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古籍解密:经典数学问题“鸡兔同笼”的前世今生

中华五千年文明渊远流长,在这个过程中,不光留下了四书五经等儒学经典,唐诗宋词等文学作品,也留下了许多数学理念和数学著作。

如今制霸小学数学的“鸡兔同笼”问题,早在南北朝时期,我们的先辈就已经给出了令人惊叹的解法。

“鸡兔同笼”前世起源

“今有雉、兔同笼,上有三十五头,下九十四足。问雉、兔各几何?”

南北朝时期,一部名为《孙子算经》的数学著作横空出世!

这本书在后世中并不出名,在历史上的学术地位也远远比不上那部早在汉朝就已经成书,收录了246个数学问题的《九章算术》。

但就是这么一部不起眼的数学著作中,却出现了一个在后来轰动整个数学界的著名数学问题。

而这,就是令无数小学生闻风丧胆的“鸡兔同笼”问题。

“鸡兔同笼”传到日本,又被命名为“龟鹤算”,传到欧洲,西方数学家们又赋予了它更系统的解法,可以说对整个世界的数学发展历史都产生了巨大的影响。

“鸡兔同笼”古籍解法

“上置三十五头,下置九十四足。半其足,得四十七。以少减多。”

这是《孙子算经》中给出的解法。

我来翻译一下:

首先,将脚的总数除以2,即94÷2=47

然后,用这个数字减去头数35,即47-35=12就是兔子的头数。

于是鸡的头数自然是用总头数减去兔子头数,35-12=23只鸡。

这个算法的原理在哪里呢?

首先,用脚数除以2的含义就是让每只动物的脚数都变为原来的一半。鸡原本有两只脚,抬起一只金鸡独立就好。兔子有四只脚,需要把两个前腿抬起来。这样一来,每只鸡有1只脚,每只兔子有两只脚,一共有94÷2=47只脚。

第二步,将脚数47减去头数35得到12。这个意思是说:让每只动物的脚再减少1只。由于鸡已经金鸡独立了,再减少一只就坐在地上了。兔子还剩下2只脚,减少1只就是单腿站立了。

由于此时鸡已经没有脚了,而兔子只有一只脚站在地上,所以这12只脚就代表了12只兔子。一共有35只动物,所以鸡就是23只了。

也就是说,《孙子算经》利用脚数的变换,将“鸡2只脚、兔子4只脚”这个麻烦事变成“鸡没有脚,兔子1只脚”的简单事。

“鸡兔同笼”现代教学方法

作为小学奥数中的常见题型, 现行的几个版本的教材都加入了“鸡兔同笼”问题,如北师大出现的列表法、苏教版出现的“假设和替换”、人教版的方程、列表和假设法等。还有后续在教学中非常生动的“砍脚法”、“金鸡独立法”、“抬脚法”。

可见,鸡兔同笼问题已经由“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”了。

但在目前的小学课堂教学中,很多学生只会机械套用解题方法,对于求得的结果却不知是兔还是鸡;有的孩子只会做固定表达方式的鸡兔同笼,题目稍一变式就无从下手;还有的孩子只知鸡兔情境,不知其它,举一而不能反三。

为什么会这样呢?

小步认为:在教学鸡兔同笼问题时,我们直接抛出问题,直接拿着现成的题目讲方法,不停地在方法上下功夫,只是注重了解题方法的传授,没有去关注题目的产生根源,孩子就不知道为什么可以这样做,所传授的方法也就成了无本之木,无源之水!

那怎么才能在孩子面前把“鸡兔同笼”的来龙去脉讲清楚,让孩子真正从原理到具体解法,彻底掌握鸡兔同笼这个题型呢?

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