解法,就不一一贅述了。
總結一些公式:
公式1:
雞的隻數=(兔的腳數×總隻數-總腳數)÷(兔的腳數-雞的腳數)
兔的隻數=總隻數-雞的隻數
公式2:
兔的隻數=(總腳數-雞的腳數×總隻數)÷(兔的腳數-雞的腳數)
雞的隻數=總隻數-兔的隻數
公式3:
兔的隻數=總腳數÷2-總頭數
雞的隻數=總隻數-兔的隻數
…………
"雞兔同籠"問題可演變成其它各種問題,這也是小學奧數的常見題型,如:
蜻蜓有6條腿、2對翅膀,蟬有6條腿、1對翅膀,蜘蛛有8條腿,無翅膀。已知蜻蜓、蟬、蜘蛛三種動物共有25隻,腿共有170條,翅膀共有22對,求三種動物各有多少隻?
先用"擡腳法":
讓所有動物各擡起6條腿後,隻剩下蜘蛛的腿,有170-6×25=20隻,
此時一隻蜘蛛2隻腿,故蜘蛛有20÷2=10隻。
這時題目就轉化為:蜻蜓、蟬共15隻,腿有90隻,翅膀有22對,求蜻蜓、蟬各多少隻?
再用"假設法":
假設全部是蜻蜓,
蜻蜓翅膀數為2×15=30(隻),
蜻蜓翅膀數比總翅膀數多了30-22=8(隻),
蟬的翅膀數比蜻蜓少2-1=1(隻),
多的翅膀數8可用蟬來減少,蟬的隻數為8÷1=8(隻),
蜻蜓的隻數為15-8=7(隻),
故蜻蜓、蟬、蜘蛛分别為7、8、10隻。
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