牛吃草问题零基础通关:三步学会「还原法」,再难的题也变简单!:典型例题精讲
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2025-12-20
牛吃草求原量:零基础三步通关,还原法一招搞定!
💡 阿星起步:牛吃草求原量 的底层逻辑
想象一下,你是一个牧场仓库管理员。这个牧场很特别:
- 仓库里本来就有很多捆干草(这叫原有草量,也就是我们要求的神秘“原量”)。
- 每天,牧场还会自己“生产”出固定数量的新草(这叫草的生长速度)。
- 一群牛每天会来吃掉固定数量的草(这叫牛的消耗速度)。
现在,老板给你两份奇怪的记录:
- 记录A:\( 10 \) 头牛,吃了 \( 20 \) 天,草被吃光。
- 记录B:\( 15 \) 头牛,吃了 \( 10 \) 天,草也被吃光。
老板问:“我们牧场最开始到底存了多少捆草?”
本质就是“还原法”:牛每天吃掉的草,其实是一笔“糊涂账”,里面既包括了吃掉当天生长的“新草”,也吃掉了仓库里存的“旧草”。我们的目标,就是像做财务审计一样,从总消耗中,扣除掉每天新长出来的部分,剩下的就是对“原有库存”的消耗,从而反推出最初的库存是多少。
所以,“牛吃草”问题的核心,就是从两组不同的“吃法”记录里,通过对比,先算出草每天的生长速度,再把它的影响扣除,还原出最初的草量。它练的就是你“剥离变化,还原初始”的思维能力!
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】一片牧场,草每天都在匀速生长。如果放 \( 10 \) 头牛,可以吃 \( 20 \) 天;如果放 \( 15 \) 头牛,可以吃 \( 10 \) 天。问:牧场原有的草量(让 \( 1 \) 头牛吃)可以吃多少天?
阿星拆解:
第1步:设定关键“未知数”。
- 设每头牛每天吃1份草(这是为了好算,把草量“标准化”)。
- 设牧场每天新长出 \( x \) 份草(这就是我们要找的“生长速度”)。
- 设牧场原有 \( y \) 份草(这就是我们最终想求的“原量”)。
第2步:把两句“人话”翻译成“数学等式”。
第一句话:“10头牛吃20天”。这10头牛在20天里一共吃了多少草?
- 牛的总消耗 = \( 10 \times 20 = 200 \) 份。
这些草从哪里来?一部分来自原有的 \( y \) 份草,另一部分来自20天里新长出的草(每天长 \( x \) 份,20天长 \( 20x \) 份)。
所以:原有草 + 新生草 = 牛的总消耗
公式①:\( y + 20x = 200 \)
第二句话:“15头牛吃10天”。
- 牛的总消耗 = \( 15 \times 10 = 150 \) 份。
同样:原有草 + 新生草 = 牛的总消耗
公式②:\( y + 10x = 150 \)
第3步:使用“还原法”——对比消元,先求 \( x \)。
我们用公式① 减去 公式②:
\( (y + 20x) - (y + 10x) = 200 - 150 \)
左边:\( y - y = 0 \), \( 20x - 10x = 10x \)。所以左边是 \( 10x \)。
右边:\( 200 - 150 = 50 \)。
得到:\( 10x = 50 \) → \( x = 5 \)
看!我们算出了草每天生长 \( 5 \) 份。这就是“还原”的第一步——确定了每天新增的部分。
第4步:代入求 \( y \),并回答问题。
把 \( x = 5 \) 代入公式②(两个公式随便选一个,②更简单):
\( y + 10 \times 5 = 150 \) → \( y + 50 = 150 \) → \( y = 100 \)
所以,牧场原有 \( 100 \) 份草。
题目问:这些草够1头牛吃多少天?很简单:\( 100 \div 1 = 100 \) 天。
最终答案:原有草量够1头牛吃 \( 100 \) 天。
【进阶例题】由于天气变冷,牧场上的草不仅不生长,反而每天以固定的速度在减少。已知这片草地上的草,供 \( 20 \) 头牛可以吃 \( 5 \) 天,供 \( 16 \) 头牛可以吃 \( 6 \) 天。问:够 \( 11 \) 头牛吃几天?
阿星敲黑板:
陷阱就在这里!草不是“每天长出 \( x \) 份”,而是“每天减少 \( x \) 份”。这意味着,牛在吃草的同时,草的总量自己还在偷偷变少,相当于“草场每天也在自己吃自己”。
化解方法:我们依然用“还原法”的思路,把“草的减少”看作一个负的增长。也就是说,我们仍然设每天草的变化量为 \( x \) 份,只不过在这里,\( x \) 是一个负数。
第1步:设定未知数。
- 设每头牛每天吃1份草。
- 设每天草减少 \( x \) 份(\( x > 0 \),我们把它当正数算,但在等式里是“减去”)。
- 设牧场原有 \( y \) 份草。
第2步:翻译成等式。
第一句话:“20头牛吃5天”。总消耗 = \( 20 \times 5 = 100 \) 份。
这些草来自哪里?全部来自原有的 \( y \) 份草。但是请注意,在这5天里,草场自己还减少了 \( 5x \) 份。
所以,原有的草,不仅要被牛吃掉,还要被自然消耗掉。因此:
原有草 = 牛的总消耗 + 自然减少的总量
公式①:\( y = 100 + 5x \) (因为 \( y \) 被分成了两部分)
第二句话:“16头牛吃6天”。总消耗 = \( 16 \times 6 = 96 \) 份。
同理:
公式②:\( y = 96 + 6x \)
第3步:对比消元,求 \( x \)。
公式①和②的左边都是 \( y \),所以可以直接让右边相等:
\( 100 + 5x = 96 + 6x \)
移项:\( 100 - 96 = 6x - 5x \)
得到:\( 4 = x \),即 \( x = 4 \)(份/天)
第4步:代入求 \( y \)。
把 \( x = 4 \) 代入公式①:\( y = 100 + 5 \times 4 = 100 + 20 = 120 \)(份)
第5步:回答新问题——11头牛吃几天?
设够吃 \( t \) 天。
在这 \( t \) 天里:
- 11头牛总共吃掉:\( 11t \) 份。
- 草场自然减少:\( 4t \) 份。
- 这两部分的总和,必须等于原有的 \( 120 \) 份草。
列方程:\( 120 = 11t + 4t \)
合并:\( 120 = 15t \)
解得:\( t = 120 \div 15 = 8 \)(天)
最终答案:够 \( 11 \) 头牛吃 \( 8 \) 天。
【拔高例题】火车站检票口,在匀速排队检票。如果同时开 \( 4 \) 个检票口,\( 25 \) 分钟检票完毕;如果同时开 \( 6 \) 个检票口,\( 15 \) 分钟检票完毕。问:如果想让队伍在 \( 10 \) 分钟内检完,至少需要开几个检票口?
思维迁移:
看,场景从“牧场”换到了“火车站”,但“还原法”的原型丝毫没变!我们来做一个“名词替换”:
- “原有的草量” → “检票前已经排队的原有人数”
- “草每天的生长速度” → “每分钟新来排队的人数”
- “牛每天吃草的速度” → “每个检票口每分钟检票通过的人数”(通常设为1份/分钟)
- “牛的头数” → “开放的检票口数量”
看,是不是一模一样?我们开始解题。
第1步:设定未知数。
- 设1个检票口1分钟检1份人(即通过1个人)。
- 设每分钟新来 \( x \) 人排队。
- 设检票开始前已有 \( y \) 人在排队。
第2步:翻译条件。
情况一:“4个口,25分钟检完”。
- 4个口25分钟总共检票:\( 4 \times 25 = 100 \) 份(人)。
- 这些被检走的人来自两部分:原来排队的 \( y \) 人 + 25分钟里新来的 \( 25x \) 人。
公式①:\( y + 25x = 100 \)
情况二:“6个口,15分钟检完”。
- 6个口15分钟总共检票:\( 6 \times 15 = 90 \) 份(人)。
公式②:\( y + 15x = 90 \)
第3步:对比消元。
① - ②:\( (y+25x) - (y+15x) = 100 - 90 \)
\( 10x = 10 \) → \( x = 1 \)(人/分钟)
代入②:\( y + 15 \times 1 = 90 \) → \( y = 75 \)(人)
第4步:回答新问题——10分钟检完,需几个口?
设需要开 \( n \) 个检票口。
在10分钟内:
- 总共需要检走的人数 = 原有人数 \( y \) + 10分钟新来人数 \( 10x \) = \( 75 + 10 \times 1 = 85 \) 人。
- \( n \) 个检票口10分钟能检走:\( n \times 10 \) 人。
令两者相等:\( 10n = 85 \)
解得:\( n = 8.5 \)
⚠️ 注意:检票口必须是整数个。8个口10分钟只能检80人 < 85人,检不完。所以必须向上取整。
最终答案:至少需要开 \( 9 \) 个检票口。
📝 阿星必背口诀:
牛吃草,求原量,新草每日在生长。
两组条件来相比,消去新草算旧粮。
变量负数是减少,情景变换心不慌!
🚀 举一反三:变式挑战
一片牧场,27头牛6天吃完;23头牛9天吃完。问:21头牛可以吃多少天?(答案:12天)
已知一片牧场原有草量一定,草每天匀速生长。如果放25头牛,可以吃10天。现在知道草每天生长量相当于5头牛一天的食量。问:牧场原有草量够多少头牛吃一天?(即原量是多少“份”?)(答案:200份)
一个水库有一定存水量,河水每天匀速流入水库。如果开5个泄洪闸,20天可以放完水库的水;如果开8个泄洪闸,10天可以放完。现在希望6天放完,需要打开几个泄洪闸?(答案:11个)
解析与答案
【详尽解析】
变式一解析:
设每头牛每天吃1份草,每天长 \( x \) 份,原有 \( y \) 份。
列方程:① \( y + 6x = 27 \times 6 = 162 \);② \( y + 9x = 23 \times 9 = 207 \)。
② - ①得:\( 3x = 45 \), \( x = 15 \)。代入①得:\( y + 90 = 162 \), \( y = 72 \)。
设21头牛吃 \( t \) 天:\( 72 + 15t = 21t \) → \( 72 = 6t \) → \( t = 12 \)。
答案:12天。
变式二解析:
已知每天生长量 = 5 份(相当于5头牛一天吃草)。
25头牛吃10天,总消耗 = \( 25 \times 10 = 250 \) 份。
10天新长草 = \( 5 \times 10 = 50 \) 份。
根据“原草 + 新草 = 总消耗”:原草 \( y = 250 - 50 = 200 \) 份。
答案:200份(即够200头牛吃1天)。
变式三解析:
思路同“拔高例题”,将“流入”视为“新草”,“泄洪闸”视为“牛”。
设每个闸每天泄1份水,每天流入 \( x \) 份,原有存水 \( y \) 份。
① \( y + 20x = 5 \times 20 = 100 \)
② \( y + 10x = 8 \times 10 = 80 \)
① - ②得:\( 10x = 20 \), \( x = 2 \)。代入②:\( y + 20 = 80 \), \( y = 60 \)。
设需 \( n \) 个闸6天放完:\( 60 + 6 \times 2 = 6n \) → \( 72 = 6n \) → \( n = 12 \)。
答案:12个。(注意:此题要求放完,和排队检票“在时间内处理完”目标一致,都是总流出 ≥ 总量,所以直接等号求解即可。)
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