浅谈鸡兔同笼问题解题思路
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前面和大家探讨了一下盈亏问题的解题思路,很多家长给予了我很大的支持和鼓励,并且希望我再就鸡兔同笼问题继续探讨一下。既蒙各位抬爱,虽是瞽言萏议,也惟有敬陈管见了。(如孩子不明白这些成语,让孩子查查成语字典吧,算是语文作业)
鸡兔同笼问题的解法有很多,粗略搜索下就有列表法、画图法、假设法、抬腿法、方程法......等等不一而足。其中,列表法、画图法比较直观,但对稍微复杂点的题目就捉襟见肘了;抬腿法比较有趣,但适用性有些局限;方程法当然强大无比,但咱孩子学得是奥数啊……所以,还是着重探讨下假设法吧:基本典型问题:今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?
这是大约1500年前,《孙子算经》记录的问题,也是鸡兔同笼问题的基本典型例题。
鸡兔同笼的基本典型问题的解答思路并不复杂:一只鸡1个头2条腿,一只兔1个头4条腿。假设35个头全是鸡头,那么就应该有2×35=70条腿。而题目中条件为94条腿。现在用一只兔换一只鸡,头数没有变化,腿数由2条鸡腿变成了4条兔腿,也就是增加了2条腿。再重申下,用一只兔换一只鸡,头数不变,腿数增加2条。为了满足题目中94条腿的要求,需要增加94-70=24条腿,也就是要换24÷2=12只兔。由此可得,鸡为35-12=23只。
这就是鸡兔同笼的基本典型问题采用的“假设法”了。我觉得“假设法”称为“假设替换法”或“替换法”可能才更准确些,因为准确把握替换的前提要求和实质涵义才是关键。我们再来分析一下基本典型例题,在这一类问题中,通常有两类物品(鸡和兔),分别都具有两项特征值(头数和腿数),其中一项特征值单位数量相同(鸡、兔头数量相同),另一项特征值单位数量不同(鸡、兔腿数量不同)。要认识到,只有其中有一项单位特征值相同时,上述替换方法才有效。或者反过来说,仅当两类物体仅有一项单位特征值不同时,替换法才能根据假设
及替换对该不同的单位特征值的变化情况,得到相应结果。正如典型例题中,因为鸡和兔的单位头数相同(都只有一个),只有单位腿的数量不同,我们将鸡兔替换时才不用担心头的变化,而仅关注于腿的变化。另外,要让孩子清楚知道,替换法要关注的是替换所产生的单位差值。就像基本题型中的24÷2中的“2”不是鸡的腿数,而是兔腿和鸡腿的单位差值。
例题1:蜘蛛有8条腿,蜻蜓有6条腿和2对翅膀,蝉有6条腿和1对翅膀。这三种小虫共18只,有118条腿和20对翅膀.每种小虫各几只?
分析:本题中有三类物品(蜘蛛、蜻蜓和蝉),涉及有三项特征值(头、腿和翅膀)。我们前面分析说两类物体有一项特征值不同时,替换才能达到效果。因此,这种题要先考虑将其按特征值归为两“类”。仔细观察就会发现蜻蜓和蝉的腿是一样的,我们可以将它们归为同一类。这样我们先关注头和腿,也就是“8腿动物和6腿动物共18只,腿118条”,应用基本典型解答思路,容易求得8腿动物(蜘蛛)为5只,6腿动物为13只。
现在我们知道蜻蜓和蝉共有13只。再来看翅膀,“蜻蜓(2翅)和蝉(1翅)共有13只,翅膀共20对”。这当然也是个基本典型问题了。具体解法就不详述了。
例题2:传说很久之前有九头鸟和九尾鸟,九头鸟九头一尾,九尾鸟九尾一头,这两种鸟栖息树林时,猎人数了数,共有鸟头261个,鸟尾有269条。问九头鸟,九尾鸟各多少只?
分析:我们尝试就会发现,因为九头鸟和九尾鸟的头和尾都不相同,直接替换就会出现“按下葫芦浮起瓢”的情况,是无法直接用替换法解答的。记住我们上面分析的,两类物体仅有一项特征值不同时,假设替换才有效。我们就要考虑将其中的某一项转化为相同的情况。于是,我们可以考虑将九只九尾鸟捆绑在一起,这样就形成了一个“九头八十一尾”的新怪物。这时,才可以采用替换法将九头鸟和“九头八十一尾”的新怪物进行替换。
先假设全是九头鸟,那么就有261÷9=29只。这种情况下,尾有29条,可实际有269条。一只九尾鸟换一“捆”“九头八十一尾”的新怪物,头不变,尾会增加80条。我们需要增加269-29=240条尾,于是需要换240÷80=3捆。别忘了再将捆绑的新怪物还原为九尾鸟。3捆九尾鸟也就是3×9=27只九尾鸟。29-3=26只九头鸟。
例题3:传说很久之前有九头鸟和九尾鸟,九头鸟九头一尾,九尾鸟九尾一头,这两种鸟栖息树林时,猎人数了数,共有鸟头268个,鸟尾有332条。问九头鸟,九尾鸟各多少只?
分析:乍一看,一定以为我肯定是又复制、粘贴了一下。不就和上题一样吗?
好吧,我们还是来做做看。同样的,我们将九只九尾鸟捆绑在一起,这样就形成了一个“九头八十一尾”的新怪物。
假设全是九头鸟,就会有268÷9=29...7 居然有余数!这可怎么办?
别着急,先仔细想想这余数是怎么来的。这说明九尾鸟的数量不是9的倍数,也就是说,有7只九尾鸟凑不足9个捆在一起。那好,我们还是先将这7只九尾鸟先拿走,这样头剩下268-7=261,尾剩下332-7×9=269。于是题目变成了“除了7只九尾鸟以外,还有261头,269尾”。
这题就熟悉了。别忘了加上开始拿走的7只九尾鸟。于是得到一共有34只九尾鸟,29-3=26只九头鸟。
个人觉得,真正利用鸡兔同笼基本典型问题解决方法无非以上几种,一种是多类多特征值,我们要善于抓住其中相同的特征值,将其分别归为“两类”再“两类”的来解决;另一种是两个特征值都不相同,要善于采用“捆绑法”或“拆分法”将其中的一个特征值转化为相同的情况再进行假设替换。
还需要引导孩子不断分析并简化题目,遇到复杂的点,采用简单的假设方法消除。抽丝剥茧,层层递进,最后成为我们熟悉的典型例题模式,然后当然别忘了逐步还原,最终总能达成正果。
例4 四年前,父母年龄(整数)和是78岁,兄弟的年龄和是17岁。现在,父的年龄是弟的年龄的4倍,母的年龄是兄的年龄的3倍.问今年各位的年龄?
分析:由题给的条件,可知今年年父母年龄和是78+8=86岁,兄弟年龄和是17+8=25岁。结合条件中给出今年父的年龄是弟的4倍,母的年龄是兄的3倍,你能想到啥?
如果还没明白,我们换个题目吧:“A物1头4足,B物1头3足,已知A、B共有头25,足86,问A、B各几何?”你明白了吗?
如果你明白了,我们很容易算出今年兄14岁,弟11岁,父44岁,母42。
有些题目看上去跟鸡兔同笼搭不上边,我们却可以利用基本类型的鸡兔同笼解题思路来解,如例题4。还有一些变形的鸡兔同笼问题,虽然形似,其实已神离了,也就不是利用典型问题的解题办法了。当然,抽丝剥茧,层层递进,将其转化为我们熟悉的类型,然后再逐步还原,还是一个主要的解题思路。
例题5:已知共有鸡、兔109只,如果鸡腿比兔腿的3倍少6只,那么有鸡、兔各多少只?
分析: 鸡腿比兔腿的3倍少6只,说实话,少6只这个显然是个“犯嫌”的条件。既然这样,我们能否把这少6只销去呢?显然,我们可以再借3只鸡来,就可以将条件转化为“共有鸡、兔112只,鸡腿是兔腿的3倍”。鸡腿是兔腿的3倍,这可以转化为简单的倍数问题,就是鸡是兔的6倍。问题转换为“共有鸡兔共109+3=112只,鸡腿是兔腿的3倍”。这下应该比较明了了,根据“鸡腿是兔腿的3倍”可得出鸡兔比例是6:1,这下应该是简单的倍数问题了,能直接解答出兔的数量为112÷7=16只。鸡的数量为16×6=96只。最后别忘了还掉借来的3只鸡,于是,得出最终答案,鸡为93只,兔为16只。
例题6:鸡兔共118只,兔腿比鸡腿的3倍多282,问鸡、各兔多少只
分析:沿用上面的方法,首先想把兔腿多的282只先去掉当然是一个思路。但是282÷4=70.5,也就是要先拿走70.5只兔才会变成兔腿是鸡腿的3倍。这里