摘 要:《孫子算經(jīng)》中雞兔同籠問題:“今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?!边@個(gè)問題有各種各樣的解法,本文以人教版小學(xué)數(shù)學(xué)四年級(jí)下冊(cè)中第九章數(shù)學(xué)廣角的雞兔同籠例題為例,運(yùn)用“盈不足術(shù)”、畫圖法、列表法、假設(shè)法和方程法來解決這個(gè)問題。
關(guān)鍵詞:“雞兔同籠”;一題多解;“盈不足術(shù)”
一、 一題多解
例:籠子里有若干只雞和兔。從上面數(shù),有8個(gè)頭,從下面數(shù),有26只腳。雞和兔各有幾只?
(一) “盈不足術(shù)”
《九章算術(shù)》中的“盈不足術(shù)”主要講了以盈虧問題為中心的一種雙假設(shè)算法。例題可用這種方法計(jì)算。如:
假設(shè)雞有2只,則兔有6只,一共有2×2+6×4=28只腳,多了2只腳;若設(shè)雞有4只,兔4只,則腳共有4×2+4×4=24只,少了2只腳。
把第一次設(shè)的雞只數(shù)記為a1,腳盈部分記為b1;把第二次設(shè)的雞只數(shù)記為a2,腳虧部分記為b2,則可算出雞有a2b2+a2b2b2+b2=2×2+4×22+2只,兔有8-3=5只。
(二) 畫圖法
在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,提倡數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)方法,然而畫圖法正是數(shù)形結(jié)合很好體現(xiàn)。解法如下:
圓表示頭,
豎杠表示腳,兩條豎杠就是雞,四條豎杠就是兔。題目中說有8個(gè)頭,那第一步先畫8個(gè)圓;第二步就是分腿了,每個(gè)頭分兩條腿,剩余的再剛才的基礎(chǔ)上再分多兩條腿,即一個(gè)圓帶四條豎杠的就是兔子。
通過畫圖,可以直觀看出兔子有5只,雞有3只。
(三) 列表法
通過列表解決問題,也就是把符合問題的所有可能答案一個(gè)個(gè)列出來,并用表格進(jìn)行整理。解如下:
雞和兔一共8個(gè)頭,所以當(dāng)雞8只,則兔0只;當(dāng)雞7只,則兔1只……由此可以列出下表:
雞876543210
兔012345678
腳161820222426283032
通過列表,可以看出雞兔共26只腳時(shí),雞有3只,兔有5只。
(四) 假設(shè)法
假設(shè)法是根據(jù)題目中給出已知條件或結(jié)論作出某種假設(shè),把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。根據(jù)例題解題思路如下:
假設(shè)籠子里全部都是雞,先算出在假設(shè)條件下籠子里面一共有幾只腳,再拿假設(shè)得到的腳數(shù)與題中給出的腳數(shù)相比,看差多少,因?yàn)殡u和兔相差兩只腳,將所差的腳數(shù)除以二,就可以算出一共有多少只兔,最后算出有多少只雞。
解:假設(shè)全是雞,則共有腳:8×2=16(只);
題目給的腳數(shù)與假設(shè)腳數(shù)的差:26-16=10(只);
兔子個(gè)數(shù):10÷2=5(只);
雞的個(gè)數(shù):8-5=3(只)。
答:雞有3只,兔有5只。
(五) 方程法
方程法把未知量設(shè)為字母,然后把字母作為已知量參與計(jì)算,最終得到等式的過程。所以根據(jù)題意方程法有兩種:
1. 只含一個(gè)未知數(shù)
解:設(shè)雞有x只,兔有(8-x)只,則雞腳有2x只,兔腳有4(8-x)只。2x+4(8-x)=26,求得x=3,故雞有3只;則兔有8-3=5(只)。
2. 未知數(shù)不止一個(gè)
解:設(shè)雞有x只,兔有y只,則雞腳有2x只,兔腳有4y只。
2x+4y=26
聯(lián)立方程組得2y=10;最后解得y=5,x=3;所以雞有3只,兔有5只。
二、 解題分析
根據(jù)上文的五種方法的介紹,可以發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題解題的靈活多樣性,第一種可以讓學(xué)生深入學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)文化,后面四種方法是層層遞進(jìn)的,有利于對(duì)學(xué)生高層次認(rèn)知水平的培養(yǎng)。
“盈不足術(shù)”,對(duì)于低年級(jí)學(xué)生較為抽象,介紹這種方法可以讓學(xué)生體會(huì)到古時(shí)候的人們也能有大智慧,使學(xué)生融入數(shù)學(xué)文化。
畫圖法:借助圖形來解題對(duì)于年級(jí)小、認(rèn)知水平較低的學(xué)生來說簡(jiǎn)單些,還能激發(fā)數(shù)學(xué)興趣,并且有利于假設(shè)法的理解,但對(duì)于大數(shù)目題目時(shí),畫圖就不切實(shí)際。
列表法:把符合問題的所有可能答案逐個(gè)列出來,并用表格進(jìn)行整理。這種方法對(duì)于小數(shù)目的題目來說方便快捷,數(shù)字大了,就顯得繁瑣,還容易出錯(cuò)。
假設(shè)法:對(duì)于小學(xué)學(xué)生來說,較難理解,需要借助畫圖法,使題目呈現(xiàn)更直觀,才能進(jìn)一步理解。適用范圍大,不會(huì)因?yàn)閿?shù)目大小而受到限制。
方程法:通過一套流程來解題,但是要求用未知量來計(jì)算,對(duì)于小學(xué)生認(rèn)知要求較高,需要把未知當(dāng)已知來算。這種方法也是不受數(shù)目大小限制,解題方便快速。
解決“雞兔同籠”問題,其實(shí)也是建立解題模型的問題,這個(gè)模型不僅僅局限在雞和兔,可以把雞和兔換成龜和鶴、單車和三輪車等。
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作者簡(jiǎn)介:
劉婉悅,廣西壯族自治區(qū)桂林市,廣西師范大學(xué)。