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小升中奧數百雞問題解題指導及例題解析參考

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《張丘建算經》中有這樣一題:公雞每隻值5文錢,母雞每隻值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、小雞各有多少隻?

小升中奧數百雞問題解題指導及例題解析參考

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,在國小階段,不少同學都是用拼湊的辦法來解決。這裡介紹一種新方法,對國小生很適用。

1、求倍數。每隻公雞值5文錢,每隻母雞值3文錢,每隻小雞值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51/3=15倍和31/3=9倍。

2、算超額。假設100文錢全部買小雞,可買1001/3=300只,超出實有三種雞總數300-100=200只。

3、組等式。由於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後一共增加的只數,關係式為:公雞隻數14+母雞隻數8=200.

4、試結果。一般來說,不定方程的正整數解按關係式就可以觀察得到。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,左邊只有一項係數是分數的形式。

在上式兩邊同時除以8,得到:公雞隻數7/4+母雞隻數=25.顯然,公雞隻數必須是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。

大數學家尤拉曾提出過這樣的問題:一頭豬321(312)銀幣,一隻山羊131(113)銀幣,一隻綿羊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3121/2=7倍,山羊的單價是綿羊的.1131/2=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1001/2=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後多出的頭數,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。

在第一題裡,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=100①5X+3Y+13Z=100②,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,其實也並不新鮮,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,然後有意識地將這個方程的某一個求知數的係數變成分數形式,便於觀察這個未知數的值,其它未知數就不難推算了。