問題由來:
中國古代《孫子算經》共三卷,成書大約在公元5世紀。這本書淺顯易懂,有許多有趣的算術題,比如“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?
"雞兔同籠"是中國古代著名的數學題,在人教版四年級數學中是的一個學習重點,許多小學算術應用題都可以轉化成這類問題,或者用解它的典型解法--"假設法"來求解。
在小學奧數的一些書籍中,給出了"雞兔同籠"問題的公式,應對不同的情況使用不同公式來解決,這些公式也是根據方程推出來的,小學六年級學生可以重溫這個知識點,真正梳理一下這裡的解題思路,清楚這些公式的來龍去脈,以便我們後面更好地學習其他應用題。
例題:雞兔在一個籠子裡,從上面數有35個頭,從下面數有94隻腳。問籠中各有多少隻雞和兔?
【一題多解】
★ 第一種思考:
用假設法:
① 假設籠子裡全部是雞,就是兔子變成了雞,那麼籠子裡就有35隻雞,對應的就是2×35=70隻腳。
現在籠子裡總共有94隻腳,
多了94 - 70 = 24隻腳,
為什麼會多24隻腳呢?
因為籠子裡不可能全部是雞,肯定是有兔子,因為一隻兔子比一隻雞多兩隻腳。
現在放進去一隻兔子,拿出一隻雞,那麼籠子裡就會在70隻腳的基礎上多2隻腳。
現在籠子裡多了24隻腳,意思就是放入24÷2=12隻兔子。
雞數:35 - 12 = 23(隻)
上面是通過假設籠子裡全部是雞,再通過腳數的變化來解題的,如果假設籠子裡全部是兔子行不行呢?可以的,仍然用假設法,道理也是一樣的。
② 假設籠子裡全部是兔子,就是籠子裡的雞都變成兔子,那麼籠子裡就有35隻兔子,對應的就是4×35=140隻腳。
現在籠子裡總共有94隻腳,
差了140 - 94 = 46隻腳,
為什麼差46隻腳呢?
一隻雞變成兔子,就差了4 - 2 = 2隻腳,
差46隻腳,意思就是46 ÷ 2 = 23隻雞變成了兔子,
兔子數:35 - 23 = 12(隻)
★ 第二種思考:
上面的兩種思考方法是可以理解為先從上面看,即先确定頭數,然後根據下面的腳數來調整雞和兔的數量,直到達到正确合理的值,同時滿足兩個條件:從上面看頭數為35,從下面看腳數為94,從而求出實際的值。
先從下面的腳數來思考也是一樣的。
③ 比如,下面總共有94隻腳,我們假設全部是雞,每隻雞有2隻腳,那麼應該就有94÷2=47隻雞,可是實際上總共最多也就35隻雞(題目條件:從上面看總共35頭)。
那麼,可以來置換,在保證腳數不變的情況下,減少頭數。
注意:換的目的就是要保證從下面看腳數是94,從上面看頭數是35。
開始換,怎麼換呢?
一隻兔子4隻腳,相當于2隻雞的腳數。
也就是說,每次拿出2隻雞,換進去1隻兔子,可以保證腳數是不變的,是94,而從上面看,頭數就減少了1隻。
要換多少隻雞呢?
要拿走(47 - 35)×2 = 24隻雞,換進去24÷2=12隻兔子。
這樣,從上面看就是35頭,從下面看是94隻腳。
(
假如上面不好理解的話,用方程就清楚多了。
假設要換走K隻雞,那麼沒有換走的雞加上換進來的兔子的總數就是35,也就是
47 - K K÷2 = 35
K = 24,也就是換進來12隻兔子了。
)
好了,我們這裡是先從腳數為94然後再假設全部是雞來思考的,如果假設全部是兔子行不行呢?94÷4是除不盡的,怎麼思考呢?
★ 第三種思考:
基于同樣的運算,但邏輯不同。
④ 比如,按腳法。
從上面看35頭,對應的如果是雞,應該是35×2=70隻腳,現在還差94-70=24隻腳。
那麼就應該把24隻腳按到雞上,每隻雞按2隻的話雞就變成了兔子。
按24÷2=12隻,所以有12隻雞變成了兔子,雞數:35-12=23(隻)。
⑤ 再比如:擡腳法。
從上面看35頭,裡面混着雞和兔子,每隻都擡2隻腳,那麼地上就站了94-35÷=24隻腳,這些腳沒有雞了,因為每隻雞都隻有兩隻腳,隻剩下兔子的腳了,有多少隻呢?
24÷2=12(隻),雞數:35-12=23(隻)。
上面的幾種思考主要應用的算術思維來做的,下面我們看看方程的解法。
★ 第四種思考:
⑥ 假如我們設雞數為K,那麼
從上面看,兔子的頭數應該是35 - K。
從下面看,兔子的頭數應該是(94 - 2×K)÷4
這兩個數字應該是相等的,也就是
35 - K = (94 - 2×K)÷4
解得 K=23
雞數為23,兔數為35 - K =12
在《方程①》專輯裡,我們說過,二元一次方程組,都可以劃歸為一元一次方程。
所以,這裡設置兩個未知數也是可以的。
假設雞數為X,兔數為Y。
從上面看,頭數為35,也就是
X Y=35
從下面看,腳數為94,也就是
2X 4Y=94
然後解這樣和上面的本質是一樣的。
最開始的時候我們講過表格法,還有其他的解法,這裡就不再一一列舉。
很多人對擡腳法津津樂道甚至謂之神奇:
你知道嗎?【擡腳法】應用的也是方程法,我們來分析:
“讓雞和兔子同時擡兩條腿”, ①×2 ==> 2×X 2×Y=2×35=70
“籠子裡剩餘94-35×2=24條腿”, ② - ① ==> 2×Y=95-70=24
“這些腿是兔子的,每隻兔子剩餘2條腿,那麼就有12隻兔子” ==> Y=24÷2=12
還會覺得【擡腳法】神奇嗎?!
在你領悟到這些後,無論試題怎麼變化,甚至其他類似的題目,你都可以用“【擡腳法】”來展示“神奇”,當然也不一定擡腳了,可能是其他的動作,但你對更明白其中的道理,因為知道根(原理)在方程上。
下面我們看看雞兔同籠問題的變化題型。
【一題多變】
變化題1:條件變化①
雞兔在一個籠子裡,從上面數有35個頭,兔子的腳數比雞的腳數多2隻。問籠中各有多少隻雞和兔?
變化題2:條件變化②
雞兔在一個籠子裡,雞頭比兔子頭多11個,從下面數有94隻腳。問籠中各有多少隻雞和兔?
變化題3:多種動物問題
例題:有雞、兔、鴨三種動物共42隻,共有腿108條,其中雞比兔子多11頭,問鴨多少隻?
變化題4:數錢币問題
例題:已知2元和5元的紙币共18張,總共69元,問2元紙币和5元紙币各多少張?
變化題5:種樹問題
例題:五小的師生共35人植樹,已知學生每人種樹2顆,老師每人種樹4顆,師生共植樹94顆,問老師和學生各多少人?
變化題6:買水果問題
例題:小明去買蘋果和梨子,第一次買了一斤蘋果和一斤梨子花了35元,第二次買了2斤蘋果和4斤梨子花了94元,問蘋果和梨子各多少錢一斤?
變化題7:行程問題
例題:小明和小宋分别騎自行車從相距94公裡的兩地相向而行,他們兩個的速度和是35公裡/小時,在他們相遇時小明騎了2個小時,小宋騎了4個小時,問小明和小宋的速度各是多少公裡/小時?
變化題8:乘船分配問題
例題:五小老師帶學生共94人去劃船,已知小船每船坐2人,大船每船坐4人,大船和小船共35隻,問大船和小船各多少隻?
變化題9:比賽問題
例題:體育館共94人進行乒乓球比賽,問單打和雙打的球台各多少張?
變化題10:面積問題
例題:已知長方形ABCD和長方形DEGH的面積之和為94,AD DE=35,AB=2,GE=4,求AD和DE的長。
還可以變化出其他的一些應用題,看生活中遇到的的具體問題,比如住宿問題(2人間、4人間)、運輸問題(小車運2噸,大車運4噸)、三輪車與汽車的個數等等,看你的思考了。
【多題一解】
變換題型4~10都基于下面的方程組:
X Y=35
2X 4Y=94
也就是說,變換題型44~10的解法完全一樣。
由此可以理解,基于相同的數學模型,當然解法是一樣的了。
進一步說,基于相似的數學模型,解法也是相似的。
明白了這一點,逆向思維一下,嘗試着根據下面的方程組來出應用題:
第一組方程:
2X 3Y=31
5X 7Y=75
第二組方程:
2X 3Y=31
5X-7Y=5
最後,我們稍微深入思考一下,為什麼用方程來解可以變換出那麼多的解法和題型?
【競賽真題】
1、有蜘蛛、蜻蜓、蟬三種動物共18隻,共有腿118條,翅膀20對(蜘蛛8條腿;蜻蜓6條腿,2對翅膀;蟬6條腿,1對翅膀),問蜻蜓多少隻?
(北京市“迎春杯”競賽試題)
2、圍棋24元一副,象棋18元一副,用300元恰好可以購買兩種棋共14副,其中象棋多少副?
(2015年希望杯數學競賽四年級第2試)
3、一隊獵手一隊狗,兩隊并着一起走,數頭一共一百六,數腳一共三百九,則有多少名獵手和多少隻狗?
(2007年希望杯數學競賽四年級第1試)
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