鸡兔同笼问题的解法
写在前边
好奇
你肯定会好奇鸡兔同笼问题有什么好写的,不就是列方程组,小学生都会的一道题。
诚然,我之前也是这么觉得的。
然而,如果说不允许列方程组呢?
产生原因
可能屏幕前的各位数学家也会说,口亨,这么简单的题,还水一篇文章。
一位伟大的社会学家曾经说过
好奇和懒是第一生产力 – 沃兹基硕德
所以,我很好奇,如果不用方程去解这道题,该怎样去求解这样一道问题。
开始想解决办法
题目
鸡兔同笼类问题第一次出现是在《孙子算经》的下卷中的一道算题:
今有雉、兔同笼,上有三十五头,下九十四足。问雉、兔各几何?
用现代汉语表示,就是:“现在笼子里有鸡(雉)和兔子在一起。从上面数一共有三十五个头,从下面数一共有九十四只脚,问一共有多少只鸡、多少只兔子?”
解决办法
经典列方程组法
解:设现在笼子中鸡有x
只,兔子有y
只。
很容易就能解得
抬脚法
抬一只脚
在同一本书(《孙子算经》)中,记载了这种解法
上置三十五头,下置九十四足。半其足,得四十七。以少减多。
即:将脚的总数94除以2,然后减去35只,就得到了兔子的数目,然后可以得到鸡的数目。
先将所有动物的脚数目除以2,得到的就是每只兔子剩下两只脚,每只鸡剩下一只脚的数量。
此时,因为每只兔子两只脚,每只鸡一只脚,假设所有动物都是鸡,那么应该只剩下35只脚,但实际剩下了47只脚。因此,兔子有只,而鸡有只。
抬两只脚
这个方法是我某天无意间在朋友圈看到的一种思路。
当时看到这个问题,我的想法只有列方程一种方法,看到这个方法后,我觉得自己重新喜欢上数学了。
因为鸡兔共35只,此时让每一只动物都抬起两只脚,即剩下只脚。
这时,这24只脚都是兔子的,因此一共有只兔子。
因此一共有只鸡。
假设法
全部是鸡
解:首先假设35只动物全部都是鸡,那么应该共有只脚。
但是一共有94只脚,因此多出只脚。
所以兔子一共有只,鸡一共有只。
全部是兔子
解:首先假设35只动物全部都是兔子,那么应该共有只脚。
但是一共有94只脚,因此少了只脚。
所以鸡子一共有只,兔子一共有只。
列表法
根据题意,可以列出如下表格
鸡 | ··· | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | ··· |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
兔 | ··· | 17 | 16 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | ··· |
腿 | ··· | 104 | 102 | 100 | 98 | 96 | 94 | 92 | 90 | 88 | 86 | 84 | 82 | ··· |
扩展题目
题目
X市某小学组织全体师生为C县受灾地区捐款,规定教师每人捐款3元,学生两个人捐款1元。捐款师生共100人,捐款金额共计100元。问捐款学生和老师共多少人。
这道题是前几天看到我高中时班主任朋友圈求助的一到问题,孩子现在上小学,但是没有学习方程,因此不能使用方程,问该怎样教孩子解这道题。
看到这道题,我立刻就想到了之前在朋友圈上看到的那个鸡兔同笼的解法。于是我立刻打开我的GoodNote5,奋笔疾书地写下了答案,发给了班主任。
解法
这道题,我想到的是上文中抬脚法的抬两只脚方法。
抬两只脚的意义是排除较小值的影响,即将鸡的影响排除。这里应该是将学生的影响排除。
根据题意,学生每两个人捐款1元,在不考虑学生捐款数目不均的情况下(即假设每个学生捐款数目相等),我们可以算出,每个学生捐款元。
此时用教师每人的3元减去学生每人的0.5元,即可得到差值为元。
此时因为去掉了每个人捐款的0.5元,因此剩下元。
此时剩下的50元均为教师的捐款,并且每名教师2.5元。
得教师人数为人。
学生人数为人。
最后要说的话
本文内容并不是总结鸡兔同笼系列问题的所有解法,我只列出来了自己感兴趣的解法,在写这篇内容的时候,
我Google到了一篇总结比较全的文章,连接地址放在参考链接的Sting的简书文章
中,有兴趣的朋友可以去看一看。
在写最后的那一道题的时候,我突然想起来我之前看到的一个知乎文章(具体内容详见参考内容中应不应该禁止小学、初中、高中的学校组织捐款?
),虽然和本文没有关系,但是我觉得挺有趣的一个问题,所以就放在这里了。
参考内容
- wikipedia(鸡兔同笼): https://zh.wikipedia.org/wiki/鸡兔同笼
- Sting的简书文章:https://www.jianshu.com/p/ba05616dd484
- 我高中时代班主任的朋友圈(这里没有截图没有链接)
- 应不应该禁止小学、初中、高中的学校组织捐款?
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