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幾隻雞,幾隻兔?——「雞兔同籠」的思考

原標題:幾隻雞,幾隻兔?——「雞兔同籠」的思考


  我國古代數學史中,有許多有趣又引人深思的問題。在《孫子算經》中記載了一道數學趣題:今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?翻譯過來就是,有若干只雞兔同在一個籠子里,從上面數,有35個頭,從下面數,有94隻腳,問籠中各有多少只雞和兔?


這個問題有多種不同的解答方法,其中最為經典的是假設法。首先,我們假設把兔子的兩隻前腳捆起來,兩隻後腿也捆起來,那麼兔子就和雞一樣只有兩隻腳,雞和兔的總腳數就是35×2=70隻腳,比題中所給的94隻少24隻腳。這時,我們再依次鬆開每隻兔子腳上的繩子,這樣總腳數就會2隻、2隻地逐漸增加,總共增加了24隻腳,那麼兔子的數量就是24÷2=12隻,雞的數量是35-12=23隻。概括起來,解雞兔同籠題的基本關係式是:

兔數=(實際腳數-每隻雞腳數×雞兔總數)÷(每隻兔子腳數-每隻雞腳數)


雞數=(每隻兔腳數×雞兔總數-實際腳數)÷(每隻兔子腳數-每隻雞腳數)


第二種方法是一種直觀的幾何圖像法,十分適合小朋友們使用計算。首先,在草稿紙上畫出35個圓圈代表雞和兔子的頭,然後在所有的圓圈上嘗試畫上2條或4條短線,圓圈上畫2條短線的代表有兩隻腳的雞,畫4條短線的代表有四隻腳的兔子,經過不斷嘗試,使得匯流排數為94,此時雞的總數就是畫了2條短線的圓圈的數量,兔子的總數就是畫了4條短線的圓圈的數量。這個方法既符合邏輯又易於理解。荷蘭數學教育家弗賴登塔爾曾說:「幾何直觀可以告訴我們什麼是重要的、有趣的和容易進入的,當我們陷入問題觀念方法的困擾時,幾何可以拯救我們!」


第三種方法則是更為進階的方程法。假設兔有x只,雞有(35-x)只來建立一元一次方程,根據題目可以得到4x+2(35-x)=94,解方程得到x=12,因此,兔有12隻,雞有23隻。或者假設兔有x只,雞有y只來建立二元一次方程,得到並解出方程組x+y=35,4x+2y=94,也可以得到相同的答案。

「雞兔同籠」這一數學問題,它獨特的解題思想與方法,是方程解法無法與其比肩的。它不僅是一道題,更是一類問題的統稱。

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