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著名数学难题赏析-百钱百鸡

来源:华佗小知识
------着名数学难题赏析: 百 鸡 百 钱 数学教研组 (共两课时120分钟)

我国古代数学书《张邱建算经》中有如下问题,也就是着名的百鸡百钱问题。大意是:公鸡1只值钱5,母鸡1只值钱3,小鸡3只值钱1。今有钱100,买鸡100只。问公鸡、母鸡、小鸡各买几只

关于这个“百鸡百钱问题”还流传着下面一个故事哩!

在我国南北朝的时候,京城里有个卖鸡的张老老,所生一子,天资聪颖,勤学不怠。到十二三岁,已经博览群书,尤其富有算术的天才。邻居每遇疑难问题,或是钱银上发生纠纷,都由他一言解决。因此大家都叫他张神童,逐渐传扬开去,不久就远近闻名了。当朝的老丞相爱才若渴,一天,听人谈到张神童的算法,心中很是不信,当下想了一个方法要去试探他,于是唤他的仆人去打听张老老卖的鸡是什么价钱。不多时仆人回答说:“公鸡每只卖钱五文,母鸡每只卖钱三文,小鸡每三只卖钱一文。”老丞相就拿出一百文钱,命仆人去给张老老,叫他尽这一百文钱把三种鸡配成一百只,不多不少,明天送来。张老老暗想:这实在是一个难题,然而又不敢违命,当时只好一口答应。等到收市后,就开始把三种鸡配起来。但是左配右配,总是配不成。正在无计可施的时候,他的儿子来了,问起情由,才知道是这样的一件事。于是安慰着父亲,叫他不要着急,明天总有办法。张神童当晚经过仔细研究,果然找到了答案。第二天选出了“公鸡4只,母鸡18只,小鸡78只”叫他父亲送到相府。老丞相拿来一算:4只公鸡值钱二十文,18只母鸡值钱五十四文,78只小鸡值钱二十六文,共计100只鸡,恰巧值钱一百文。心里一高兴,立刻又拿一百文钱给张老老,叫他明天再送一百只鸡来,不过三种鸡的只数要换一种方法搭配。张老老口头答应着,心里很是担忧,垂头丧气地回到家,忙和儿子商量。儿子说:“你明天拿8只公鸡,11只母鸡,81只小鸡送去就是了。”第二天张老老依言送去,老丞相一算,又是一点不错。心里一高兴,又给张老老一百文钱,要再另配一百只鸡。张老老暗想:这回恐怕是无法应付了。不料他的儿子又检出“公鸡12只,母鸡4只,小鸡84只”叫父亲送去。老

丞相一算,又丝毫不错,很是佩服,连忙问张老老是谁人配成的。张老老只得照实说了。老丞相立即召张神童来,授他官职。后来张神童年纪渐大,曾发明通分简法,级数算法等,着了一部书名叫《张邱建算经》。上面说的“百鸡百钱问题”也载在这部书中。

故事讲完了。现在我们来研究一下这类题的解答方法:

(Ⅰ)算术方法

用纯粹的算术眼光来观察这百鸡题,却是一个普通的混合比例题。因为100只鸡值钱一百文,平均每只就值钱一文。所以就它们损益(即亏盈)的数可以求得混合量的比,再用配分法来分配得下表:

上表应这样理解,若每只公鸡、母鸡都作一文卖,亏损4+2=6(文),

1:1:9.于是依照这连比来把100只鸡分成3份。但是鸡的只数必须是整数,而1+1+9=11,不是100的约数,所以这个连比不适用。另行推求,得3:1:21就对了。

因为3+1+21=25,而25是100的约数,所以

若把混合量的比逐次推求下去,一定还可以得两个适用的连比:2:9:39,8:11:81.按照这些连比计算,就可得上面故事中张神童所作的另两个答案:公鸡4只,母鸡18只,小鸡78只:或公鸡8只,母鸡11只,小鸡81只。

上法推得符合要求的三个不同的混合量的比,就可求得三个不同的答案。但是事实上要求得三个适用的连比,并非容易。下面介绍方便一些的增减率加减法。

为此,我们先来研究张神童的三种答案的变化情况,发现公鸡的只数逐次多4;母鸡的只数逐次少7;小鸡的只数逐次多3.每次加多的鸡同减少的鸡都是7只,所以鸡的总数三次一样是100只。这是应该注

×3=21文。减

少的7只母鸡恰巧也是值钱3文×7=21文,所以鸡的总价值三次都是一百文。这是应该注意的又一点。照此看来,这百鸡问题的答案,我们求到第一种之后,只要公鸡数加4,母鸡数减7,小鸡数加3,就可以求到其余的答案。或先求到第三种答案,然后公鸡数减4,母鸡数加7,小鸡数减3,也可求得其他的答案。这4,7,3我们可以称它做“增减率”。

再来研究一个问题,百鸡问题是否还有第四种答案呢这很容易解决,用增减率加减就行了。现在把第三种答案增减如下:

公鸡12+4=16只,母鸡4-7=-3只,小鸡84+3=87只,因鸡数不能是负数,所以这答案不适用。若继续进行,母鸡的只数终不能成正数。

再把第一种答案增减:

公鸡4-4=0只,母鸡18+7=25只,小鸡78-3=75只,因为不能没有公鸡,所以这答案也不适用。若继续进行,公鸡的只数又成负数了。由此知道这个问题的答案再也没有第四种了。

(Ⅱ)代数解法

用代数眼光来观察百鸡问题,却是一个普通的不定方程问题。因为未知数有三个,方程却只能列两个,所以答数也就不止一组了。

解:设公鸡x只,母鸡y只,小鸡z只,则公鸡共值钱5x文,母鸡

(2)×3-(1)得 14x+8y=200. ∴7x+4y=100.(3)

观察(3)式,4y同100都是4的倍数,所以x一定也是4的倍数,从小到大地用4的倍数来代x,同时求出y和z的值,列成下表:

表中只有前三组值是正整数,也正是本题的三种答案。

练 习 题

现用代数解法解下面类似的百钱买百货的古算题:

柑三梨四,一钱枣子买14。百钱买百货,问柑、梨、枣各买几何 题意是:柑子每个3文,梨子每个4文,枣子1文买14个。100文钱可买柑、梨、枣各几个

解:设买柑用钱x文,买梨用钱y文,买枣用钱z文。根据题意可得如下方程组:

(4)-(3)得x+165z=900, ∴x=900-165z.

由于x,z都是0至100之间的整数, 所以只能有z=5.因此 x=900-165×5=75. y=100-75-5=20.

答:买柑25个,买梨5个,买枣子70个。

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