用方程思想解決“牛吃草”問題的通用方法
來源:本站原創(chuàng) 2011-02-09 16:00:15
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"牛吃草"問題是小學(xué)數(shù)學(xué)中的一個(gè)專題,也是小升初考試中常常涉及的題型。目前小學(xué)教材中對此類問題的通用解法是用算術(shù)方法逐步分析求解。由于 變量較多,同學(xué)們常常分不清數(shù)字之間的關(guān)系而得出錯(cuò)誤的結(jié)果。本人利用數(shù)學(xué)中方程思想對此類題目進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)上提出解決此類問題的通用方法。
一、問題提出
有這樣的問題,如:牧場上有一片均勻生長的牧草,可供27頭牛吃6周,或供23頭牛吃9周。那么它可供21頭牛吃幾周?這類問題統(tǒng)稱為"牛吃草"問題,它們的共同特點(diǎn)是由于每個(gè)單位時(shí)間草的數(shù)量在發(fā)生變化,從而導(dǎo)致時(shí)間不同,草的總量也不相同。
目前小學(xué)奧數(shù)輔導(dǎo)教材中對此類問題的通用解法是用算術(shù)方法求出每個(gè)單位時(shí)間草的變化量等于多少頭牛的吃草量,再求出原有草的量等于多少頭牛的吃 草量,從而得出答案。這種方法在數(shù)量之間的關(guān)系換算上較麻煩,一旦題目增加難度,或與工程問題結(jié)合,轉(zhuǎn)成進(jìn)水排水問題,常常使人找不到解題的正確思路。如 果用方程思想求解此類問題,思路可以清晰,步驟也可以明確,并形成一個(gè)通用的方法。
二、方程解題方法
用方程思路解決"牛吃草"問題的步驟可以概括為三步:
1、 設(shè)定原有草的總量和單位時(shí)間草的變化量,一般設(shè)原有總量為1,單位時(shí)間變化量為X;
2、 列出表格,分別表示牛的數(shù)量、時(shí)間總量、草的總量(原有總量+一定時(shí)間內(nèi)變化的量)、每頭牛單位時(shí)間吃草數(shù)量
3、 根據(jù)每頭牛單位時(shí)間吃草數(shù)量保持不變這一關(guān)系列方程求解X,從而可以求出任意時(shí)間的草的總量,也可以求出每頭牛單位時(shí)間吃草數(shù)量。從而針對題目問題設(shè)未知數(shù)為Y進(jìn)行求解。
下面結(jié)合幾個(gè)例題進(jìn)行分析:
例題1:一牧場上的青草每天都勻速生長。這片青草可供27頭牛吃6周,或供23頭牛吃9周。那么可供21頭牛吃幾周?
解:第一步:設(shè)牧場原有草量為1,每周新長草X;
第二步:列表格如下:
第三步:根據(jù)表格第四行彼此相等列出方程:
(1-5X)/20*5 = (1-6X)/16*6 (1)
(1-5X)/20*5 = (1-YX)/11Y (2)
由(1)得到X=1/30,
代入(2)得到Y(jié)=8(天)
"牛吃草"問題常常以進(jìn)排水或排隊(duì)等其他的形式出現(xiàn)在考試中,這種問題也可通過方程思想迎刃而解。
例題3:有一水池,池底有泉水不斷涌出。要想把水池的水抽干, 10臺(tái)抽水機(jī)需抽 8時(shí),8臺(tái)抽水機(jī)需抽12時(shí)。如果用6臺(tái)抽水機(jī),那么需抽多少小時(shí)?
解:第一步:設(shè)水池原有水量為1,每小時(shí)泉水涌出X;
第二步:列表格如下:
第三步:根據(jù)表格第四行彼此相等列出方程:
(1+90X)/110*90 = (1+210X)/90*210 (1)
(1+90X)/110*90 = X/Y (2)
由(1)得到 X=1/42
代入(2)得到 Y=75(億人)
例題5:某車站在檢票前若干分鐘就開始排隊(duì),每分鐘來的旅客人數(shù)一樣多。從開始檢票到等候檢票的隊(duì)伍消失,若同時(shí)開5個(gè)檢票口則需30分鐘,若同時(shí)開6個(gè)檢票口則需20分鐘。如果要使隊(duì)伍 10分鐘消失,那么需同時(shí)開幾個(gè)檢票口?
解:第一步:設(shè)開始檢票之前人數(shù)為1,每分鐘來人X;
第二步:列表格如下:
第三步:根據(jù)表格第四行彼此相等列出方程:
(1+30X)/5*30 = (1+20X)/6*20 (1)
(1+30X)/5*30 = (1+10X)/10Y (2)
由(1)得到X=1/20,
代入(2)得到Y(jié)=9(個(gè))
三 計(jì)算機(jī)程序算法的初探
根據(jù)以上對"牛吃草"問題的分析,我們知道由于解題格式固定,此類問題完全可以編制計(jì)算機(jī)程序輸入計(jì)算機(jī)之中,對更復(fù)雜的該類題目用計(jì)算機(jī)求解。由于我希望得到此類問題的通用解法,所以我只列出計(jì)算機(jī)程序的算法,具體可以用各類編程語言加以實(shí)現(xiàn)
1 判斷草均勻成長還是均勻減少;
2 定義三個(gè)變量保存已知的牛的數(shù)量A,B,C;
3 再定義兩個(gè)變量保存相應(yīng)的牛吃草的天數(shù)D,E,F;
4 定義吃草函數(shù)的函數(shù)體:f(x)=1+Mx(均勻增長時(shí)候),f(x)=1-Mx(均勻減少時(shí)候);并將天數(shù)變量傳參;
5 根據(jù)表格算法求出對應(yīng)的天數(shù)。
四、結(jié)論
通過五個(gè)例題的演示,我們可以得出解決類似"牛吃草"問題的通用解法,即首先設(shè)定單位時(shí)間的變化量及原有總量,其次通過表格形式表達(dá)出單位時(shí)間內(nèi)"單位牛的吃草量",最后列出方程求解答案。這種方法對任何該類題型都適用,而且思路清晰,步驟明確,不易出錯(cuò)。
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