2019.06.20
日
一
二
三
四
五
六
鸡兔同笼问题是我国古代著名趣题之一。大约在1500年前,《孙子算经》中就记载了这个有趣的问题。原文如下:“今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?”
解决这个问题的方法很多,可以有如下的方法:画图法、列表法、假设法、方程法、奇思妙想法等。这个问题也蕴含着丰富的数学思想方法:化归、枚举、数形结合、假设、方程、建模等。而且不同的解题方法与数学思想方法之间也有一定的对应关系。比如,枚举与列表法,数学结合与画图法,方程思想与列方程法。
今天,就来看看有哪些方法来解鸡兔同笼的问题。以这题为例:
现有一笼子,里面有鸡和兔子若干只,数一数,共有头14个,腿38条,聪明的小朋友,鸡和兔各有多少只?
列表法
首先介绍列表法,学生需要完整经历尝试、列表、比较、调整、发现的过程。
这里,列表法是解决此类问题的最朴实的方法,或者说是解决此类问题中的通性通法。教材以“鸡兔同笼”问题为载体,不要求学生一定用多种方法来解答,而是让每位学生从列举尝试开始,经历列表、尝试和不断调整的过程,从中体会到解决问题的一般策略。
兔的只数 | 鸡的只数 | 总脚数 | 和题意比较 |
0 | 14 | 28 | ✕ |
1 | 13 | 30 | ✕ |
2 | 12 | 32 | ✕ |
3 | 11 | 34 | ✕ |
4 | 10 | 36 | ✕ |
5 | 9 | 38 | ✓ |
上面的表格是按照有序的方法来进行思考的,在不断假设、验证、调整的过程中找到了最终的答案。当然还可以跳着列表,折中列表等方法都可以,比如,这题可以从兔7只,鸡7只来进行列表。这样会快速找对答案。
画图法
画图法也是低年级学生很好接受的一种方法,可以让数学变得形象化,有助于创造力的培养。
假设14只全部是鸡,先把鸡画好。
……这样就有14×2=28条,差38-28=10条,而每一只鸡补2条腿就变成兔子,需要把5只鸡每只补2条腿,所以有5只兔子,14-5=9只鸡。
……画图法比较直观,容易理解。但是局限性也比较大,当数字变大的时候就不容易解决问题。
假设法
假设全是鸡,14×2=28只脚,比实际上的38只脚少了10只,为什么会少呢?因为我们把兔子也看成了鸡了,每只兔子看成鸡会少2只脚,所以兔子有10÷2=5只。那么鸡有9只。
同理,我们也可以假设全部都是兔子。
假设全部是兔子,则有14×4=56条腿,比实际多56-38=18只,为什么会多呢?因为我们把鸡也看成了兔子了,每只鸡看成兔子会多2只脚,所以鸡有18÷2=9只。那么鸡有9只,兔子为14 - 9=5只。
这里的假设法,其实就是算术法。列式解答的好处就是数据再大也容易解决。有同学学习奥数时,会让记忆相关的公式,其实没有必要。这里关键是每一步算式的含义要理解。尤其是为什么脚的只数会多或少。另外兔子比鸡多两条腿的隐藏条件也要清楚。
方程法
到了高年级,我们慢慢从算术思维到方程思维了。利用方程解决问题的优越性,在解决这类难题上就显得明显了。
设鸡的数量为x只,则兔子有(14-x)只,有2x+4(14-x)=38,解出x=9,所以有鸡9只,兔子14-9=5只。
设兔子的数量为x只,则鸡有(14-x)只,有4x+2(14-x)=38.解得x=5,所以兔子有5只,鸡有14-5=9只。
当然到了中学,还可以设两个未知数,用二元一次方程组,则更为简单了。
设兔子的数量为x只,鸡的数量为y只。那么
x+y=14;4x+2y=38。从而解出x=5,y=9。
除了上面介绍的一些大家常见的方法,其实在解决鸡兔同笼问题时,还有很多有趣甚至是智慧的做法。这些方法虽然不是常用的方法,但的确很秒!让我们一起看看!
“金鸡独立”法
金鸡独立法:
让每只鸡都一只脚站立,每只兔都用两只后脚站立,那么地上的总脚数是原来的一半,即19只脚。
鸡的脚数与头数相同,而兔的脚数是兔的头数的2倍,显然这19只脚对应的肯定不都是鸡,如果都是鸡,那就有19个头了,所以肯定有兔子。
因此从19里减去头数14,剩下的就是兔的头数19-14=5只,鸡有14-5=9只。
其实这种经典解法,在《孙子算经》中古人就已经给出这样的方法了。
“吹哨”法
“吹哨”法:这个方法也叫“抬腿(脚)法”。
假设鸡和兔接受过特种部队训练,吹一声哨,它们抬起一只脚,还有38-14=24只腿在站着,再吹一声哨,它们又抬起一只脚,这时鸡都一屁股坐地上了,兔子还有两只脚立着。(或让每只动物抬两只脚,意思一样)
这时还有24-14=10只腿在站着,而这10只腿全部是兔子的,所以兔子有10÷2=5只,鸡有14-5=9只。
“安脚”法
安脚法:
如果给每只鸡都安上2只假脚,那么每只鸡和每只兔都有4只脚。那么 14×4-38=18(只),就是多了18只假脚。显然假脚都是鸡的。所以,18÷2=9(只)鸡。
“砍脚”法
砍脚法:
如果给每只兔都砍去2只脚,那么每只鸡和每只兔都有2只脚。那么38-14×2=10(只),这样就少了10只脚,显然少的是兔子被砍的脚。10÷2=5(只)兔。
……类似的还有“装头法”、“捆绑法”、“平均法”等都是类似的方法,其实本质上还是假设法。
另外,鸡兔同笼问题甚至还可以用几何直观的方法,把它变成一个求图形面积的方法。诸如此类的方法,如果一一列举,能用几十种,其实很多方法本质是一样的。对于学生来说,也没有必要都知道。
其实,上面提到的许多方法,实质都是“假设”,都是进行假设尝试的一种手段。而鸡兔同笼问题作为经典的数学问题,从显性知识来说没有多大意义,因为生活中就不会出现。但在解决这个问题中列表法的有序思考,假设法的合理推理性,一题多解的思路等,都会对学生的思维起到促进提高的作用。
掌握“鸡兔同笼”问题的基本方法,经过适当的转化与迁移,可以解决更多广泛的数学问题。这里的“化归思想”、“建模思想”都是有利于向学生渗透的数学思想。
联系客服