我國明代珠算家程大位的名著《直指算法統宗》裡有一道著名算題:一百饅頭一百僧,大僧三個更無爭,小僧三人分一個,大小和尚各幾丁?
如果譯成白話文,其意思是:有100個和尚分100隻饅頭,正好分完。如果大和尚一人分3隻,小和尚3人分一隻,試問大、小和尚各有幾人?
這個問題在小學的課本裡也出現裡,大概是四年級課本的一道習題,屬於雞兔同籠問題的拓展練習,它的解法有很多,常用的有以下五種,今天我們就來分別研究一下:
一、雞兔同籠法
這個方法較為通用,也易於理解,是一種應用較為廣泛的方法,在解決問題時,我們可以先假設全是大和尚,也可以先假設全是小和尚。根據假設找出與實際的差,進而解決問題。
假設法1:
(1)假設100人全是大和尚,應吃饅頭多少個?
3×100=300(個).
(2)這樣多吃了幾個呢?
300-100=200(個).
(3)為什麼多吃了200個呢?這是因為把小和尚當成大和尚。那麼把小和尚當成大和尚時,每個小和尚多算了幾個饅頭?
3-1/3=8/3
(4)每個小和尚多算了8/3個饅頭,一共多算了200個,所以小和尚有:
200÷8/3=75(人)
大和尚:100-75=25(人)
假設法2:
假設都是小和尚。
需要吃的饅頭數:
100×1/3= 100/3(個)
比實際饅頭數少:
100-100/3= 200/3(個)
把一個大和尚看作一個小和尚比實際少算的饅頭數:3-1/3=8/3(個)
大和尚的數量:200/3÷8/3 =25(人)
(200/3裡有多少個8/3就有多少大和尚)
小和尚的數量:100-25=75(人)
二、方程法
用方程法解決問題,我們需要設一個未知量為x,另一個未知量可以用含有x的式子表示。因為用到了分數乘法,所以此法適合六年級以上知識水平的學生。
解:設有x個小和尚,則有100 - x個大和尚,則
x/3+3(100-x)=100 兩邊同時乘以3得
x=75
大和尚:100-x=100-75=25
同樣,我們也可以設大和尚有x個,則有100-x個小和尚,計算的步驟相同。
三、放大倍數法
這種方法是將原題中小和尚和大和尚吃的饅頭數都擴大3倍,這樣所吃的饅頭總數也相應擴大了3倍,人數不變,再按照假設法進行求解。
四、平均分配法
其實,我覺得下面這個思路也挺好的:
首先看到題目裡說小和尚3個人吃一個饅頭,如果把所有饅頭都平均地掰成3塊,會不會更容易處理呢?
掰完之後是什麼情況呢?
現在所有饅頭變成了:3*100=300(塊)
每個小和尚需要吃1塊饅頭
每個大和尚需要吃3*3=9(塊)
情況都清楚了,開始平均分饅頭
第一輪,每個和尚分一塊,小和尚都吃飽了,退下
大和尚每人差9-1=8(塊),饅頭剩下了300-100=200(塊)
現在,每個大和尚還需要8塊饅頭,總共有200塊饅頭,剛好夠吃
=>總共有200/8=25(個)大和尚
=>總共有100-25=75(個)小和尚
五、分組法
這種方法又叫做打包法,此方法在計算上相對比較簡單,具體的計算過程如下:
由於大和尚一人分3隻饅頭,小和尚3人分一隻饅頭。我們可以把3個小和尚與1個大和尚編為一組,這樣每組4個和尚剛好分4個饅頭,那麼100個和尚總共分為100÷(3+1)=25組,因為每組有1個大和尚,所以有25個大和尚;又因為每組有3個小和尚,所以有25×3=75個小和尚這是《直指算法統宗》裡的解法,原話是:
"置僧一百為實,以三一併得四為法除之,得大僧二十五個。"
所謂"實"便是"被除數","法"便是"除數"。
列式就是:100÷(3+1)=25,100-25=75。 我國古代勞動人民的智慧由此可見一斑。
當然,知其然,知其所以然。為什麼要4人分一組,而不是7人、10人分一組呢?這是一個難點,很少見有誰給學生講清楚的。
4人分成一組,可以肯定是不錯的。但有從結論入手的嫌疑,題目當中沒有告訴我們小和尚是大和尚的3倍,這樣分組科學嗎?我們是不是也可以1個大和尚和9個小和尚分成一組呢?
結合題意,我們可以從人與饅頭的比入手。100個和尚分100個饅頭,相當於人均1個饅頭,也就是人與饅頭的比是1:1 ,大和尚與所分饅頭比是1:3,小和尚與所分饅頭比是3:1,在什麼情況下人與饅頭的比能達到1:1呢?根據第二個條件,可以想到1個大和尚和3個小和尚剛好分4個饅頭,如果把他們結合在一起,人與饅頭的比剛好也是1:1,符合這個比了,我們就能把他們看成一組來解決問題了。
其實,分組解法,應該是僅限於上述情況下才可使用,如果不是人均一個饅頭就不好使用這個方法。分組法是把大和尚1人吃3個,小和尚3人吃1個的條件錯誤轉變成了,認為有1個大和尚就會有3個小和尚,增加了大小和尚的比為1:3的條件,導致了解題過程的錯誤。儘管最後答案是對的,其實這是一個巧合,或者說是人為設置得這麼完美。
不信?那試試用分組法解決下題:
如果81個和尚吃了24個饅頭,大和尚每人吃4個,小和尚4人吃一個。幾個大和尚幾個小和尚?