中國的古算書《孫子算經》中有一個非常有名的數學問題——"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。
意思是:在一個籠子裡有若干只雞和兔,從上面看有三十五個頭,從下面看有九十四隻腳,問籠中雞和兔各有多少隻?
《孫子算經》中給出的解法是:腳數的1/2減頭數(94/2-35=12)為兔數,頭數減兔數(35-12=23)為雞數。
這種解法乍一看,不知道是什麼意思,為什麼要這樣解答。但是,結合現在的列方程方法,可以看出,其實這和列方程解法是同一個意思。
該題用列方程方法解答,如下圖。
在列方程解法中,⑵式減⑴式可得
即
這和"腳數的1/2減頭數即為兔數"意思一樣,
代入方程⑴又得
這和"頭數減兔數即為雞數"意思一樣。
"雞兔同籠"問題,還一個有趣的解法——"抬腳法":
意思:讓雞和兔子同時抬起2只腳(雞的腳數)後,這時從下面看,籠子裡只剩下兔子的腳(此時一隻兔2只腳),剩下的腳數為"總腳數-2×總頭數",剩下的腳數除以2就是兔的只數。
兔的只數=(94-35×2)÷2=12(只)
雞的只數=35-12=23(只)
雞兔同籠問題,還可以用"假設法"來解答。
1、假設籠子中全是雞:
因為共有35個頭,則雞的腳數為2×35=70(只),
這樣,雞的腳數比總腳數少94-70=24(只),
而一隻兔子比一隻雞多的腳數為4-2=2(只),
故少了的24只腳可用兔子來增加,可得
兔子的只數為24÷2=12 (只),
雞的只數為35-12=23(只)。
2、或者假設籠子中全是兔子:
因為共有35個頭,則兔的腳數為4×35=140(只),
這樣,兔的腳數比總腳數多140-94=46(只),
而一隻雞比一隻兔子少的腳數為4-2=2(只),
故多了的46只腳可用雞來減少,可得
雞的只數為46÷2=23(只),
兔子的只數為35-23=12(只)。
"雞兔同籠"問題的解法多種多樣,除了上面的二元一次方程法、抬腳法、假設法,還有一元一次方程法、公式法等解法,就不一一贅述了。
總結一些公式:
公式1:
雞的只數=(兔的腳數×總只數-總腳數)÷(兔的腳數-雞的腳數)
兔的只數=總只數-雞的只數
公式2:
兔的只數=(總腳數-雞的腳數×總只數)÷(兔的腳數-雞的腳數)
雞的只數=總只數-兔的只數
公式3:
兔的只數=總腳數÷2-總頭數
雞的只數=總只數-兔的只數
…………
"雞兔同籠"問題可演變成其它各種問題,這也是小學奧數的常見題型,如:
蜻蜓有6條腿、2對翅膀,蟬有6條腿、1對翅膀,蜘蛛有8條腿,無翅膀。已知蜻蜓、蟬、蜘蛛三種動物共有25只,腿共有170條,翅膀共有22對,求三種動物各有多少隻?
先用"抬腳法":
讓所有動物各抬起6條腿後,只剩下蜘蛛的腿,有170-6×25=20只,
此時一隻蜘蛛2只腿,故蜘蛛有20÷2=10只。
這時題目就轉化為:蜻蜓、蟬共15只,腿有90只,翅膀有22對,求蜻蜓、蟬各多少隻?
再用"假設法":
假設全部是蜻蜓,
蜻蜓翅膀數為2×15=30(只),
蜻蜓翅膀數比總翅膀數多了30-22=8(只),
蟬的翅膀數比蜻蜓少2-1=1(只),
多的翅膀數8可用蟬來減少,蟬的只數為8÷1=8(只),
蜻蜓的只數為15-8=7(只),
故蜻蜓、蟬、蜘蛛分別為7、8、10只。