数学模型简单实例(小学数学建模002鸡兔同笼模型)(1)

孙子算经

记载了这样一个有趣的问题:今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?

意思是:有若干只鸡兔同在一个笼子里,从上面数,有35个头,从下面数,有94只脚。问笼中各有多少只鸡和兔?

这就是我国最古老的鸡兔同笼问题!

我们知道鸡兔同笼问题有公式:

鸡的只数= (兔的脚数 × 总只数 - 总脚数)÷(兔的脚数 - 鸡的脚数)

兔的只数= (总脚数 - 鸡的脚数 × 总只数)÷(兔的脚数 - 鸡的脚数)

其中,兔的脚数为4,鸡的脚数为2,这是已知常识。

当然,孩子记住公式,要解答上面的题目,是没有问题的

即:鸡的只数=(4×35-94)÷2=23(只)(注释:也可以先算兔的只数)

所以,兔子=35-23=12(只)(注释:然后用总数减去兔子数得出鸡数)

例题:现在,大家再来看看其他一些问题

一、育才小学四年级举行数学竞赛,共20道题,做对一题得5分,不做得0分,做错一题倒扣2分。

问:①小明每道题都做了,却只得了58分,他做错了几题,做对了几题?

②小强得了64分,他做错的题和没做的题一样多,小强做对了几道题?

二、某零件加工厂按照工人完成的合格零件和不合格零件支付工资,工人每做出一个合格零件就能得到工资10元,每做一个不合格零件将被扣除5元,已知某人一天共做了12个零件,得工资90元,那么他在这一天做了多少个不合格零件?

三、有蜘蛛、蜻蜓和蝉三种动物共23只。蜘蛛有8条腿但没有翅膀,蜻蜓有6条腿和2对翅膀,蝉有6条腿和1对翅膀,三种动物一共有160条腿、20对翅膀。请问:三种动物各有多少只?

……

有太多的这类问题,数不胜数,如果孩子只是记住鸡兔同笼的公式,让他套其他的问题,孩子甚至都分不清哪是鸡,哪是兔,哪是鸡腿和兔腿了!哈哈!!!

所以,要想遇到这类问题,都能从容应对,顺利解答。必须要让孩子弄明白鸡兔同笼问题的本质,通过本质发现规律,利用规律解答问题。这样一个过程,就是锻炼逻辑思维能力的过程,是数学建模的过程。

鸡兔同笼模型

鸡兔同笼问题的本质有哪些

1、固定量:鸡和兔的头都是一样的,都是1个,所以,鸡和兔的头总数就是鸡兔总数。

2、等差量:兔有4条腿,鸡2条腿,1只兔比鸡的腿多2,2只多4……

所以,问题的本质是,兔和鸡的腿相差2,这个等差量会造成,总腿数量随着鸡兔各自数量的变化而有规律的变化;而鸡兔的头相差0,总头数量随着鸡兔各自数量的变化而没有变化(后者说变化是0),是固定的。

即、每多1只鸡,总腿数少2;那么,全是鸡,总腿数会变少,少多少呢?就是多出来的鸡数(兔子变得,也就是兔子的数量)×2;

每多1只兔,总腿数多2;那么,全是兔,总腿数也变多,多多少呢?就是多出来的兔数(鸡变的,也就是鸡的数量)×2;

每多1只鸡或兔,总头数不变;

所以,再来解答孙子算经,便是

共35个头,即,兔子数 鸡数=35,

全是鸡,应该是35×2=70(只)腿,比题目腿总数94,减少了24条腿,是兔子变的。

所以兔子数量=24÷2=12(只)

所以,解答鸡兔同笼类似的问题,关键便是找到问题中的固定量,等差量,通过对固定量的改变,找到总量变化与等差量的关系。

利用上述模型的本质规律,我们再来解答例题三

有蜘蛛、蜻蜓和蝉三种动物共23只。蜘蛛有8条腿但没有翅膀,蜻蜓有6条腿和2对翅膀,蝉有6条腿和1对翅膀,三种动物一共有160条腿、20对翅膀。请问:三种动物各有多少只?

1、题目中,固定量是什么,三个物种的总量是23只固定;蜻蜓和蝉的腿,都是6条固定,把它们放一起,和蜘蛛的腿8条,就形成了一个固定的腿的等差量2

所以,23只全是蜻蜓和蝉,应该是23×6=138(条)腿,

腿的总量变化为:160-138=22(条),这是蜘蛛变成蜻蜓和蝉,而造成的

1只蜘蛛变成蜻蜓或蝉,多2条腿,共需要多22条腿,

所以,22÷2=11,便是蜘蛛的数量。

2、蜻蜓和蝉共12只,他们腿一样多,即腿的等差为0,但翅膀不一样,翅膀等差为1

所以,全是蜻蜓,翅膀应该是,12×2=24(对)翅膀,比题目中20多4,多出的4对翅膀总量,是通过把蝉变成蜻蜓而来的。

即,蝉的数量=4÷1=4(只)

最后,如果严格把鸡兔同笼及类似问题进行数学建模,就是如下图二元线性方程即二元一次方程组,如果暂时孩子还没学到未知数和方程,可以先不教。先教会孩子找题目中固定量与变量,及他们之间的关系。为后面学习方程及方程组打好基础。

数学模型简单实例(小学数学建模002鸡兔同笼模型)(2)

解应用题,难点不是解方程,而是根据题目中的固定量与变量,结合给出的条件,找到变化规律,即列出方程或方程组,这便是初步的数学建模过程。

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