鸡兔同笼
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鸡兔同笼

鸡兔同笼类问题第一次出现是在《孙子算经》的下卷中的一道算题:

今有鸡、兔同笼,上有三十五头,下九十四足。问雉、兔各几何?

用现代汉语表示,就是:“现在笼子里有鸡(雉)和兔子在一起。从上面数一共有三十五个头,从下面数一共有九十四只脚,问一共有多少只鸡、多少只兔子?”

在同一本书中也记载了解法:

上置三十五头,下置九十四足。半其足,得四十七。以少减多。

也就是说,将脚的总数九十四除以二得到四十七,然后减去头数三十五就得到兔子的数目,然后自然可以得到鸡的数目。

原理

《孙子算经》中的解法思路是:首先将所有动物的脚数除以二,这样每只鸡将仅有一只脚,每只兔子将仅有两只脚。这样,鸡的脚数和头数一样,而每只兔的脚数比头数多一。如果所有的动物都是鸡的话,那么将仅有三十五只脚了,但事实上有四十七只脚。而每将一只鸡换成一只兔子的话,就会使得脚的数目增加一。于是用四十七减去三十五,就可以知道有多少只鸡被换成了兔子(也就是兔子的数目)。答案是十二只。

假设法:35头说明鸡和兔共35只,假设35只全为鸡,则应有(35×2)=70只足,实则94只足,还差94-70=24只足,兔子4只足,鸡2只足,一只鸡换成一只兔子可以补上2只足,现需补上24只足,也就是需鸡换兔24÷2=12只,只数不变,足补齐94只,即兔子12只,鸡23只,实际上这其实是二元一次联立方程式用消元求法求X的方法.

以代数方式计算

总数为兔子(x)和鸡(y)的头数相加共35只。

Total

=

|

x

|

+

|

y

|

=

35

{\displaystyle {\begin{aligned}{\text{Total}}&=\left\vert {}x\right\vert +\left\vert {}y\right\vert \\&=35\end{aligned}}}

一只兔子比一只鸡多两只脚:

Δ

Single

x

feet than

y

feet

=

feet

x

feet

y

=

4

2

=

2

{\displaystyle {\begin{aligned}\Delta _{{\text{Single }}x{\text{ feet than }}y{\text{ feet}}}&={\text{feet}}_{x}-{\text{feet}}_{y}\\&=4-2\\&=2\end{aligned}}}

若全部是鸡的话,极限会有70只脚。

Σ

i

=

1

35

feet

y

=

2

×

35

=

70

{\displaystyle {\begin{aligned}\Sigma _{i=1}^{35}{\text{feet}}_{y}&=2\times {}35\\&=70\end{aligned}}}

事实上多出了24只兔脚。

Δ

Total feet than max

y

feet

=

Σ

i

=

1

35

feet

Σ

i

=

1

35

feet

y

=

94

70

=

24

{\displaystyle {\begin{aligned}\Delta _{{\text{Total feet than max }}y{\text{ feet}}}&=\Sigma _{i=1}^{35}{\text{feet}}-\Sigma _{i=1}^{35}{\text{feet}}_{y}\\&=94-70\\&=24\end{aligned}}}

24只兔脚代表其中有12只鸡是兔子伪装的,所以兔子是12只。

x

=

Δ

Total feet than max

y

feet

Δ

Single

x

feet than

y

feet

=

24

2

=

12

{\displaystyle {\begin{aligned}x&={\frac {\Delta _{{\text{Total feet than max }}y{\text{ feet}}}}{\Delta _{{\text{Single }}x{\text{ feet than }}y{\text{ feet}}}}}\\&={\frac {24}{2}}\\&=12\end{aligned}}}

兔子有12只,那鸡就有23只。

y

=

Total

x

=

35

12

=

23

{\displaystyle {\begin{aligned}y&={\text{Total}}-x\\&=35-12\\&=23\end{aligned}}}

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