图解:鸡兔同笼问题,最初是怎么想出解法的?

图解:鸡兔同笼问题,最初是怎么想出解法的?

我们小时候曾经遇到过一道数学题,来自《孙子兵法》。如图所示。

当初,我们的老师是这样给我们讲解这道题的:

假设,我们让四条腿的小白兔都站起来,那么会看到几条腿呢?

鸡是两条腿,现在兔子由于站了起来,就也是2条腿。总共是35个头。

既然现在鸡和兔子都是2条腿,头又是35个,那么,在兔子站起来后,一共有这么多腿:

35×2=70(条)腿。

老师继续讲:

现在,我们让小白兔把腿放下,于是,笼子里有94条腿。因为最开始题目里就讲了,35个头,94条腿。于是,现在的腿数比刚的70条腿多了——

94-70=24(条)腿。

很明显,这多出来的2 4条腿,应该是兔子们的。这24条腿是刚才小兔子们每1只抬起了2条腿。于是,刚才抬起腿的兔子就有:

24÷2=12(只)兔子。

这其实就是笼子里的兔子数,因为,刚才我们是让所有小兔子都抬起腿的。兔子的数量有了,我们根据总数35个头,减去兔子的数量,就是鸡的数量:

35-12=23(条)腿

我们来验算一下:

鸡:23×2=46(条)腿

兔:12×4=48(条)腿

一共:46+48=94(条)腿

12+23=35(个)头

符合题意。我们的计算是对的。

但是,当初是怎么找到这个思路的呢?

图解:鸡兔同笼问题,最初是怎么想出解法的?

我们说,数学是锻炼“逻辑思维”的课程。其实,不尽然。

物理,化学,也离不开逻辑思维。事实上,语文、英语、历史、地理,难道离得开逻辑思维吗?也离不开。

所以,逻辑思维并不是数学独特的性质。

图解:鸡兔同笼问题,最初是怎么想出解法的?

那么数学独特的性质是什么呢?是从特殊到一般。

这其实也是我们解决数学问题的一个思路:从特殊到一般,然后再从一般到特殊。

图解:鸡兔同笼问题,最初是怎么想出解法的?

我们把问题转化一下。转化成简单的一点的情况,然后看看能不能从这一简单情况中归纳出“一般规律”。

于是,我们先将问题转化为:

第一次转化:10个头,10只鸡,0只兔,这时:有20条腿。

第二次转化:10个头,9只鸡,1只兔,这时:有22条腿。

第三次转化:10个头,8只鸡,2只兔,这时:有24条腿。

……

第十一次转化:10个头,0只鸡,10只兔,这时:有40条腿。

我们将这十一次转化出的情况,列了一个表,如上图。

通过这个表的变化,我们可以看出一个规律:从10只全是鸡开始,每用1只兔子替换一只鸡,就会使“腿”的总数增加“2”条腿。即:

从总数20条腿开始,每鸡兔每替换一次,就增加两条腿,那么,当增加到28条腿时,替换了几次呢?

28-20=8(条)腿→解释:这表示从20条腿,增加到28条腿,一共增加了8条腿。

增加8条腿,是替换了几次后完成的呢?

8÷(4-2)=4(次)→解释:增加的“8”条腿÷(每次增加的腿数:兔子的4条腿 替换 鸡的2条腿,每次增加“4-2”条腿 )= 得出:替换了4次。

替换了四次,是啥意思呢?替换了4次,就是有4只鸡,被换成了4只兔子。也就是说:当有10个头、28条腿的时候,笼子里有4只兔子(同时换走4只鸡)。那么:

10个头- 4个兔子头=6只鸡头,

6只鸡头就是6只鸡。

于是,我们总结上面这个过程:

10-(28-20)÷(4-2)=6(只)鸡

其中:

10 是头的数量。

28 是总腿数。

20 是假设都是2条腿时,有多少条腿(20=10×2)

28-20 是实际腿数比假设腿数多出的腿数

4 代表兔子的腿数

2 代表鸡的腿数

4-2 是:每只兔子比鸡多出的腿数

最后得出鸡的数量。

于是,10-(28-20)÷(4-2)=6(只)鸡

上式就可以归纳出一般算式(通项式):

动物头的数量-(总腿数-总动物头数×2)÷(1只兔子的腿数- 1只鸡的腿数)=鸡的数量

图解:鸡兔同笼问题,最初是怎么想出解法的?

将原题的数量代入通项式:

35-(94-35×2)÷(4-2)=23(只)鸡

35-23=12(只)兔


当老师给小朋友们讲题时,为了方便,于是用拟人化的手法,假设“先让小兔子们和鸡一样,用2条腿站立”,其实,是用这个小朋友可以理解的说法,来替换用列表方法找到的:“每替换一次,就会增加两条腿”即通项式中“(4-2)”这一部分。

虽然这样讲,小朋友好理解了,但同时也掩盖了老师“从特殊到一般,再从一般返回另一个特殊”的思维过程。

所以,如果想成为一名学霸,不但要明白解题步骤,更重要的是探寻步骤背后“寻找步骤”的思维过程。一般来讲,这个过程可以用:

从特殊到一般,再由一般返回另一个特殊”。这样一句话来概括,即:从特殊式子,找到通项式,再把另一个特殊式的数值代入通项式,这样一个探寻思路、解决问题的过程

我是自然学习,致力于:让学习像呼吸一样自然。


分享到:


相關文章: