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雞兔同籠的巧妙解法教程口訣

生活 更新时间:2024-12-26 17:23:12

雞兔同籠問題是小學階段非常經典的數學問題,可以這麼說,所有的小學生都學習過或見識過雞兔同籠問題,而且有不少學生還為此吃盡了苦頭。為什麼雞兔同籠問題在中國這麼“流行”呢?因為這個問題本身就是我們中國人提出來的。

友情提示,本篇文章約6000字,全文閱讀約12分鐘。建議收藏起來,這篇文章讀後,孩子一定能搞定基礎的雞兔同籠問題。

我翻閱了一下中國古代的數學書籍《孫子算經》,裡面就有關于雞兔同籠問題的描述,在《孫子算經》裡,雞兔同籠問題被叫做雉兔同籠問題,原文是:今有雉、兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足。問:雉、兔各幾何?翻譯一下就是:雞、兔在同一個籠子裡,上面有35個頭,下面有94隻腳。問:雞、兔各多少隻?

雞兔同籠的巧妙解法教程口訣(雞兔同籠解法全集)1

為什麼這道題這麼經典,竟然被收錄到《孫子算經》裡面,就是因為這裡面涉及到兩種動物,兩種動物的腳數不相同,需要通過假設、利用想象來進行求解,非常有利于訓練學生的思維能力。

實際上,雞兔同籠的解決方法非常多,我自己就總結了十幾種,當然,大家不需要記住每種做法,事實上,有的做法也不見得是非常适合,隻是用于拓展一下大家的思路,給出另類的解決方案,供大家學習參考。

下面我就把這些解法一一列出,快去找尋适合你的那種解題方法吧!

經典解法一:先易後難列表法

先介紹一種最最基礎的做法,這種做法看起來比較“笨”,但是卻有它的優點,具體的解決辦法就是一個一個的數,一個一個地試。

首先列一個表格,在表格中可以看到,雞和兔子的腳數不同,所以,對于不同隻數的雞和兔子,雖然它們的總數相等(都等于35隻),但是腳數是變化的,我們将不同組合下的雞和兔子的腳數分别列出來,以表格的形式展示如下:

35

34

33

32

31

30

……

23

0

1

2

3

4

5

……

12

總腳數

70

72

74

76

78

80

94

列表的時候,我們先假設雞有35隻,那麼兔子就隻能是0隻,這樣就算出了總的腳數,然後将雞的隻數遞減,兔子的隻數遞增,依次計算出總的腳數,最終能夠計算出當雞有23隻,兔子有12隻時,總腳數等于94隻,符合題目中的條件,進而得到最終的結果。

實際上,在填寫表格的時候,也不需要完全把所有的結果都計算出來,隻需要填寫幾個空格,細心的同學通過觀察數字的變化規律,就可以很輕松的判斷出雞和兔子的隻數了。

很多學生和家長對這種方法不屑一顧,覺得這種方法既笨拙又麻煩,我并不這麼認為,其實,對于小學低年級的學生而言,這種方法我倒是認為是最值得推薦的方法,因為在制作表格的過程中,學生需要自主地去探索雞、兔在數量變化的時候,總腳數的變化特點,通過動手繪制以及用眼觀察,分析比較得出,由于兔子的腳比雞多兩隻,所以當雞數少1隻,兔數多1隻的時候,總腳數會增加2隻的規律性認識。而這正是培養學生探索精神,提升學生數學思維的重要途徑。

經典解法二:靈機一動假設法

雞兔同籠的解法中,我個人最喜歡的同時也是最推薦學生使用的就是假設法,因為假設法幾乎能夠解決所有類型的雞兔同籠問題,即使題目進行了很大的改編和變形,假設法都能有效的對題目進行解析,當然,對于一些變形的雞兔同籠問題,用假設法會比較燒腦。在實際應用中,假設法幾乎是最經典,最有效率的一種方法,學生運用假設,将不同的情形(雞和兔子的腳數不同)轉化成相同的情形,有利于簡化問題,理清思路

雞兔同籠問題的難點就在于每隻雞和每隻兔子的腳數是不同的,這是問題的難點,但也是解決問題的關鍵點或者說是突破口,假設雞和兔子的腳數相同,那麼,題目就會大大簡化,将複雜問題簡單化,是解決數學問題的常見思路。

假設一:所有兔子都站起來,藏起2隻腳。這樣的話,每隻雞和每隻兔子的腳數就相等了,都是2隻,在這種情況下,一共有35個頭,也就是說一共有35隻動物,每個動物有2隻腳,那麼總的腳數=35×2=70隻,這比題目給出的94隻腳少了24隻,想一想為什麼少了?因為每隻兔子都站了起來,收起了2隻腳,一隻兔子少2隻腳,一共少了24隻腳,所以一共有24÷2=12隻兔子,再用35-12=23就是雞的數量。

雞兔同籠的巧妙解法教程口訣(雞兔同籠解法全集)2

假設二:我們也可以把雞假設成兔子,此時,所有雞增加2隻腳。這樣的話,每隻雞和每隻兔子的腳數就相等了,(都是4隻),在這種情況下,一共有35個頭,也就是說一共有35隻動物,每個動物有4隻腳,那麼總的腳數=35×4=140隻,這比題目給出的94隻腳多了46隻,想一想為什麼這次腳又多了呢?因為每隻雞都多了2隻腳,一隻雞多2隻腳,一共多了46隻腳,所以一共有46÷2=23隻雞,再用35-23=12就是兔子的數量。

實際上,假設法不僅能做出經典的雞兔同籠問題,對于一些雞兔同籠變形題,包括分組法解決的雞兔同籠問題,都能很好地解決,大家要不斷地用假設法去嘗試解決這類問題。

經典解法三:公平交換代換法

實際上,我們還可以用一二年級時學到的變量代換的方法求解雞兔同籠問題。用紅圓圈代表雞,用藍圓圈代表兔子。根據題意,我們可以列出下面的算式:

雞兔同籠的巧妙解法教程口訣(雞兔同籠解法全集)3

這種方法也是我非常推薦的,因為這種方法雖然隻是用到了一二年級的知識,但實質上卻是方程思想的初步應用,是設未知數求解問題的雛形,在這道題中,我們分别用紅圈和藍圈代表雞和兔子,本質上就是一種數學抽象,對提升學生的分析歸納問題能力有非常好的作用和效果。

當然,這種做法對四年級以下的學生來說,聽是能聽懂的,但讓他們再做一次恐怕有些難度,因為這種做法的實質是方程解法,隻不過用符号代替了x、y,對低年級的學生來說是有一定難度的。

我比較建議家長用這種方法嘗試給孩子講一下,看看孩子的反應,也看看孩子在今後遇到雞兔同籠問題時,會采用哪一種方法,可以據此做一個對孩子理解力的初步判斷,如果他仍然願意并能夠使用這種方法解決雞兔同籠問題,那我覺得是可以提前給他講講方程的。

經典解法四:一目了然圖形法

雞兔同籠問題當然還可以采用圖形的方法來解決,比如,下面我先用線段表示雞和兔,藍色的線段代表雞的隻數,紅色線段代表兔的隻數。

雞兔同籠的巧妙解法教程口訣(雞兔同籠解法全集)4

我們知道,一隻雞2隻腳,一隻兔子4隻腳,我們在上圖的基礎上,向外拓展一下,形成下面的圖形。

雞兔同籠的巧妙解法教程口訣(雞兔同籠解法全集)5

可見,藍色區域的面積等于雞×2,即雞的腳數,紅色區域的面積等于兔×4,即兔子的腳數。

這裡邊有一個條件我們不要忽略了,那就是雞和兔子的數量一共是35隻。這樣我們就可以構建出下面的圖形。

雞兔同籠的巧妙解法教程口訣(雞兔同籠解法全集)6

從上圖中可以計算出35×4=140,是整個圖形的面積,從上面的分析中可以知道,多出來的陰影部分面積應該等于140-94=46,而這個長方形的寬=4-2=2,那麼長就應該等于46÷2=23,也就是雞的數量,進而我們可以得出兔子的數量是35-23=12隻。

這種方法也是我比較推薦的,并不是說它計算得有多麼快,多麼便捷,而是說這種方法為我們拓寬了求解雞兔同籠問題的視野,使我們從呆闆單一的數字運算中,愉快地過渡到圖形的世界之中,對于啟發學生的數形結合思想,激發學生的創造力非常有幫助。

說到這裡我要提醒一下家長,我用面積的方法來講,家長們應該能看懂,但實際上,三年級的學生,如果按照課本的知識點講解進度來說,這種方法可能是他聽不懂的,當然,也有部分學生能聽懂。

這種方法的表現是數形結合,實質是面積概念中的這個“積”的應用,所謂的積就是兩個數相乘,從算式來看,就是35×4,從圖形來看,就是長35,寬4的一個長方形的圖形面積,顯然,我們可以用圖形的面積來代表兩個數的乘積,這種思路會不會啟發學生去解決行程問題,濃度問題,工程問題呢?

經典解法五:簡單粗暴設x

設雞有x隻,因為雞和兔子一共有35隻,那麼兔子就有35-x隻,根據題意,一隻雞2隻腳,所以雞的腳數是2x隻,一隻兔子4隻腳,所以兔子的腳數是4×(35-x),我們知道總腳數是94隻,所以可以列出下面的算式:

2x (35-x)×4=94,解出x=23,即雞有23隻,所以兔子是12隻。

對于高年級的學生,我是非常推薦用這種方法解題的,可以這麼說,對于高年級的學生,設未知數的方法是首選的方法。因為設未知數列方程的方法既是最快的又是最簡潔的,長期運用方程思想求解實際問題,對于提升學生的問題抽象能力有非常大的幫助。不過對于低年級的學生,我還是覺得應該慎重地向他們講述此種方法,因為過早的學習方程解法,一方面對于低年級的學生來說,他們的認知水平有限,會造成他們的認知困擾,就像上面介紹的等量代換的方法一樣,孩子能聽懂,但自己動手做不出來。另一方面,如果他們能夠理解并熟練掌握此種方法,一定會放棄其他的方法,這對于培養他們的探索能力、數形結合能力、分析歸納能力來說,簡直就是個災難!

經典接法六:二元一次方程組

好吧,我承認用二元一次方程組來解雞兔同籠問題有點兒小題大做了,但這确實也是一種比較好的方法。

設雞有x隻,兔子有y隻,那麼根據題意,我們可以列出下面的方程組:

x y=35 ①

2x 4y=94 ②

把第一個式子左右都乘以2,得到2x 2y=70 ③

再用②-③,得到2y=24,進而求得y=12,即兔子有12隻,雞有35-12=23隻。

這種方法确實是簡單粗暴,但問題是很多學生掌握不了,确實有他的局限性,對學有餘力的學生,理解能力較強的學生,可以嘗試講這種方法。

經典解法七:圖解法求解二元一次方程組

剛才提到了可以用二元一次方程組求解這類雞兔同籠問題,很多同學可能會感到比較陌生,這裡,我再介紹一種用作圖的方法,解決二元一次方程組,看看同學們是否能夠理解。

同樣還是設雞有x隻,兔子有y隻,那麼根據題意,我們可以列出下面的方程組:

x y=35 ①

2x 4y=94 ②

到這一步我們要開始變形了,用②÷①,得到

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也就是平均每隻動物有

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隻腳。

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從圖中課件,矩形ABMP是雞兔的總腳數94,與矩形ACDE(雞的腳數)和矩形CBFG(兔的腳數)的和相等,那麼,矩形PQDE的面積就應該等于矩形GFMQ的面積。

這樣,就有

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所以

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結合

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得到

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嚴格上說,這裡的

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孕育着混合物加權平均的思想!

經典解法八:可愛乖萌的金雞獨立法

一隻雞2隻腳,一隻兔子4隻腳,我們讓它們的腳數都減少一半,也就是讓雞單腳着地,來一個金雞獨立,讓兔子前肢收齊,兩個後腿撐地,像下圖那樣。

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這時,它們總的腳數應該是最初時的一半,即94÷2=47隻。我們注意觀察一下,此時,一隻雞有1隻腳,頭腳是一一對應的,一隻兔子有2隻腳,每隻兔子的腳數比頭數多1個。現在的情況是一共35個頭,46隻腳,雞是頭腳一一對應是不多的,那麼多出來的腳都是兔子的,所以有兔子47-35=12隻,知道了兔子的隻數,很容易就算出雞的隻數是23隻了。

這種方法從表面上看和假設法十分相似,但如果你仔細分析後就會發現,這種方法的妙處在于通過金雞獨立,雞的頭數和腳數一一對應了,一個頭對應一隻腳,那麼多出來的腳就是兔子的了。因此,這種方法告訴我們一種解題思路:将其中一個動物的頭腳數做到一比一,這樣,總腳數與總頭數之差就是另一個動物的腳數與頭數之差,在這種情況下,問題得到了簡化,直接可以算出另一個動物的隻數。

經典解法九:滑稽搞笑的吹哨法

聽口令:擡起一隻腳!這時,雞展示了它金雞獨立的功夫,兔子則蹑手蹑腳地擡起了一隻腳。

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此時,每個動物都少了一隻腳,一共有35個動物,就是少了35隻腳,現在的總腳數是94-35=59隻。聽口令:再擡起一隻腳!這時,雞整個蹲了下來,兔子則是兩隻後腿着地,如圖所示:

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此時,總腳數=59-35=24,注意觀察我們發現,雞已經沒有腳了,也就是說剩下的24隻腳都是兔子的,我們看圖,現在的兔子有2隻腳,一共24隻腳,那麼兔子就應該有24÷2=12隻,那麼,雞就是35-12=23隻。

對這種解法,我隻能說I服了U。這種解法的妙處就在于通過兩次吹哨,把雞的腿變沒了,徹底把題目簡化成兔子的頭腳問題,這種思路非常值得大家學習,如果孩子對雞兔同籠問題感興趣,我倒是建議家長可以嘗試給孩子講講這種方法,激發他們繼續探索解題方法的熱情。

這種方法和假設法是有區别的,實際上,和上面提到的金雞獨立法也有區别,請同學們認真思考這三種方法的區别到底在什麼地方。

經典解法十:插翅難飛法

一隻雞2隻腳,一隻兔子4隻腳,但是雞會飛啊,來一個大鵬展翅。

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​這個時候我們再來看看,一隻雞2腳2翅,也算是湊足了四肢了,這樣,35個動物,每個動物都是四肢,一共有35×4=140,比題目中的94隻腳多了46,這46就是展開的翅膀,我們知道一隻雞2隻翅膀,所以46隻翅膀就是46÷2=23隻雞,兔子就是35-23=12隻。

這種解法本質上是假設法的一種變形,假設所有的動物都是兔子,都有四隻腳(此方法認為是2腳2翅膀),然後運用假設法把題目做出來。不過,這種方法和假設法不同之處,在于運用了圖形和想象,這樣,有助于學生更好地理解。和上面介紹的吹哨法有異曲同工之妙。

經典解法十一:調轉乾坤平均法

出于對求解題目計算的簡化,我們把題目稍作修改,雞兔共有20個頭,共有50隻腳。我們來看如何用平均法求解。

一隻雞2隻腳,一隻兔子4隻腳,那麼它們混合在一起,平均一個動物的腳數應該是大于2小于4的。從題目中我們可以看出,20個頭,50隻腳,平均下來一個動物2.5隻腳(這是什麼怪物?!)我們用線來表示如下:

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我們把一隻雞2隻腳,一隻兔子4隻腳也标記在線上。

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從上圖中可以看出,一隻兔子的腳數比平均數多了1.5隻,一隻雞的腳數比平均數少了0.5隻,我們可以這麼理解,一隻兔子比平均數多出的1.5隻腳,需要3隻雞來“拉平”,即一隻兔子配3隻雞,可以配出2.5隻腳的效果,這樣,我們把動物一共分成4份,雞占了3份,兔子占了1份。雞就是20×¾=15隻,兔子就是20×¼=5隻。

對于學有餘力的同學,極力推薦用這種方法思考雞兔同籠問題。因為這種方法把雞兔同籠問題和平均數問題聯系在一起,對于提高對平均數的理解大有好處。不過這種方法由于涉及到各項占比的情況,所以對題目中數字的要求較高,計算的時候需要格外注意。

這種方法我覺得至少要等到孩子四年級下學期才能講給孩子聽,否則,無論是平均數的理解,還是所謂的占比(比和比例都是五年級下或者六年級的内容了),他聽起來都會很吃力,當然,如果孩子很聰明,也有三年級的孩子能夠聽懂這種方法,甚至習慣于用這樣的方法來解題的。

經典解法十二:

其實,這道題還可以這樣考慮,既然雞、兔的總頭數是35,如果能求出雞兔頭數之差,把問題轉化成和差問題,再利用和差公式就很容易算出兩種動物的隻數了。

如下圖所示,設雞有x隻,有2x隻腳(藍色矩形),兔子有y隻,有4y隻腳(黃色矩形)。那麼,兩個藍色矩形與兩個黃色矩形一起,拼成了一個大的正方形ABCD,中間則形成一個中空的矩形PQMN。

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矩形ABCD的面積是:

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它等于兩個藍色矩形的面積加上兩個黃色矩形面積,再加上中間中空的白色矩形PQMN的面積。

因此,有:

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再利用和差公式,很容易求出

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我是優博數學,中科院理學博士,關注我帶給你更多學習方法和解題思路方面的幹貨内容。

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