高斯小学奥数六年级上册含答案第07讲 不定方程

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4.答案:3
简答:注意 是7的倍数.
5.答案:(1)有三组解: 、 、 ;(2)1;2;6
简答:(1)消去 可解;(2)求 的正整数解即可.
作业:
1.答案:(1);(2);
简答:(1)考虑方程两边除以3的余数;(2)消去未知数y,转化成二元一次不定方程.
2. 答案:12
简答:由,得:,所以参加活动的共有人.
张丘建所处的年代是中国古代的南北朝时期.尽管当时的中国战火连年,朝代更迭频繁,且一直处于分裂状态,但数学发展的脚步依然没有停下.与《张丘建算经》同时代的算经还有《孙子算经》和《夏侯阳算经》,而与张丘建本人同时代的数学家还有大名鼎鼎的祖冲之.
例6.卡莉娅到商店买糖,巧克力糖13元一包,奶糖17元一包,水果糖7.8元一包,酥糖10.4元一包,最后她共花了360元,且每种糖都买了.请问:卡莉娅买了多少包奶糖?
第七讲不定方程
不定方程,顾名思义就是“不确定”的方程,这里的不确定主要体现在方程的解上.之前我们学习的方程一般都有唯一解,比如方程 只有一个解 ,方程组 只有一组解 .
什么样的方程,解不唯一呢?举个简单的例子,二元一次方程 的解就不唯一,因为每当y取定一个数值时,x就会有相应的取值和它对应,使方程成立,这样一来就会有无穷多组解.通常情况下,当未知数的个数大于方程个数时,这个方程(或方程组)就会有无穷多个解.
例题4.答案:8
详解:设已经截出了 根长36厘米的管子和 根长24厘米的管子,那么被截出的管子一共长 厘米.由 ,得: 一定是12的倍数.而380不是12的倍数,所以 是没有自然数解的!管子不可能刚好被用尽,那么最少会剩下多少厘米呢?
由于 一定是12的倍数,小于380且能被12整除的最大自然数是372,而 的自然数解是存在的,如 ,也就是截出1根长36厘米的管子和14根长24厘米的管子,能够使得截出的管子总长度达到最大值372厘米.所以剩余部分最少是 厘米.
、 、 、 、 、 、 、 、 .
这就告诉我们,在求形如 (a、b、c为正整数)的不定方程的自然数解时,我们可以先找出一组解,之后其余的所有解都可由这一组解的 值每次变化 , 值每次变化 得到(注意变化的方向相反,一个增加,另一个就得减少,才能保证 的大小不变).
例2.采购员去超市买鸡蛋.每个大盒里有23个鸡蛋,每个小盒里有16个鸡蛋.采购员要恰好买500个鸡蛋,他一共要买多少盒?
可是方程的解那么多,究竟哪个才是正确的呢?应该说,如果不加任何额外的限制条件,这无穷多个解都是正确的.但在实际情况中,我们通常会限定方程的解必须是自然数,这样一来,往往就只有少数几个解能符合要求,甚至在某些情况下所有的解都不对.
练一练
求下列方程的自然数解:
Baidu Nhomakorabea(1) ;(2) ;
(3) ;(4) .
本讲我们要学习的就是这样的一类方程(或方程组):它们所含未知数的个数往往大于方程的个数,而未知数本身又有一定的取值范围,这个范围通常都是自然数——这类方程就是“不定方程”.
练习1、(1)求 的所有自然数解;(2)求 的所有自然数解.
一般地,如果 是 的一组解,那么 (当 时)也是 的一组解.这是因为 .另外, (当 时)也是 的一组解,理由相同.
这条性质有什么用呢?我们以求 的自然数解为例,我们容易看出它有一组自然数解 .应用上面的规律, 每次增加3, 每次减少2(只要 还是自然数),所得结果仍然是 的一组解,所以 、 、 、 、 都是 的自然数解.另外 每次减少3(只要 还是自然数), 每次增加2,所得结果也是 的自然数解,所以 、 、 也都是 的自然数解.而且这样就已经求出了 的所有自然数解,它们是:
「分析」采购员要买多少个大盒,多少个小盒?大盒个数与小盒个数之间有什么联系?
练习2、点心店里卖大、小两种蛋糕.一个大蛋糕恰好够7个人吃,一个小蛋糕恰好够4个人吃,现在有100个人要吃蛋糕,应该准备大、小蛋糕各多少个才不浪费?如果每个大蛋糕10元,每个小蛋糕7元,那么至少要花多少钱?
前面的两道例题只要求方程的解是自然数即可,但有的问题除了要求“解必须是自然数”外,还会有一些其它的约束.下面我们就来看几道这样例题.
5. 答案:甲51;乙53;丙49
简答:设甲、乙、丙三个班分别有x人、y人、z人,则由已知可得:,即,所以可知x是除以10余1的数,y是除以9余8的数.又因为每班捐书册数在400与600之间,所以x只能取51,此时才同时满足y是除以9余8的数,即为53,则z为49.
例3.甲、乙两个小队去植树.甲小队有一人植树12棵,其余每人植树13棵;乙小队有一人植树8棵,其余每人植树10棵.已知两小队植树棵数相等,且每小队植树的棵数都是四百多棵.问:甲、乙两小队共有多少人?
「分析」不妨设甲小队有 人,乙小队有 人.由“两小队植树棵数相等”,你能列出一个关于 与 的不定方程吗?所列出来的不定方程又该如何求解?
第七讲 不定方程
例题:
例题1.答案:14或10
详解:由于方程两边除以3的余数相同, , ,所以 除以3余2.又因为 ,所以 是不超过7的自然数,只能取2或5.当 时, , ;当 时, , .所以张明共买了14支或10支铅笔.
例题2.答案:26
详解:设买了大盒鸡蛋 盒,小盒鸡蛋 盒,则 .考虑方程两边除以16的余数,得: 除以16的余数是4.首先要求 是4的倍数,所以 是4的倍数,验证 4、8、12、……发现满足 除以16的余数是4的最小 值是12,相应的 的值是14,即 .由于 且 ,所以方程没有其它自然数解,采购员一共买了 盒鸡蛋.
「分析」不妨设已经截出了 根长36厘米的管子和 根长24厘米的管子.合金铝管如果刚好能够被用完,方程应该怎么列?列出来的方程有自然数解吗?
练习4、酒店里有500升女儿红,李一白每次路过这里就打走35升,杜二甫每次路过这里就打走21升.那么若干天后,酒店剩余的女儿红最少是多少升?
二元一次不定方程只要找到一组自然数解,就能利用方程系数有规律地写出所有自然数解.而含有更多未知数的不定方程又当如何求解呢?
例5.我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了“百鸡问题”:鸡翁一值钱五,鸡母一值钱三,鸡雏三值钱一.百钱买百鸡,问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何?这个问题是说:每只公鸡价值5文钱,每只母鸡价值3文钱,每3只小鸡价值1文钱.要想用100文钱恰好买100只鸡,公鸡、母鸡和小鸡应该分别买多少只?
「分析」题中有几个未知量?由这些未知量你能列出几个方程?
练习6、求 的所有自然数解.
作业
1.(1)求的所有自然数解;(2)求的所有自然数解.
2.在一次植树节的活动中,参加活动的男生每个人种11棵树,女生每个人种7棵树,最后所有人一共种了100棵树,那么参加活动的一共有多少人?
3.一张纸上写有25个1.21和25个1.3.现在要划去其中的一些数,使留下来的数的总和为20.08,那么应划去多少个1.3?
4.樱木同学特别喜欢吃包子,每天早上都到学一食堂买包子吃.
(1)第一天早上,樱木同学花了6元买了一些冬菜包和豆香包,两种包子他都买了.已知冬菜包每个7角,豆香包每个5角,那么樱木同学一共买了多少个包子?
(2)第二天早上,樱木同学去学一食堂的路上遇到了晴子.于是樱木邀请晴子一起去吃包子.到学一食堂后,两人除了吃冬菜包和豆香包以外还点了几串羊肉串.已知羊肉串每串1.2元,最后一共花了18元,所点包子与羊肉串数量总和是25.那么两人最多吃了多少串羊肉串?
例题3.答案:76
详解:设甲、乙两小队分别有 人和 人.则两队植树棵数分别为 棵和 棵.由分析得: .将 0、1、2、……代入方程验证 是否是自然数,可以求出方程的 值最小的一组自然数解 ,此时每队的植树棵数均为38棵.
方程的所有其他的自然数解都可以由进行若干次的“ 值增加13且同时 值增加10”得到(也就是方程的其他所有自然数解是 , , ,……),每次“ 值增加13且同时 值增加10”意味着每队植树棵数增加130棵,38棵要变为四百多棵,意味着要增加3次,符合要求的自然数解是 .所以甲队有33人,乙队有43人,两队共有 人.
例题5.答案:有四种符合要求的买鸡方案:公鸡0只,母鸡25只,小鸡75只;公鸡4只,母鸡18只,小鸡78只;公鸡8只,母鸡11只,小鸡81只;公鸡12只,母鸡4只,小鸡84只
详解:设公鸡、母鸡和小鸡分别买了 只、 只和 只.依题意,得: .要求这个方程的自然数解,我们用“消元”的想法把它转化成二元一次不定方程求自然数解的问题.我们选择“消去” :将第二个方程乘以3,然后减去第一个方程,得: ,即 ,它的所有自然数解是 、 、 、 .它们对应的 值分别为75、78、81、84都是自然数,于是原不定方程的所有自然数解是: 、 、 和 .所以我们有四种符合要求的买鸡方案:公鸡0只,母鸡25只,小鸡75只;公鸡4只,母鸡18只,小鸡78只;公鸡8只,母鸡11只,小鸡81只;公鸡12只,母鸡4只,小鸡84只.
5.甲、乙、丙三个班向希望工程捐赠图书.已知甲班有1人捐6册,有2人各捐7册,其余都各捐11册;乙班有1人捐6册,3人各捐8册,其余各捐10册;丙班有2人各捐4册,6人各捐7册,其余各捐9册.已知甲班捐书总数比乙班多28册,乙班比丙班多101册,且每个班捐赠的册数都在400与600之间.各班各有多少人?48,49,41
「分析」题目中出现了四种糖果,我们不妨设巧克力糖、奶糖、水果糖和酥糖分别有 包、 包、 包和 包,再由已知的单价、总价可以列出方程 .这是一个四元一次方程,如果按通常的解法枚举出所有解,势必会有太多可能性需要讨论,过于繁琐.而且题目也没要我们求出所有解,只要我们求出奶糖的数量即可.那有没有办法不求其它糖果,只求奶糖的数量呢?
3.答案:17
简答:设留下来的数中有x个1.21和y个1.3,则.由于总和的百分位是8,说明8或18.仅当相应的y是整数,求得,所以应该划去个1.3.
4. 答案:(1)10;(2)7
简答:(1)设买了冬菜包x个,豆香包y个.由,得:,所以樱木同学一共买了个包子;(2)由,得:、、或 ,所以羊肉串最多有7串.
形如 (a、b、c为正整数)的方程是二元一次不定方程的标准形式.解这样的方程,最基本的方法就是枚举.那怎样才能枚举出方程的全部自然数解呢?我们下面结合例题来进行讲解.
例1.甲级铅笔7角一支,乙级铅笔3角一支,张明用5元钱买这两种铅笔,钱恰好花完.请问:张明共买了多少支铅笔?
「分析」设张明买了甲级铅笔 支,乙级铅笔 支,可以列出不定方程: ,其中 和 都是自然数.怎么求解呢?
例题6.答案:12
详解:不妨设巧克力糖、奶糖、水果糖和酥糖分别有 包、 包、 包和 包,则 .把系数都化成整数,得: .由于我们只关心奶糖的数量,我们将未知数 分为一组,其余未知数分为另一组: .也就是 .令 ,则 .它的自然数解只有 ,所以阿奇共买了12包奶糖.
练习:
1.答案:(1)有三组解: ; ; ;(2)有一组解:
《张丘建算经》
张丘建,北魏清河(今山东邢台市清河县)人,中国古代数学家,著有《张丘建算经》.该书的体例为问答式,条理精密、文辞古雅,是中国古代数学史上少有的杰作.
《张丘建算经》现传本有92问,比较突出的成就有最大公约数与最小公倍数的计算,各种等差数列问题的解决,某些不定方程问题的求解.百鸡问题就是其中一个著名的不定方程问题.
简答:(1)考虑方程两边除以3的余数;(2)考虑方程两边除以11的余数.
2.答案:有四种购买方案:12个大蛋糕,4个小蛋糕;8个大蛋糕,11个小蛋糕;4个大蛋糕,18个小蛋糕;0个大蛋糕,25个小蛋糕;第一个方案最省钱,只要花 元
简答:求不定方程 的自然数解即可.
3.答案:4台
简答: 的最小自然数解为 ,最少需要大空调1台,小空调3台.
练习3、天气炎热,高思学校购置了大、小空调若干.每台大空调每天耗电38度,每台小空调每天耗电13度.已知所有大空调日耗电量之和恰好比所有小空调日耗电量之和少1度.请问:单位里最少购进了多少台空调?
例4.将一根长为380厘米的合金铝管截成若干根长为36厘米和24厘米两种型号的短管,加工损耗忽略不计.问:剩余部分最少是多少厘米?
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