培訓(xùn):初三、高中、初三全日制、高三全日制、藝考文化課
雞兔同籠問題乃是我國古代久負(fù)盛名的數(shù)學(xué)趣題,其最早見諸于《孫子算經(jīng)》。該問題具備深厚的歷史文化底蘊(yùn),充分展現(xiàn)出古人在解決數(shù)學(xué)問題方面所蘊(yùn)含的卓越智慧。
1. 雞兔同籠問題的背景和概念
起源與背景:雞兔同籠問題是我國古代著名的數(shù)學(xué)趣題,最早記載于《孫子算經(jīng)》。它具有濃厚的歷史文化背景,反映了古人在數(shù)學(xué)問題解決方面的智慧。
基本概念:已知雞和兔的總頭數(shù)和總腳數(shù),求雞和兔各有多少只。通常假設(shè)籠子里全是雞或者全是兔,然后根據(jù)腳數(shù)的差異來計(jì)算雞和兔的實(shí)際數(shù)量。例如,一個(gè)籠子里有雞和兔共10個(gè)頭,28只腳,要算出雞和兔分別有幾只。
2. 常用解題方法
假設(shè)法
假設(shè)全是雞:
思路:假設(shè)籠子里全部是雞,那么總腳數(shù)就會(huì)比實(shí)際的腳數(shù)少,因?yàn)槊堪岩恢煌卯?dāng)成雞就會(huì)少算\(4 - 2 = 2\)只腳。
示例:在上面提到的有10個(gè)頭,28只腳的例子中,假設(shè)全是雞,那么總腳數(shù)為\(10×2 = 20\)只。實(shí)際有28只腳,少了\(28 - 20 = 8\)只腳。每把一只兔當(dāng)成雞少算2只腳,所以兔的數(shù)量為\(8÷2 = 4\)只,雞的數(shù)量為\(10 - 4 = 6\)只。
假設(shè)全是兔:
思路:假設(shè)全部是兔,總腳數(shù)會(huì)比實(shí)際腳數(shù)多,因?yàn)槊堪岩恢浑u當(dāng)成兔就會(huì)多算\(4 - 2 = 2\)只腳。
示例:同樣對(duì)于10個(gè)頭,28只腳的情況,假設(shè)全是兔,總腳數(shù)為\(10×4 = 40\)只。比實(shí)際多了\(40 - 28 = 12\)只腳。每把一只雞當(dāng)成兔多算2只腳,所以雞的數(shù)量為\(12÷2 = 6\)只,兔的數(shù)量為\(10 - 6 = 4\)只。
抬腳法(古人解法)
思路:讓雞和兔都抬起一半的腳,此時(shí)腳的總數(shù)為總腳數(shù)的一半。然后用這個(gè)數(shù)字減去頭的總數(shù),得到的就是兔的數(shù)量。因?yàn)殡u抬起一半腳后,腳數(shù)和頭數(shù)相等,而兔抬起一半腳后,腳數(shù)比頭數(shù)多1。
示例:對(duì)于10個(gè)頭,28只腳的問題,總腳數(shù)的一半是\(28÷2 = 14\)只。用14減去頭的總數(shù)10,得到\(14 - 10 = 4\)只,這就是兔的數(shù)量,雞的數(shù)量就是\(10 - 4 = 6\)只。
方程法
思路:設(shè)雞有\(zhòng)(x\)只,兔有\(zhòng)(y\)只。根據(jù)頭的總數(shù)可列方程\(x + y =頭的總數(shù)\),根據(jù)腳的總數(shù)可列方程\(2x + 4y =腳的總數(shù)\),然后聯(lián)立方程組求解。
示例:對(duì)于有10個(gè)頭,28只腳的情況,設(shè)雞有\(zhòng)(x\)只,兔有\(zhòng)(y\)只,可得方程組\(\begin{cases}x + y = 10\\2x + 4y = 28\end{cases}\)。由第一個(gè)方程可得\(x = 10 - y\),將其代入第二個(gè)方程可得\(2(10 - y)+4y = 28\),即\(20 - 2y + 4y = 28\),\(2y = 8\),解得\(y = 4\),則\(x = 10 - 4 = 6\)。
3. 雞兔同籠問題的變形和拓展
物品數(shù)量與價(jià)格問題:例如,小明去買文具,鉛筆和鋼筆一共買了15支,鉛筆每支1元,鋼筆每支3元,一共花了35元,問鉛筆和鋼筆各買了幾支。這里可以把鉛筆看成雞,鋼筆看成兔,數(shù)量相當(dāng)于頭數(shù),價(jià)格相當(dāng)于腳數(shù),用同樣的方法求解。
不同動(dòng)物組合問題:一個(gè)農(nóng)場里有鴕鳥和長頸鹿,它們共有30個(gè)頭,84只腳,問鴕鳥和長頸鹿各有多少只。這也是雞兔同籠問題的變形,只要明確每種動(dòng)物的腳數(shù),就可以按照常規(guī)方法解題。
與其他數(shù)學(xué)概念結(jié)合的問題:如在雞兔同籠的基礎(chǔ)上,加入倍數(shù)關(guān)系或者分?jǐn)?shù)關(guān)系。例如,雞的數(shù)量是兔的數(shù)量的2倍,雞兔共有40只腳,問雞兔各有多少只。需要先根據(jù)倍數(shù)關(guān)系設(shè)未知數(shù),再結(jié)合腳數(shù)的條件列方程求解。
4. 奧數(shù)常見題型:雞兔同籠問題
基本概念:雞兔同籠問題又稱為置換問題、假設(shè)問題,就是把假設(shè)錯(cuò)的那部分置換出來;
基本思路:
① 設(shè),即假設(shè)某種現(xiàn)象存在(甲和乙一樣或者乙和甲一樣):
②假設(shè)后,發(fā)生了和題目條件不同的差,找出這個(gè)差是多少;
③每個(gè)事物造成的差是固定的,從而找出出現(xiàn)這個(gè)差的原因;
④再根據(jù)這兩個(gè)差作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,消去出現(xiàn)的差。
基本公式:
①把所有雞假設(shè)成兔子:雞數(shù)=(兔腳數(shù)×總頭數(shù)-總腳數(shù))÷(兔腳數(shù)-雞腳數(shù))
②把所有兔子假設(shè)成雞:兔數(shù)=(總腳數(shù)一雞腳數(shù)×總頭數(shù))÷(兔腳數(shù)一雞腳數(shù))
關(guān)鍵問題:找出總量的差與單位量的差。
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