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小升初階段“百雞問題”巧解析

來源:青島奧數網整理 2011-11-18 13:07:48

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    小學奧數注重孩子邏輯思維訓練,在小學階段的奧數學習過程中,每個提醒都有典型的提醒和解題方法,下面是典型的“百雞問題”:

  《張丘建算經》中有這樣一題:公雞每只值5文錢,母雞每只值3文錢,小雞每3只值1文錢。現在用100文錢買100只雞,公雞、母雞、小雞各有多少只?

  這是中國古代算術中的一類典型問題——百雞問題,現代數學用不定方程求解,在小學階段,不少同學都是用拼湊的辦法來解決。這里介紹一種新方法,對小學生很適用。

  1、求倍數。每只公雞值5文錢,每只母雞值3文錢,每只小雞值1/3文錢。以最便宜的小雞為標準,公雞和母雞的價格分別是小雞的5÷1/3=15倍和3÷1/3=9倍。

  2、算超額。假設100文錢全部買小雞,可買100÷1/3=300只,超出實有三種雞總數300-100=200只。

  3、組等式。由于公雞置換成小雞可多出自身只數的15-1=14倍,母雞置換成小雞可多出自身只數的9-1=8倍。不難理解,上述假設中多出的200只即為公雞和母雞置換成小雞后一共增加的只數,關系式為:公雞只數×14+母雞只數×8=200.

  4、試結果。一般來說,不定方程的正整數解按關系式就可以觀察得到。我們也可以先把等式變形,觀察起來更為容易。方法是,在等式兩邊同時除以一個相同的數(0除外),得到等式右邊為整數,左邊只有一項系數是分數的形式。

  在上式兩邊同時除以8,得到:公雞只數×7/4+母雞只數=25.顯然,公雞只數必須是4的倍數。這樣,從“4”起,依次用4的倍數去試算,可以得出三種情況:公雞4只,母雞18只,小雞78只;或公雞8只,母雞11只,小雞81只;或公雞12只,母雞4只,小雞84只。

  下面再舉一例來驗證。

  大數學家歐拉曾提出過這樣的問題:一頭豬321(312)銀幣,一只山羊131(113)銀幣,一只綿羊21(1/2)銀幣。有人用100個銀幣,買了100頭牲畜。問:豬、山羊、綿羊各多少?

  豬的單價是綿羊的312÷1/2=7倍,山羊的單價是綿羊的113÷1/2=223倍,豬和山羊分別置換成綿羊,可多出自身只數的7-1=6倍和 223-1=123倍。如果100個銀幣都買綿羊,可買100÷1/2=200只,超出實有牲畜頭數200-100=100頭,這100頭就是豬和山羊換成綿羊后多出的頭數,列式:豬×6+山羊×123=100.顯然,山羊的只數應是“3”的倍數,可以推算得到:豬15頭,山羊6只,綿羊79只;或豬10 頭,山羊24只,綿羊66只;或豬5頭,山羊42只,綿羊53只。

  上述解法,我們可以用代數知識來幫助分析。

  在第一題里,設公雞、母雞、小雞分別有X、Y、Z只,列出兩個方程(方程組)X+Y+Z=100……①5X+3Y+13Z=100……②,將方程②乘以3,就是15X+9Y+Z=300,與方程①相減(消去Z),得出14X+8Y=200,兩邊同時除以8,就是74X+Y=25.顯然X只能是4的倍數,依次試算,就能得到與前面相同的答案來。

  這樣一來,我們就會明白,所謂的“新法”,其實也并不新鮮,不過就是先用“消元法”把“三元”不定方程組演變成一個“二元”不定方程,然后有意識地將這個方程的某一個求知數的系數變成分數形式,便于觀察這個未知數的值,其它未知數就不難推算了。

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