如何識別“雞兔同籠”問題

“雞兔同籠”問題源自《孫子算經》,其原題是“今有雞免同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雞兔各幾何?”其一般模型可以概括為:雞兔同籠,共有頭a個,共有足b只,問雞、兔各有幾只?

“雞兔同籠”問題的解法,一般有列表法、畫圖法、抬腿法、方程解法。雖然解法不同,但都運用了假設的數學思想方法。

我們以《孫子算經》上的問題為例,采用一般的算術方法來解:

假設35只都是雞,由于每只雞都有2只腳,所以共有

35×2=70只腳。

但題設是94只腳,為什么少了94-70=24只腳呢?

原因是把每只兔子當成雞,要少算4-2=2只腳,因此少的24只腳是將24÷2=12只兔當成雞的緣故。因此兔有12只,雞有35-12=23只。列出綜合算式為:

兔(94-35×2)÷(4-2)=12(只)

雞35-12=23(只)

“雞兔同籠”的解法,經過學習大多數學生都能正確解答。然而,學生在遇到“雞兔同籠”模型的變式題,往往迷惑不解。比如,下列問題:

1.有20張5元和10元的人民幣,一共是175元,5元和10元的人民幣各有多少張?

2.王老師圓珠筆和鋼筆共買了15枝,圓珠筆每枝1.5元,鋼筆每枝4.5元,共花了49.5元,圓珠筆和鋼筆各買了多少枝?

3.在一個停車場內,汽車、摩托車共停了48輛,其中每輛汽車有4個輪子,每輛摩托車有3個輪子,這些車共有172個輪子,停車場內有汽車摩托車各多少輛?

4.小剛買回8分郵票和4分郵票共100張,共付出6.8元,問,小剛買回這兩種郵票各多少張?

5.在知識競賽中,有10道判斷題,評分規定:每答對一道題的兩分,答錯一道題要倒扣一分。小明答了全部題目,但最后只得了14分,他答錯幾題?

6.全班46人去劃船,共乘12只船,其中大船每只坐5人,小船每只坐3人,求大船和小船各有多少只?

7.100名師生綠化校園,老師每人栽3課,學生每兩人栽1棵,共栽樹100棵。求老師和同學各栽樹多少棵?

……

學生在解決這些問題時,存在著不同程度的困難。究其原因,是學生尚不能正確識別這些問題本質上都屬于“雞兔同籠”模型。怎樣才能幫助學生識別問題的“雞兔同籠”模型本質呢?

不妨將上面的幾個變式題與雞兔同籠的一般問題放在一起,讓學生進行比較辨析,尋找這些題目的相同點。經學生充分思考,師生互動交流后,可抽象概括,形成以下共識:

雞兔同籠模型的一般特征是,題目的條件里直接告訴(或者間接可以得到)兩個不同視角的“和”,同時在計量的某一“和”時存在著不同的衡量指標。

比如,《孫子算經》里面的雞兔同籠問題,告訴了頭的個數“和”35個與腳的只數“和”94只,同時我們還知道在求腳數“和”時,雞和兔的腳數指標分別是2只和4只。

我們也可以簡單地說,“雞兔同籠”模型的問題特征是:兩“和”、兩“指標”。這是“雞兔同籠”問題的題目模型,也是識別“雞兔同籠”問題的簡單有效的方法。

當我們幫助學生抽象出其本質特征,才能幫學生快速建立模型,才能不被題海所困,在深度學習過程中實現體質減負。

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