鸡兔同笼
鸡兔同笼问题是一个经典的数学问题,它的基本形式是:
已知鸡和兔的总头数和总脚数,求鸡和兔各有多少只。
其原理是利用鸡和兔脚的数量差异来建立等式关系求解。鸡有\(2\)只脚,兔有\(4\)只脚。
1. 假设法(假设全是鸡)
思路:假设笼子里全部是鸡,根据鸡兔的总头数算出此时的脚数,与实际脚数对比,求出脚数的差值。这个差值是因为把兔当成鸡少算的脚数,用差值除以每只兔和鸡脚数的差,就可以得到兔的数量,进而求出鸡的数量。
例如:鸡兔同笼,头共\(35\)个,脚共\(94\)只。假设全是鸡,那么脚有\(35\times2 = 70\)只。实际脚数比假设多\(94 - 70 = 24\)只。每只兔比鸡多\(4 - 2 = 2\)只脚,所以兔有\(24\div2 = 12\)只,鸡有\(35 - 12 = 23\)只。
2. 假设法(假设全是兔)
思路:假设全部是兔,算出此时的脚数,与实际脚数对比产生差值。这个差值是因为把鸡当成兔多算的脚数,用差值除以每只兔和鸡脚数的差,得到鸡的数量,再求出兔的数量。
例如:对于上述例子,假设全是兔,脚有\(35\times4 = 140\)只。实际脚数比假设少\(140 - 94 = 46\)只。每只鸡比兔少\(4 - 2 = 2\)只脚,所以鸡有\(46\div2 = 23\)只,兔有\(35 - 23 = 12\)只。
3. 方程法(一元一次方程)
思路:设鸡或兔的数量为未知数,根据头数和脚数的关系列出方程求解。
例如:设鸡有\(x\)只,则兔有\((35 - x)\)只。根据脚数可列方程\(2x+4\times(35 - x)=94\)。展开得\(2x + 140-4x = 94\),移项得\(2x = 46\),解得\(x = 23\),则兔有\(35 - 23 = 12\)只。
4. 方程法(二元一次方程组)
思路:设鸡有\(x\)只,兔有\(y\)只,根据头数和脚数的两个等量关系列出方程组求解。
例如:设鸡\(x\)只,兔\(y\)只,可得方程组\(\begin{cases}x + y = 35\\2x + 4y = 94\end{cases}\)。由第一个方程得\(x = 35 - y\),代入第二个方程得\(2(35 - y)+4y = 94\),后续步骤同一元一次方程解法,解得\(x = 23\),\(y = 12\)。
5. 抬腿法(一次抬一只脚)
思路:让鸡兔同时抬起一只脚,此时脚数减少头数的数量,再抬起一只脚,此时鸡一屁股坐在地上,剩下的脚都是兔的,且每只兔还剩两只脚,由此可算出兔的数量。
例如:对于头\(35\)个,脚\(94\)只的情况。第一次抬腿后,脚还剩\(94 - 35 = 59\)只;第二次抬腿后,脚还剩\(59 - 35 = 24\)只。这\(24\)只脚都是兔的,且每只兔还剩\(2\)只脚,所以兔有\(24\div2 = 12\)只,鸡有\(35 - 12 = 23\)只。
6. 抬腿法(一次抬两只脚)
思路:让鸡兔同时抬起两只脚,此时鸡没有脚着地,兔还剩两只脚着地,用剩下的脚数除以\(2\)就得到兔的数量。
例如:对于头\(35\)个,脚\(94\)只的情况。同时抬起两只脚后,剩下的脚数为\(94-35\times2 = 24\)只,这都是兔的脚,所以兔有\(24\div2 = 12\)只,鸡有\(35 - 12 = 23\)只。
7. 砍足法(类似抬腿法,假设砍脚)
思路:假设把每只鸡和兔的脚都砍去一半,此时鸡剩\(1\)只脚,兔剩\(2\)只脚,总脚数也变为原来的一半,用此时的脚数减去头数,就得到兔的数量。
例如:对于头\(35\)个,脚\(94\)只的情况。砍脚后总脚数为\(94\div2 = 47\)只,兔的数量为\(47 - 35 = 12\)只,鸡有\(35 - 12 = 23\)只。
8. 分组法(根据脚数倍数关系分组)
思路:因为兔脚是鸡脚的\(2\)倍,所以可以按照一定的组合方式分组,通过计算组数来确定鸡兔的数量。
例如:把\(1\)只兔和\(2\)只鸡分为一组,一组有\(4 + 2\times2 = 8\)只脚。总脚数\(94\)只,可分组\(94\div8 = 11\cdots\cdots6\),余数\(6\)只脚正好是\(3\)只鸡的脚数。所以兔有\(11\times1+0 = 11\)只,鸡有\(11\times2 + 3 = 25\)只(这里计算有误,重新计算:94只脚可分组\(94\div8 = 11\cdots\cdots6\),\(6\)只脚是\(3\)只鸡的脚,所以鸡有\(11\times2+3 = 25\)只,兔有\(11\)只)。
9. 面积法(用长方形面积表示数量关系)
思路:画两个长方形,一个长方形的长表示鸡兔的头数,宽表示鸡脚数;另一个长方形长也表示鸡兔头数,宽表示兔脚数。两个长方形面积之和表示总脚数,通过设未知数,根据面积关系列方程求解。
例如:设鸡有\(x\)只,兔有\(y\)只。长方形\(A\)(表示鸡脚)长为\(x + y\),宽为\(2\);长方形\(B\)(表示兔脚)长为\(x + y\),宽为\(4\)。则\(2x+4y = 94\),且\(x + y = 35\),后续解法同二元一次方程组解法。
10. 列表法(穷举法)
思路:分别假设鸡有不同的数量,根据头数算出兔的数量,再计算脚数,直到找到符合实际脚数的情况。
例如:假设鸡有\(0\)只,兔有\(35\)只,脚有\(35\times4 = 140\)只;假设鸡有\(1\)只,兔有\(34\)只,脚有\(1\times2+34\times4 = 138\)只……依次列举,当鸡有\(23\)只,兔有\(12\)只时,脚有\(23\times2 + 12\times4 = 94\)只,符合条件。