背景介紹
我國古代《孫子算經》共三卷,成書大約在公元5世紀。這本書淺顯易懂,有許多有趣的算術題,比如“雞兔同籠”問題。《孫子算經》離現在已經有一千多年的曆史了,這本書是我國有名的《算經十書》裡面的一本。
裡面有這麼一道題:“今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?“轉化成為現在的話來說就是:“現在把一群雞和一群兔子關到一起,有個人去數一下,從上面數,發現一共有35個頭,從下面數,發現有94條腿,問有多少隻雞,多少隻兔子?”
題目思路
今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?
題目中給出了雞兔共有35隻,如果把兔子的兩隻前腳用繩子捆起來,看作是一隻腳,兩隻後腳也用繩子捆起來,看作是一隻腳,那麼,兔子就成了2隻腳,即把兔子都先當作兩隻腳的雞。雞兔總的腳數是35×2=70(隻),比題中所說的94隻要少94-70=24(隻)。
現在,松開一隻兔子腳上的繩子,總的腳數就會增加2隻,即70+2=72(隻),再松開一隻兔子腳上的繩子,總的腳數又增加2,2,2……,一直繼續下去,直至增加24,因此兔子數:24÷2=12(隻),從而雞有35-12=23(隻)。
我們來總結一下這道題的解題思路:先假設它們全是雞,于是根據雞兔的總數就可以算出在假設下共有幾隻腳,把這樣得到的腳數與題中給出的腳數相比較,看看差多少,每差2隻腳就說明有1隻兔,将所差的腳數除以2,就可以算出共有多少隻兔。
概括起來,解雞兔同籠題的基本關系式是:兔數=(實際腳數-每隻雞腳數×雞兔總數)÷(每隻兔子腳數-每隻雞腳數)。類似地,也可以假設全是兔子。
我們也可以采用列方程的辦法:設兔子的數量為X,雞的數量為Y
那麼:X+Y=35,那麼:4X+2Y=94,這個算方程解出後得:兔子有12隻,雞有23隻。
詳細解法
有若幹隻雞和兔子,它們共有88個頭,244隻腳,雞和兔各有多少隻?
解:我們設想,每隻雞都是"金雞獨立",一隻腳站着;而每隻兔子都用兩條後腿,像人一樣用兩隻腳站着。現在,地面上出現腳的總數的一半,也就是244÷2=122(隻)。在122這個數裡,雞的頭數算了一次,兔子的頭數相當于算了兩次。因此從122減去總頭數88,剩下的就是兔子頭數122-88=34,有34隻兔子。當然雞就有54隻。
答:有兔子34隻,雞54隻。
上面的計算,可以歸結為下面算式:
總腳數÷2-總頭數=兔子數.
上面的解法是《孫子算經》中記載的做一次除法和一次減法,馬上能求出兔子數。能夠這樣算,主要利用了兔和雞的腳數分别是4和2,4又是2的2倍。可是,當其他問題轉化成這類問題時,"腳數"就不一定是4和2,上面的計算方法就行不通。
因此,我們對這類問題給出一種一般解法。
如果設想88隻都是兔子,那麼就有4×88隻腳,比244隻腳多了88×4-244=108(隻)。每隻雞比兔子少(4-2)隻腳,所以共有雞(88×4-244)÷(4-2)=54(隻)。說明我們設想的88隻"兔子"中,有54隻不是兔子,而是雞。
因此可以列出公式雞數=(兔腳數×總頭數-總腳數)÷(兔腳數-雞腳數).
當然,我們也可以設想88隻都是"雞",那麼共有腳2×88=176(隻),比244隻腳少了244-176=68(隻)。每隻雞比每隻兔子少(4-2)隻腳,68÷2=34(隻)。說明設想中的"雞",有34隻是兔子。
也可以列出公式兔數=(總腳數-雞腳數×總頭數)÷(兔腳數-雞腳數).
上面兩個公式不必都用,用其中一個算出兔數或雞數,再用總頭數去減,就知道另一個數。
假設全是雞,,或者全是兔,通常用這樣的思路求解,有人稱為"假設法"。