第1讲 鸡兔同笼问题与假设法
爱弥儿-郑愁予
鸡兔同笼问题与假设法
一、问题的背景
“鸡兔同笼”最早出现在《孙子算经》中。许多小学算术应用题都可
以转化
成这类问题,或者用解它的典型解法--“假设法”来求解。因此很有必要学会它
的解法
和思路:
例题:
有若干只鸡和兔子,它们共有88个头,244只脚,鸡和兔各有多少只?
思考一:
我们设想,每只鸡都是“金鸡独立”,一只脚站着;而每只兔子都用两条后
腿,像人一样用两只脚站着.
现在,地面上出现脚的总数的一半,也就是244÷
2=122(只).
在122这个数
里,鸡的头数算了一次,兔子的头数相当于算了两次.因此从122
减去总头数88,剩下的就是兔子头
数122-88=34,有34只兔子.当然鸡就有54只.
答:有兔子34只,鸡54只.
上面的计算,可以归结为下面算式:总脚数÷2-总头数=兔子数.
上面的解法是《
孙子算经》中记载的,利用化归的思想进行了转化。做一次
除法和一次减法,马上能求出兔子数,多简单
!能够这样算,主要利用了兔和鸡
的脚数分别是4和2,4又是2的2倍。可是,当其他问题转化成这类
问题时,“脚数”
就不一定是4和2,上面的计算方法就行不通。
思考二:
我们对这类问题给出一种一般解法。如果设想88只都是兔子,那么就有4×
88只脚,比244只脚多
了88×4-244=108(只).每只鸡比兔子少(4-2)只脚,所
以共有鸡(88×4-244
)÷(4-2)=
54(只).说明我们设想的88只“兔子”中,
有54只不是兔子.而是鸡.因此可以列出公式
鸡数=(兔脚数×总头数-总脚数)÷(兔脚数-鸡脚数).
当然,我们也可以设想8
8只都是“鸡”,那么共有脚2×88=176(只),比244
只脚少了244-176=68(只)
.每只鸡比每只兔子少(4-2)只脚,68÷2=34(只).
说明设想中的“鸡”,有34只是兔子
,也可以列出公式
兔数=(总脚数-鸡脚数×总头数)÷(兔脚数-
鸡脚数).
上面两个公式不必都用,用其中一个算出兔数或鸡数,再用总头数去减
,就
知道另一个数。假设全是鸡,或者全是兔,通常用这样的思路求解,一般我们称
之为“假设
法”。
刚才所讲的例子告诉了大家是鸡兔的“头和”与“脚和”,根据问题条件的
情
况,一般可以把鸡兔同笼问题归结为:1、“头和”与“脚和”;2、“头和”
与“脚差”;3、“头差
”与“脚和”;4、“头差”与“脚差”。
“鸡”和“兔”是两种东西,实际上还有三种或者
更多种东西的类似问题。
需要我们将“三种或多种”转化为“两种”。
二、两个量的问题的类型
1、基本类型:“头和”与“脚和”
例:笼里有鸡与兔,数头有100个,数脚有240只。问:鸡与兔各有多少只?
分析:假设10
0只都是鸡,那么就应该有2×100=200(只)脚,但实际上
有240只脚,比假设的情况多了2
40-200=20(只)脚,出现这种情况的原因是
把兔当作鸡了。如果我们以同样数量的兔去换同样
数量的鸡,那么每换一只,头
的数目不变,脚数增加了2只。因此只要算出12里面有几个2,就可以求
出兔
的只数。
解:有兔(240-2×100)÷(4-2)=20(只),
有鸡100-20=80(只)。
答:有20只兔,80只鸡。
当然,我们也可以
假设100只都是兔子,那么就应该有4×100=400(只)
脚,但实际上有240只脚,比假设的
情况少了400-240=160(只)脚,这是因
为把鸡当作兔了。我们以鸡去换兔,每换一只,头的
数目不变,脚数减少了4-2
=2(只)。因此只要算出20里面有几个2,就可以求出鸡的只数。
有鸡(4×100-240)÷(4-2)=80(只),
有兔100——80=20(只)。
由例1看出,解答鸡兔同笼问题通常采用假设法,可以先假设
都是鸡,然后
以兔换鸡;也可以先假设都是兔,然后以鸡换兔。因此这类问题也叫置换问题。
2、“头和”与“脚差”
例:鸡与兔共有100只,鸡的脚比兔的脚多80只,问鸡与兔各多少只?
分析:这
个例题与前面例题是有区别的,没有给出它们脚数的总和,而是给出了
它们脚数的差.这又如何解答呢?
思路一:100只全是鸡,那么脚的总数是2×100=200(只)这时兔的脚数为0,鸡脚比兔脚多200只,而实际上鸡脚比兔脚多80只.因此,鸡脚与兔脚的差数比已
知多了(20
0-80)=120(只),这是因为把其中的兔换成了鸡.每把一只兔换成鸡,
鸡的脚数将增加2只,
兔的脚数减少4只.那么,鸡脚与兔脚的差数增加(2+4)=6
(只),所以换成鸡的兔子有120÷
6=20(只).有鸡(100-20)=80(只)。
解:兔(2×100-80)÷(2+4)=20(只)。
鸡100-20=80(只)。
思路二:假设去掉多出来的80只鸡脚,也就相当于去掉了
40只鸡,现在这题
的条件就转化为了:鸡与兔共有60只,鸡的脚与兔的脚一样多。在鸡脚和兔脚一<
br>样多的情况下,鸡的只数是兔的只数的2倍。
解:兔(100-80÷2)÷(2+1)=20(只)
鸡100-20=80(只)
答:鸡与兔分别有80只和20只。
3、“头差”与“脚和”
例:鸡比兔多60只,鸡脚和兔脚共240只,问鸡与兔各多少只?
分析:这个例题与前面例题是有区别的,没有给出它们头数的总和,而是给出了
它们头数的差.
这又如何解答呢?
假设去掉多出来的60只鸡,也就相当于去掉了120只鸡脚,现在这题的条
件
就转化为了:鸡与兔一样多,鸡的脚与兔的脚一共120只。在鸡和兔一样多的情
况下,兔的
脚数是鸡的脚数的2倍。
解:兔(240-2×60)÷(1+2)×2÷4=20(只)
鸡100-20=80(只)
4、“头差”与“脚差”
例:鸡比兔多60只,鸡脚比兔脚多80只,问鸡与兔各多少只?
分析:这个例题与前面例
题是有区别的,既没有给出它们头数的总和,也没有给
出脚数的和,只是给出了差,这又如何解答呢?
思路一:假设去掉多出来的60只鸡,也就相当于去掉了120只鸡脚,现在这题
的条件就转化为了:鸡与兔一样多,鸡的脚比兔的脚少40只。在鸡和兔一样多
的情况下,兔的脚数是
鸡的脚数的2倍。一只兔比一只鸡多2只脚。
解:兔40÷(4-2)=20(只)
鸡100-20=80(只)
思路二:假设去掉多出来的80只鸡脚,也
就相当于去掉了40只鸡,现在这题的
条件就转化为了:鸡比兔多20只,鸡的脚与兔的脚一样多。在鸡
脚和兔脚一样
多的情况下,鸡的只数是兔的只数的2倍。
解:兔:(60-40)÷(2-1)=20(只)
鸡100-20=80(只)
三、三个量的问题
例1 有蜘蛛、蜻蜓、蝉三种动物共18只,共有腿118条,翅膀20
对(蜘蛛8条腿;
蜻蜓6条腿,两对翅膀;蝉6条腿,一对翅膀),求蜻蜓有多少只?
分析 这是在鸡兔同笼基础上发展变化的问题.观察数字特点,蜻蜓、蝉都是
6条腿,只有蜘蛛8条腿.
因此,可先从腿数入手,求出蜘蛛的只数.我们假设三种
动物都是6条腿,则总腿数为
6×18=108(条),所差 118-108=10(条),必然是
由于少算了蜘蛛的腿数而造成的
.所以,应有(118-108)÷(8-6)=5(只)蜘
蛛.这样剩下的18-5=13(只)便是
蜻蜓和蝉的只数.再从翅膀数入手,假设13只
都是蝉,则总翅膀数1×13=13(对),比实际数少
20-13=7(对),这是由于蜻
蜓有两对翅膀,而我们只按一对翅膀计算所差,这样蜻蜓只数可求7
÷(2-1)=7
(只).
解:①假设蜘蛛也是6条腿,三种动物共有多少条腿?
6×18=108(条)
②有蜘蛛多少只?
(118-108)÷(8-6)=5(只)
③蜻蜒、蝉共有多少只?
18-5=13(只)
④假设蜻蜒也是一对翅膀,共有多少对翅膀?1×13=13(对)
⑤蜻蜒多少只?
(20-13)÷ 2-1)= 7(只)
答:蜻蜒有7只.
例2 某次数学考试考五道题,全班52人参加,共做对181
道题,已知每人至少
做对1道题,做对1道的有7人,5道全对的有6人,做对2道和3道的人数一样多
,
那么做对4道的人数有多少人?
解:对2道、3道、4道题的人共有
52-7-6=39(人)。
他们共做对
181-1×7-5×6=144(道)。
由于对2道和3道题的人数一样多,我们就可以把
他们看作是对2。5道题的人
((2+3)÷2=2.5)。这样
兔脚数=4,鸡脚数=2.5,
总脚数=144,总头数=39。
对4道题的有
(144-2.5×39)÷(4-1。5)=31(人)。
答:做对4道题的有31人。
例3、 学校组织新年游艺晚会,用于奖品的铅笔、圆珠笔和钢笔共23
2支,共花
了300元.其中铅笔数量是圆珠笔的4倍.已知铅笔每支0.60元,圆珠笔每支2.7元
,
钢笔每支6.3元.问三种笔各有多少支?
解:从条件“铅笔数量是圆珠笔的4倍”,
这两种笔可并成一种笔,四支铅笔
和一支圆珠笔成一组,这一组的笔,每支价格算作
(0.60×4+2.7)÷5=1.02(元).
现在转化成价格为1.02和6.3两种笔.用“鸡兔同笼”公式可算出,钢笔支数是
(300-1.02×232)÷(6.3-1.02)=12(支).
铅笔和圆珠笔共
232-12=220(支).
其中圆珠笔 220÷(4+1)=44(支).
铅笔 220-44=176(支).
答:其中钢笔12支,圆珠笔44支,铅笔176支.
例4、 商店出售大、中、小气球,大球每个3元,中球每个1.5元,小球每个
<
br>1元.张老师用120元共买了55个球,其中买中球的钱与买小球的钱恰好一样多.
问每种球各
买几个?
解:因为总钱数是整数,大、小球的价钱也都是整数,所以买中球的钱数是
整数
,而且还是3的整数倍.我们设想买中球、小球钱中各出3元.就可买2个中球,
3个小球.因此,可以
把这两种球看作一种,每个价钱是
(1.5×2+1×3)÷(2+3)=1.2(元).
从公式可算出,大球个数是
(120-1.2×55)÷(3-1.2)=30(个).
买中、小球钱数各是
(120-30×3)÷2=15(元).
可买10个中球,15个小球.
答:买大球30个、中球10个、小球15个.
例4、 某种考试已举行了24次,共出了426
题.每次出的题数,有25题,或者
16题,或者20题.那么,其中考25题的有多少次?
解:如果每次都考16题,16×24=384,比426少42道题.
每次考25道题,就要多25-16=9(道).
每次考20道题,就要多20-16=4(道).
就有
9×考25题的次数+4×考20题的次数=42.
请注意,4和42都是偶数,9×考25题次
数也必须是偶数,因此,考25题的次
数是偶数,由9×6=54比42大,考25题的次数,只能是0
,2,4这三个数.由于42
不能被4整除,0和4都不合适.只能是考25题有2次(考20题有6次
).
答:其中考25题有2次.
例5、有50位同学前往参观,乘电车前往每人1
.2元,乘小巴前往每人4元,
乘地下铁路前往每人6元.这些同学共用了车费110元,问其中乘小巴
的同学有多
少位?
解:由于总钱数110元是整数,小巴和地铁票也都是整数,因此乘电车前往
的人数一定是5的整数倍.
如果有30人乘电车, 110-1.2×30=74(元).
还余下50-30=20(人)都乘小巴钱也不够.说明假设的乘电车人数少了.
如果有40人乘电车 110-1.2×40=62(元).
还余下50-40=10(人)都
乘地下铁路前往,钱还有多(62>6×10).说明假
设的乘电车人数又多了.30至40之间,只有
35是5的整数倍.
现在又可以转化成“鸡兔同笼”了:
总头数
50-35=15,
总脚数 110-1.2×35=68.
因此,乘小巴前往的人数是 (6×15-68)÷(6-4)=11.
答:乘小巴前往的同学有11位。
在三转化为二时,一是利用题目中数量比例关系,把两种东
西合并组成
一种。二是充分利用所求个数是整数,以及总量的限制,其中某一个数只能是几个
数
值.对几个数值逐一考虑是否符合题目的条件.确定了一个个数,也就变成二
的问题了.在小学算术的范
围内,学习这两种类型已足够了.更复杂的问题,只能
借助中学的三元一次方程组等代数方法去求解.
四、实际应用
例1
100个和尚140个馍,大和尚1人分3个馍,小和尚1人分1个馍。问:大、
小和尚各有多少人?
分析与解:本题由中国古算名题“百僧分馍问题”演变而得。如果将大和尚、小
和尚分别看作鸡
和兔,馍看作腿,那么就成了鸡兔同笼问题,可以用假设法来解。
假设100人全是大和尚,那么
共需馍300个,比实际多300-140=160(个)。
现在以小和尚去换大和尚,每换一个总人数
不变,而馍就要减少3——1=2(个),
因为160÷2=80,故小和尚有80人,大和尚有
100-80=20(人)。
同样,也可以假设100人都是小和尚,同学们不妨自己试试。
在下面的例题中,我们只给出一种假设方法。
例2 一份稿件,甲单独打字需6小时完成。乙单独打字
需10小时完成,现在甲单
独打若干小时后,因有事由乙接着打完,共用了7小时。甲打字用了多少小时
?
解:我们把这份稿件平均分成30份(30是6和10的最小公倍数),甲每小时打
30÷6=5(份),乙每小时打30÷10=3(份)。
现在把甲打字的时间看成“兔”
头数,乙打字的时间看成“鸡”头数,总头
数是7。“兔”的脚数是5,“鸡”的脚数是
3,总脚数是30,就把问题转化成“鸡
兔同笼”问题了。
根据前面的公式
“兔”数=(30-3×7)÷(5-3)=4.5,
“鸡”数=7-4.5=2.5,
也就是甲打字用了4.5小时,乙打字用了2.5小时。
答:甲打字用了4小时30分。
例3现有大、小油瓶共50个,每个大瓶可装油4千
克,每个小瓶可装油2千克,
大瓶比小瓶共多装20千克。问:大、小瓶各有多少个?
分析:本题与例4非常类似,仿照例4的解法即可。
解:小瓶有(4×50-20)÷(4+2)=30(个),
大瓶有50-30=20(个)。
答:有大瓶20个,小瓶30个。
例4 一批钢材,
用小卡车装载要45辆,用大卡车装载只要36辆。已知每辆大
卡车比每辆小卡车多装4吨,那么这批钢
材有多少吨?
分析:要算出这批钢材有多少吨,需要知道每辆大卡车或小卡车能装多少吨。
利用假设法,假设只用36辆小卡车来装载这批钢材,因为每辆大卡车比每
辆小卡车多装4
吨,所以要剩下4×36=144(吨)。根据条件,要装完这144吨
钢材还需要45-36=9(辆
)小卡车。这样每辆小卡车能装144÷9=16(吨)。由
此可求出这批钢材有多少吨。
解:4×36÷(45-36)×45=720(吨)。
答:这批钢材有720吨。
例5 乐乐百货商店委托搬运站运送500只花瓶,双方商定每只运费0.24元,但
如果发生
损坏,那么每打破一只不仅不给运费,而且还要赔偿1.26元,结果搬
运站共得运费115.5元。问
:搬运过程中共打破了几只花瓶?
分析:假设500只花瓶在搬运过程中一只也没有打破,那么应
得运费0.24
×500=120(元)。实际上只得到115.5元,少得120-115.5=4.
5(元)。搬运
站每打破一只花瓶要损失0.24+1.26=1.5(元)。因此共打破花瓶4.5÷
1.5
=3(只)。
解:(0.24×500-115.5)÷(0.24+1.26)=3(只)。
答:共打破3只花瓶。
例6小乐与小喜一起跳绳,小喜先跳了2分钟,然后两人各跳了3
分钟,一共跳
了780下。已知小喜比小乐每分钟多跳12下,那么小喜比小乐共多跳了多少下?
分析与解:利用假设法,假设小喜的跳绳速度减少到与小乐一样,那么两人跳的
总数减少了
12×(2+3)=60(下)。
可求出小乐每分钟跳
(780——60)÷(2+3+3)=90(下),
小乐一共跳了90×3=270(下),因此小喜比小乐共多跳
780——270×2=240(下)。
例7 今年是1998年,父母年龄(整数)和是78岁,
兄弟的年龄和是17岁。四年
后(2002年)父的年龄是弟的年龄的4倍,母的年龄是兄的年龄的3倍
。那么当父
的年龄是兄的年龄的3倍时,是公元哪一年?
解:4年后,两人年龄和都
要加8。此时兄弟年龄之和是17+8=25,父母年龄
之和是78+8=86。我们可以把兄的年龄看
作“鸡”头数,弟的年龄看作“兔”头
数。25是“总头数”。86是“总脚数”。根据公式,兄的年龄
是:(25×4-86)÷
(4-3)=14(岁)。
1998年,兄年龄是:14-4=10(岁)。
父年龄是:(25-14)×4-4=40(岁)。
因此,当父的年龄是兄的年龄的3倍时,兄的年龄是
(40-10)÷(3-1)=15(岁)。
这是2003年。
答:公元2003年时,父年龄是兄年龄的3倍。