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數學模型簡單實例

教育 更新时间:2025-01-21 18:56:33

數學模型簡單實例(小學數學建模002雞兔同籠模型)1

孫子算經

記載了這樣一個有趣的問題: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:有若幹隻雞兔同在一個籠子裡,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?

這就是我國最古老的雞兔同籠問題!

我們知道雞兔同籠問題有公式:

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= (總腳數 - 雞的腳數 × 總隻數)÷(兔的腳數 - 雞的腳數)

其中,兔的腳數為4,雞的腳數為2,這是已知常識。

當然,孩子記住公式,要解答上面的題目,是沒有問題的

即:雞的隻數=(4×35-94)÷2=23(隻)(注釋:也可以先算兔的隻數)

所以,兔子=35-23=12(隻)(注釋:然後用總數減去兔子數得出雞數)

例題:現在,大家再來看看其他一些問題

一、育才小學四年級舉行數學競賽,共20道題,做對一題得5分,不做得0分,做錯一題倒扣2分。

問:①小明每道題都做了,卻隻得了58分,他做錯了幾題,做對了幾題?

②小強得了64分,他做錯的題和沒做的題一樣多,小強做對了幾道題?

二、某零件加工廠按照工人完成的合格零件和不合格零件支付工資,工人每做出一個合格零件就能得到工資10元,每做一個不合格零件将被扣除5元,已知某人一天共做了12個零件,得工資90元,那麼他在這一天做了多少個不合格零件?

三、有蜘蛛、蜻蜓和蟬三種動物共23隻。蜘蛛有8條腿但沒有翅膀,蜻蜓有6條腿和2對翅膀,蟬有6條腿和1對翅膀,三種動物一共有160條腿、20對翅膀。請問:三種動物各有多少隻?

……

有太多的這類問題,數不勝數,如果孩子隻是記住雞兔同籠的公式,讓他套其他的問題,孩子甚至都分不清哪是雞,哪是兔,哪是雞腿和兔腿了!哈哈!!!

所以,要想遇到這類問題,都能從容應對,順利解答。必須要讓孩子弄明白雞兔同籠問題的本質,通過本質發現規律,利用規律解答問題。這樣一個過程,就是鍛煉邏輯思維能力的過程,是數學建模的過程。

雞兔同籠模型

雞兔同籠問題的本質有哪些

1、固定量:雞和兔的頭都是一樣的,都是1個,所以,雞和兔的頭總數就是雞兔總數。

2、等差量:兔有4條腿,雞2條腿,1隻兔比雞的腿多2,2隻多4……

所以,問題的本質是,兔和雞的腿相差2,這個等差量會造成,總腿數量随着雞兔各自數量的變化而有規律的變化;而雞兔的頭相差0,總頭數量随着雞兔各自數量的變化而沒有變化(後者說變化是0),是固定的。

即、每多1隻雞,總腿數少2;那麼,全是雞,總腿數會變少,少多少呢?就是多出來的雞數(兔子變得,也就是兔子的數量)×2;

每多1隻兔,總腿數多2;那麼,全是兔,總腿數也變多,多多少呢?就是多出來的兔數(雞變的,也就是雞的數量)×2;

每多1隻雞或兔,總頭數不變;

所以,再來解答孫子算經,便是

共35個頭,即,兔子數 雞數=35,

全是雞,應該是35×2=70(隻)腿,比題目腿總數94,減少了24條腿,是兔子變的。

所以兔子數量=24÷2=12(隻)

所以,解答雞兔同籠類似的問題,關鍵便是找到問題中的固定量,等差量,通過對固定量的改變,找到總量變化與等差量的關系。

利用上述模型的本質規律,我們再來解答例題三

有蜘蛛、蜻蜓和蟬三種動物共23隻。蜘蛛有8條腿但沒有翅膀,蜻蜓有6條腿和2對翅膀,蟬有6條腿和1對翅膀,三種動物一共有160條腿、20對翅膀。請問:三種動物各有多少隻?

1、題目中,固定量是什麼,三個物種的總量是23隻固定;蜻蜓和蟬的腿,都是6條固定,把它們放一起,和蜘蛛的腿8條,就形成了一個固定的腿的等差量2

所以,23隻全是蜻蜓和蟬,應該是23×6=138(條)腿,

腿的總量變化為:160-138=22(條),這是蜘蛛變成蜻蜓和蟬,而造成的

1隻蜘蛛變成蜻蜓或蟬,多2條腿,共需要多22條腿,

所以,22÷2=11,便是蜘蛛的數量。

2、蜻蜓和蟬共12隻,他們腿一樣多,即腿的等差為0,但翅膀不一樣,翅膀等差為1

所以,全是蜻蜓,翅膀應該是,12×2=24(對)翅膀,比題目中20多4,多出的4對翅膀總量,是通過把蟬變成蜻蜓而來的。

即,蟬的數量=4÷1=4(隻)

最後,如果嚴格把雞兔同籠及類似問題進行數學建模,就是如下圖二元線性方程即二元一次方程組,如果暫時孩子還沒學到未知數和方程,可以先不教。先教會孩子找題目中固定量與變量,及他們之間的關系。為後面學習方程及方程組打好基礎。

數學模型簡單實例(小學數學建模002雞兔同籠模型)2

解應用題,難點不是解方程,而是根據題目中的固定量與變量,結合給出的條件,找到變化規律,即列出方程或方程組,這便是初步的數學建模過程。

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