數學中如何解雞鼠同籠問題

來源:文萃谷 1.99W

一、雞兔同籠問題

數學中如何解雞鼠同籠問題

1 籠中有若干只雞和兔,它們共有50個頭和140只腳,問雞兔各有多少隻?

解法1 假設法

假設一個未知數是已知的,比如假定50個頭全是兔,則共有腳(4×50=)200(只),這與題中已知140只不符,多出(200-140=)60(只),多的原因是雞當兔後每隻雞多算了2只腳,所以雞的只數是(60÷2=)30(只),則兔的只數為(50-30=)20(只)。

這種解法,思路清晰,但較複雜,不便操作。能不能形象地畫個圖呢?讓我們試試。

解法2 圖形法

從圖中看ACDF的面積=4×50=200(只腳),比實際多出GHEF的面積=200-140=60(只腳),AB=GH=60÷2=30(只雞),BC=AC-AB=50-30=20(只兔)

解法2比解法1高級,算理是一樣的。這裏答案是圖上算出的,顯然這兩種解法都要用紙和筆。不用紙和筆肯定是用口訣或易記的公式,這是老公公的傳家寶。

解法3 公式法

老公公講:只要用哨子一吹,並喊一聲口令:“全體肅立”。這時每隻雞呈金雞獨立之狀,每隻兔呈玉兔拜月狀,着地的腳數之和有(140÷2=)70(只),其中雞的頭數與腳數相等,由於每隻兔的腳比頭數多1,因此兔的頭數為(70-50=)20(個),即兔有20只,則雞有(50-20=)30(只)。這個故事實際上老公公用瞭如下的公式。

腳數和÷2-頭數和=兔子數。

小孫子們聽了興趣為之大增,紛紛叫老公公再出幾道題。老公公又出了

(1)30個頭,80只腳……。(兔10,雞20)。

(2)100只腳,40個頭……。(兔10,雞30)。

(3)80個頭,200只腳……。(兔20,雞60)

小孫子們個個都愉快地答出來了。

這個公式簡潔好用,它是祖代傳下來的還是老公公想出來的呢?我們中華文化博大精深,這兩種可能性都是有的。這個公式是碰巧做對還是符合算理的 呢?這是十分重要的。數學家高斯説過:“數學中許多方法與定理是靠歸納發現的,證明只是補行的手續而已。”現在我們就來補行這個手續。

2雞頭=雞腳。

4兔頭=兔腳。

得:兔腳+雞腳=2雞頭+4兔頭

=2(雞頭+2兔頭)。

這就證明了老公公歸納的公式。

説到雞兔同籠問題,常常大家精神就緊張起來,以為是難題來了。現在掌握了規律其實不難,所以凡事都應去摸索規律,照規律辦事。

雞兔同籠問題在民間是當故事講的,有沒有實際價值呢?我們再來看下面的問題。

二、郵票問題

2 買3角與5角的郵票共24張,總值4.6元,問兩種郵票各買了幾張?

解這道題當然可以用假設法和圖形法,但用什麼樣的公式呢?美國數學教育家C?波利亞説:“……不論初等數學、高等數學中的發現……特別是不能沒有類比。”用類比很容易發現這個公式是:郵

設3角郵票為A1張,價值A2角;

5角郵票為B1張,價值B2角。

説明數量關係與雞兔同籠問題相一致。

又3A1=A2,5B1=B2。

得:A2+B2=3A1+5B1,

這就與例1的公式相類似,很容易將這個公式翻譯成語言陳述,大家試

(24-12=)12(張)。

如果你認為這個公式不太好記,就不妨用圖來解。

(24×5-96)÷2=12(張、3角)

24-12=12

所以解題方法的選用常常是根據具體情況而定的。

再試試

(1)6角與8角的郵票共18張,總價12.4元,問兩種郵票各幾張?(10,8)

(2)3角與8角的郵票共100張,總價50元,問兩種郵票各幾張?(60,40)

三、植樹問題

3 一次植樹活動,規定大樹每人種2棵,小樹每人種4棵,全班50人種樹140棵,問種這兩種樹的各有多少人?

這道題可用例1的`公式很快解得種大樹的有30人,種小樹的有20人。

四、運輸(工作)問題

4 有小卡車50輛,大卡車每輛運4噸,小卡車每輛運2噸,共運140噸化肥,問大小卡車各幾輛?

難道不是題目看完答案就出來了嗎?

五、農藥問題

5 甲種農藥每千克兑水20千克,乙種農藥每千克兑水40千克,現為了提高藥效,根據農科所意見,甲乙兩種農藥混合使用,已知兩種農藥共50千克,要配藥水140千克,問甲、乙兩種農藥各需多少千克?

用公式解很簡單(30,20),如果將這個公式交給農民,那麼他們配起農藥來就既方便又正確,你能想出這個公式是什麼嗎?

還會遇到許多許多的問題,它們的數量關係(應用題的本質)與雞兔同籠問題相一致,都可以用雞兔同籠問題的三種方法來解,這些問題我們將它們統稱為雞兔同籠問題。

相傳大禹治水到黃河,發現一隻神龜,背上馱了一張圖叫河圖(洛書)。(左圖),用阿拉伯數字表示就是右圖,圖中三條豎線、三條橫線、二條對角線共八條線上三個數的和都是15, 這樣的圖是怎樣造出來的呢?其法一時失傳了,於是有人用它來占卜、相風水,進入迷信狀態。後來數學家發現其原理是二進制,説明二進制是中國人最先發明的, 近代根據二進制發明了計算機,所以有些基礎科學的研究成果一時看起來無多大用途,以後漸漸會發現有大用途,雞兔同籠問題不也是這樣嗎?因此我們一定要重視基礎科學的學習和研究。

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