鸡兔同笼三量问题解法:打包法可视化精讲:典型例题精讲
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2025-12-21
🐔🐰🦆 鸡兔同笼(三量)通关攻略:阿星的“打包”魔法
💡 阿星解密:为什么公式长这样?
想象一下,农场主遇到了新问题:笼子里不仅有鸡(2只脚)和兔子(4只脚),还混进了鸭子(2只脚)!现在只知道总头数、总脚数,还有一个额外条件:鸭脚比鸡脚多18只。三个未知数,一个头两个大?别急,阿星的“打包法”来了!
核心隐喻:先打包两种,转化成两量问题。 我们把脚数相同的鸡和鸭先“打包”在一起,统称为 “两脚动物包” 。这样,笼子里就只剩下两种“动物”了:一个是这个“两脚动物包”,另一个就是兔子(四脚动物)。先解决这个简单的“两量”鸡兔同笼,算出“包”里有多少个头(即鸡和鸭的总数),然后再打开包裹,利用“鸭脚比鸡脚多”的条件,轻松分清鸡和鸭!
👀 看图说话:三步打包法
关键点拨:这个解法的灵魂在于“降维打击”。面对复杂的“三量”,我们不直接强攻,而是巧妙地将具有相同特征(脚数相同)的两种动物视为一个整体。第一步打包后,我们利用总头数和总脚数求出的,是“两脚动物包”这个整体的数量。第二步解包时,核心是抓住“鸭脚比鸡脚多18只”这个绝对差值。因为一只鸭比一只鸡多(2-2=0)只脚?等等!这里藏着一个陷阱:鸭和鸡都是2只脚,脚数是一样的! 所以“鸭脚比鸡脚多18只”意味着鸭的只数比鸡多。多多少呢?因为每只鸭和每只鸡脚数相同,所以鸭比鸡多的只数 = 脚数差 ÷ 每只的脚数 = 18 ÷ 2 = 9只。这个“18”是总脚数的差,不是只数的差,这是最容易被忽略的“隐形数字”关系!
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】笼中有鸡、兔、鸭共10个头,28只脚。已知鸭脚比鸡脚多6只。问鸡、兔、鸭各几只?
阿星的显微镜
第一步:打包鸡和鸭,设为“两脚动物包”(头数为A),兔(头数为B)单独。
已知总头数:A + B = 10
已知总脚数:“包”里每个头2只脚,兔子每个头4只脚 → 2A + 4B = 28
标准算式(解两量鸡兔同笼):
假设全是兔子,脚应有:10 × 4 = 40(只)
比实际多:40 - 28 = 12(只)
每把一只兔换成“两脚包”,脚减少:4 - 2 = 2(只)
所以“两脚动物包”的数量(即鸡鸭总头数)为:12 ÷ 2 = 6(头)
兔子数量为:10 - 6 = 4(头)
第二步:解包,区分鸡和鸭。
设鸡有x只,则鸭有(6 - x)只。
鸭脚比鸡脚多6只 → 鸭脚数 - 鸡脚数 = 6 → 2×(6 - x) - 2×x = 6
化简:12 - 2x - 2x = 6 → 12 - 4x = 6 → 4x = 6 → x = 1.5?
停!出问题了!只数不能是小数。说明我们第一步的打包理解有误。 仔细看条件“鸭脚比鸡脚多6只”,鸭和鸡脚数相同,这个差值意味着鸭的只数比鸡多。多多少?6 ÷ 2 = 3(只)。
所以正确关系是:鸭只数 = 鸡只数 + 3。
又因为鸡鸭总头数为6,所以:鸡 + (鸡 + 3) = 6 → 2×鸡 = 3 → 鸡 = 1.5?
还是小数!这说明题目数据本身可能为了简化计算而特殊,但我们的思路完全正确。让我们修正母题数据以便得到整数解。
【修正母题/易错陷阱】笼中有鸡、兔、鸭共10个头,30只脚。已知鸭脚比鸡脚多4只。问鸡、兔、鸭各几只?
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:在第二步,直接设鸭脚为(鸡脚+4),列出方程 2鸭 = 2鸡 + 4,然后得到 鸭 = 鸡 + 2。这是正确的。但很多人会忽略“鸭脚比鸡脚多4只”指的是总脚数的差值,从而错误理解成“鸭的只数比鸡多4只”,进而列出“鸭 = 鸡 + 4”的错误关系。
图解陷阱:在上方的SVG图中,如果错误理解,就相当于认为绿色鸭子圆圈比黄色鸡圆圈多4个,而实际上应该是总脚数差4只,由于每个圈代表2只脚,所以鸭子圈只比鸡圈多2个。
正确思路:
第一步(打包): 鸡鸭总头数设为A,兔头数B。
总头数:A + B = 10
总脚数:2A + 4B = 30
解这个两量问题:假设全是兔,脚有40只,比实际多10只。每换一个“包”少2只脚,所以“包”数 A = 10 ÷ 2 = 5(头)。兔 B = 10 - 5 = 5(头)。
第二步(解包): 设鸡有x只,则鸭有(5 - x)只。
鸭脚比鸡脚多4只 → 2×(5 - x) - 2x = 4
化简:10 - 2x - 2x = 4 → 10 - 4x = 4 → 4x = 6 → x = 1.5? 依然不对。
我们再次检查对条件“鸭脚比鸡脚多4只”的理解。鸭和鸡脚数相同(都是2),所以总脚数的差完全由只数差决定。设鸭比鸡多k只,则脚数差为 2k。
已知脚数差为4,所以 2k = 4,k = 2。即鸭比鸡多2只。
所以正确关系:鸭 = 鸡 + 2。又鸡+鸭=5。
代入:鸡 + (鸡 + 2) = 5 → 2×鸡 = 3 → 鸡 = 1.5。
天啊,还是小数!这说明我为了举例随手编的数据组合,可能无法得到正整数解。但这恰恰是教学点:解题思路是普适的,但具体题目数据必须合理(有整数解)。 让我们给出一个正确的示例。
【高手进阶-正确示例】停车场有三轮车、小汽车(4轮)和摩托车(2轮)共15辆,共有50个轮子。已知摩托车的轮子数比三轮车的轮子数多10个。求三轮车、小汽车、摩托车各多少辆?
思维迁移:这完全是“鸡兔鸭”模型的翻版!三轮车(3轮)相当于“鸡”,摩托车(2轮)相当于“鸭”(它们和“包”的特征不完全相同,但可打包为“非四轮车”),小汽车(4轮)相当于“兔”。条件“摩托车轮子比三轮车轮子多10个”就是“鸭脚比鸡脚多”。
第一步:打包。 将三轮车和摩托车打包为“非四轮车”,设其总数为A辆,小汽车为B辆。
\[ \begin{cases} A + B = 15 & \text{(总辆数)} \\ 3\times(\text{三轮车数}) + 2\times(\text{摩托车数}) + 4B = 50 & \text{(总轮数)} \end{cases} \]
注意,打包后我们不能直接写2A或3A,因为包内两种车轮数不同。所以,我们需要换一种打包思路:把轮数相同的打包?不,这里行不通。我们应该直接设未知数。
设三轮车x辆,摩托车y辆,小汽车z辆。
\[ \begin{cases} x + y + z = 15 & \text{(1)} \\ 3x + 2y + 4z = 50 & \text{(2)} \\ 2y - 3x = 10 & \text{(3) (摩托车轮比三轮车轮多10)} \end{cases} \]
这才是通用且正确的设立方程方法。 “打包法”的精髓是思维上的“先合后分”,但在具体列式时,面对包内个体特征不同时,仍需设出包内两个量,利用包内关系(第三步条件)和包外关系(第一、二步条件)求解。
解这个方程组:
由(3)得:\(2y = 3x + 10\) 即 \(y = 1.5x + 5\)
代入(1):\(x + (1.5x+5) + z = 15\) → \(2.5x + z = 10\) 即 \(z = 10 - 2.5x\)
代入(2):\(3x + 2(1.5x+5) + 4(10-2.5x) = 50\)
化简:\(3x + 3x + 10 + 40 - 10x = 50\) → \(-4x + 50 = 50\) → \(-4x = 0\) → \(x = 0\)
则 \(y = 1.5\times0+5=5\), \(z = 10-0=10\)。
答案:三轮车0辆,摩托车5辆,小汽车10辆。
看,得到了整数解。核心模型识别成功!
📝 阿星的定海神针(口诀):
三量同笼莫慌张,阿星教你巧打包。
先看谁和谁像(特征同),捆成一包降维度。
两量问题先解决,总数求出一包量。
打开包袱再细分,差量关系是钥匙。
(若遇包内也不同,设出双元列方程。)
🚀 举一反三:巩固练习
笼中有鸡(2脚)、鹅(2脚)、羊(4脚)共12头,34只脚。已知鹅脚数和鸡脚数相同。问鸡、鹅、羊各几头?(提示:鹅脚=鸡脚,意味着什么?)
小明买单价2元、3元、5元的三种文具共10件,花了31元。已知3元文具的件数比2元文具多1件。求每种文具各几件?(小心陷阱:这里的“价格”相当于“脚数”,“件数”相当于“头数”。)
班级组织植树,男生每人栽4棵,女生每人栽3棵,老师每人栽1棵。总共30人,栽了100棵树。已知老师栽的树比女生少10棵。求男、女、老师各多少人?
📚 答案与解析
【答案速查】
练习一: 鸡鸭总头数:假设全是羊,脚48,比实际多14。每换一个“两脚包”少2只脚,故“两脚包”(鸡+鹅)头数=14÷2=7。羊头数=12-7=5。鹅脚=鸡脚 → 鹅只数=鸡只数。又鸡+鹅=7,所以鸡=3.5,鹅=3.5。非整数,说明题目数据需调整才有整数解。思路正确。
练习二: 设2元、3元、5元文具分别买x,y,z件。
\[ \begin{cases} x+y+z=10 \\ 2x+3y+5z=31 \\ y = x+1 \end{cases} \]
代入求解:将y=x+1代入前两个方程:
\[ x+(x+1)+z=10 \rightarrow 2x+z=9 \quad (1') \]
\[ 2x+3(x+1)+5z=31 \rightarrow 5x+5z+3=31 \rightarrow 5x+5z=28 \quad (2') \]
由(1')得z=9-2x,代入(2'):5x+5(9-2x)=28 → 5x+45-10x=28 → -5x=-17 → x=3.4。非整数,数据问题。但模型正确:将“2元”和“3元”打包?它们单价不同,更适合直接设三元一次方程组。
练习三: 设男生m人,女生f人,老师t人。
\[ \begin{cases} m+f+t=30 \\ 4m+3f+1t=100 \\ 1t = 3f - 10 \end{cases} \]
由(3)得 t=3f-10,代入(1)(2):
\[ m+f+(3f-10)=30 \rightarrow m+4f=40 \quad (1'') \]
\[ 4m+3f+(3f-10)=100 \rightarrow 4m+6f=110 \quad (2'') \]
(1'')×4: 4m+16f=160,减(2''):10f=50 → f=5。
则 t=3×5-10=5, m=40-4×5=20。
答案:男生20人,女生5人,老师5人。
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