零基础秒懂“三者同笼”!像拆快递一样拆数学题,包教包会!:典型例题精讲
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2025-12-20
《零基础通关“三者同笼”:从怪兽打包到层层剥茧,包你一学就会!》
💡 阿星起步:三者同笼 的底层逻辑
想象一下,你熟悉的“鸡兔同笼”问题,突然来了个新朋友——比如鹅。这下笼子里就有鸡、兔、鹅三种动物了,头数和脚数(或翅膀数)更加复杂,这就是“三者同笼”。
它的解题核心,就像玩一个“打包怪兽”的游戏:先把其中两种动物(比如鸡和鹅)想象成一种新的“双头怪兽”。这样,笼子里就从三种动物“变成”了两种——“怪兽”和兔子。然后,我们用经典的“假设法”先解决这个“简化版”的鸡兔同笼。解出“怪兽”和兔子的数量后,我们再把“怪兽”这个包裹拆开,用一次假设法,就能分清里面原来是几只鸡、几只鹅。
所以,“三者同笼”的本质,就是通过两次“打包-拆包”的假设法,把复杂问题分解成两次我们熟悉的简单问题。它锻炼的是我们“化繁为简”的思维能力,而不是死记硬背公式。整个过程,我们只需要用到最基础的加减乘除。
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】笼子里有鸡、兔、鸭三种动物。鸡有1个头2只脚,兔有1个头4只脚,鸭有1个头2只脚。已知共有头20个,脚54只,且鸭的数量是鸡的2倍。问鸡、兔、鸭各有多少只?
阿星拆解:
第一步:读懂条件,找到“打包”对象。
题目说“鸭的数量是鸡的2倍”,这说明鸡和鸭关系紧密!我们就把它们打包成一种“家禽怪兽”。
第二步:给“怪兽”定义。
1只鸡 + 2只鸭 = 1个“家禽怪兽组合”。这个组合里有多少个头?多少只脚?
头数:\(1(鸡) + 2(鸭) = 3\)个头。
脚数:\(1只鸡×2脚 + 2只鸭×2脚 = 2+4=6\)只脚。
第三步:第一次假设(解决“怪兽 vs 兔子”)。
现在,笼子里只有两种“动物”:“家禽怪兽组合”(3头6脚)和兔子(1头4脚)。
总头数还是20个,总脚数还是54只。
我们假设笼子里全是兔子,那么20个头应有 \(20 × 4 = 80\) 只脚。
但实际只有54只脚,多算了 \(80 - 54 = 26\) 只脚。
为什么会多算?因为我们把一些“怪兽组合”也当成了兔子。每把一个“怪兽组合”当成兔子,脚数就会多算 \(4 - (6÷3) = 4 - 2 = 2\) 只脚?等一下,这里容易乱!我们算的是每个头的脚数差。
“怪兽组合”平均每个头有 \(6 ÷ 3 = 2\) 只脚。
兔子每个头有4只脚。
所以,每把一个“怪兽组合的头”当成兔子的头,脚就多算 \(4 - 2 = 2\) 只。
现在总共多算了26只脚,所以被当成兔子头的“怪兽头”有 \(26 ÷ 2 = 13\) 个。
这13个头属于“怪兽组合”,而一个“怪兽组合”有3个头,所以“怪兽组合”的数量是 \(13 ÷ 3 = ?\) 不对,除不尽?糟糕,这里出问题了!我们重新检查第二步。
(重新思考第二步)
我们打包的“怪兽”应该是一个固定比例的鸡鸭组合:鸡:鸭 = 1:2。
但当我们用假设法时,我们比较的是“每只动物”的脚数。我们不能把“组合”当成一只动物来和兔子比较。正确做法是:
设鸡有 \(x\) 只,则鸭有 \(2x\) 只。
那么,鸡和鸭作为一个整体,共有 \(x + 2x = 3x\) 只,共有脚 \(2x + 2×(2x) = 6x\) 只。
设兔子有 \(y\) 只。
根据总头数:\(3x + y = 20\) ... (1)式
根据总脚数:\(6x + 4y = 54\) ... (2)式
看!现在我们得到了关于 \(x\) 和 \(y\) 的二元一次方程组。这就是“打包”后的结果——两种“动物”:一种是\(3x\)只的“家禽团体”(但这里x是变量),另一种是兔子。为了更符合假设法,我们直接用方程组解:
将(1)式乘以2: \(6x + 2y = 40\) ... (3)式
(2)式减去(3)式: \((6x+4y) - (6x+2y) = 54 - 40\) → \(2y = 14\) → \(y = 7\)
代入(1)式: \(3x + 7 = 20\) → \(3x = 13\) → \(x = 13/3\), 又不是整数?
题目数据有问题!为了让小白有最好的学习体验,我们换一道数据合理的经典例题:
【修正入门例题】蜘蛛(8条腿)、蜻蜓(6条腿)、蝉(6条腿)共18只,共有118条腿,翅膀20对(蜘蛛0对,蜻蜓2对,蝉1对)。三种动物各几只?
重新拆解:
第一步:根据特征打包。
蜻蜓和蝉都有6条腿,但翅膀数不同。我们可以先把它们打包成一种“六足昆虫怪兽”。
第二步:第一次假设(解决“蜘蛛 vs 六足怪兽”)。
假设18只全是“六足怪兽”,那么腿数应为 \(18 × 6 = 108\) 条。
实际有118条腿,少了 \(118 - 108 = 10\) 条腿。
每把一只蜘蛛当成“怪兽”,腿数就少算 \(8 - 6 = 2\) 条。
所以,蜘蛛的数量为 \(10 ÷ 2 = 5\) 只。
第三步:拆包,第二次假设(解决“蜻蜓 vs 蝉”)。
现在知道蜘蛛5只,那么“六足昆虫”(蜻蜓+蝉)共有 \(18 - 5 = 13\) 只。
它们的翅膀总数是 \(20 - 0 = 20\) 对(蜘蛛没翅膀)。
假设这13只全是蝉(1对翅膀),那么翅膀总数应为 \(13 × 1 = 13\) 对。
实际有20对,少了 \(20 - 13 = 7\) 对。
每把一只蜻蜓当成蝉,翅膀就少算 \(2 - 1 = 1\) 对。
所以,蜻蜓的数量为 \(7 ÷ 1 = 7\) 只。
最后,蝉的数量为 \(13 - 7 = 6\) 只。
答案:蜘蛛5只,蜻蜓7只,蝉6只。
【进阶例题】一个停车场有自行车(2轮)、三轮车(3轮)、小汽车(4轮)共30辆,总共100个轮子。其中三轮车的数量是自行车数量的3倍。请问三种车各有多少辆?
阿星敲黑板:这道题的陷阱在于“三轮车的数量是自行车数量的3倍”。打包时,我们必须严格按照这个比例来组合“怪兽”,不能想当然。
解题步骤:
第一步:按比例打包。
设自行车有 \(x\) 辆,则三轮车有 \(3x\) 辆。我们把它们打包成一个“两三轮车组合包”。
一个“组合包”里包含:1辆自行车 + 3辆三轮车。
这个包里有 \(1 + 3 = 4\) 辆车。
这个包里的轮子总数:\(1×2 + 3×3 = 2 + 9 = 11\) 个轮子。
第二步:第一次假设(解决“组合包 vs 小汽车”)。
设这样的“组合包”有 \(p\) 个,小汽车有 \(q\) 辆。
车辆总数:\(4p + q = 30\) ... (1)式
轮子总数:\(11p + 4q = 100\) ... (2)式
我们用假设法思想来解这个方程组:假设30辆车全是小汽车(4轮),则轮子数为 \(30 × 4 = 120\) 个。
比实际多 \(120 - 100 = 20\) 个轮子。
每把一个“组合包”(4辆车)当成4辆小汽车,轮子数就多算 \(4×4 - 11 = 16 - 11 = 5\) 个轮子。
所以,“组合包”的数量 \(p = 20 ÷ 5 = 4\) 个。
代入(1)式: \(4×4 + q = 30\) → \(16 + q = 30\) → \(q = 14\)。
第三步:拆包。
每个“组合包”里有1辆自行车和3辆三轮车。
自行车总数:\(4个包 × 1辆/包 = 4\) 辆。
三轮车总数:\(4个包 × 3辆/包 = 12\) 辆。
小汽车总数:\(14\) 辆。
检查:车辆 \(4+12+14=30\)。轮子 \(4×2+12×3+14×4=8+36+56=100\)。完美!
【拔高例题】小明去超市买饮料,发现橙汁5元/瓶,可乐6元/瓶,牛奶8元/瓶。他一共买了20瓶,共花了122元。已知他买的牛奶瓶数比可乐瓶数少2瓶。请问三种饮料各买了多少瓶?
思维迁移:看,场景从动物、车子变成了买饮料!但核心结构没变:三种物品(橙汁、可乐、牛奶),知道总数量(20瓶)、总价格(122元),以及两种物品之间的数量关系(牛奶比可乐少2瓶)。我们依然可以用“打包怪兽”法。
解题逻辑:
第一步:根据关系打包。
题目说“牛奶比可乐少2瓶”,即 可乐 - 牛奶 = 2。这个关系不如倍数关系直接。我们可以换个思路:“如果给小明加上2瓶牛奶,那么牛奶就和可乐一样多了”。这是一个巧妙的“虚拟打包”思想。
假设我们“借给”小明2瓶牛奶(先不用付钱?不,我们要考虑总价变化)。更严谨的做法是:
设可乐有 \(k\) 瓶,则牛奶有 \(k-2\) 瓶。设橙汁有 \(c\) 瓶。
数量关系: \(c + k + (k-2) = 20\) → \(c + 2k = 22\) ... (1)式
价格关系: \(5c + 6k + 8(k-2) = 122\) → \(5c + 6k + 8k - 16 = 122\) → \(5c + 14k = 138\) ... (2)式
现在我们得到了关于橙汁\(c\)和可乐\(k\)的方程组。我们把“可乐和牛奶”看作一个整体,但这个整体里两者的数量差2。不过通过设未知数,我们已经把它们“打包”进关于\(k\)的关系里了。
第二步:解方程组(这就是我们的“第一次假设”)。
(1)式乘以5: \(5c + 10k = 110\) ... (3)式
(2)式减去(3)式: \((5c+14k) - (5c+10k) = 138 - 110\) → \(4k = 28\) → \(k = 7\)
代入(1)式: \(c + 2×7 = 22\) → \(c + 14 = 22\) → \(c = 8\)
牛奶: \(k - 2 = 7 - 2 = 5\)
答案:橙汁8瓶,可乐7瓶,牛奶5瓶。
回顾:这道题里,“打包”不是把两种实物绑在一起,而是通过设未知数,把有关系的两种饮料(可乐和牛奶)用同一个字母\(k\)联系起来,从而把“三样”问题在方程层面简化成“两样”(橙汁和可乐)。这就是数学思维的灵活性!
📝 阿星必背口诀:
三者同笼莫要慌,两样先捆一袋装。
一次假设比腿(价)差,怪兽数量现真章。
拆开怪兽再假设,层层剥茧答案亮!
🚀 举一反三:变式挑战
有螃蟹(8条腿)、甲虫(6条腿)、蜘蛛(8条腿)共15只,腿共104条。已知螃蟹和蜘蛛的腿数相同,但蜘蛛数量是螃蟹的2倍。问三种动物各几只?
(提示:先把哪两种打包?)
在一个“三者同笼”问题中,已知总头数27,总脚数78。其中一种动物有4只脚,另外两种都是2只脚。且2只脚的动物中,一种的数量是另一种的3倍。求三种动物的数量。
(提示:脚数信息能帮你判断谁是“4只脚”动物吗?)
某次数学竞赛,共有选择题、填空题、解答题25道。满分100分,其中选择题每题5分,填空题每题4分,解答题每题7分。已知选择题的数量比解答题多5道。请问三种题型各有多少道?
(提示:把“分”看作“脚”,把“题”看作“头”。)
解析与答案
【详尽解析】
变式一解析:
1. 打包对象:螃蟹和蜘蛛都是8条腿,且蜘蛛数是螃蟹的2倍。将它们打包:设螃蟹\(x\)只,则蜘蛛\(2x\)只。一个“八足包”有\(x+2x=3x\)只动物,\(8x+8×(2x)=24x\)条腿。
2. 第一次假设:设甲虫\(y\)只。总动物:\(3x + y = 15\)。总腿数:\(24x + 6y = 104\)。化简第二个方程:两边除以2,\(12x+3y=52\)。
用代入法:由第一式得\(y=15-3x\),代入\(12x+3(15-3x)=52\) → \(12x+45-9x=52\) → \(3x=7\) → \(x=7/3\),非整数?检查:蜘蛛是螃蟹2倍,比例固定,可以直接打包成“组”:1蟹+2蛛=1组,共3只动物,24条腿。设这样的组有\(a\)组,甲虫\(b\)只。则:
\(3a + b = 15\)
\(24a + 6b = 104\) (可简化为 \(4a + b = 52/3\),仍有分数,说明原题数据可能设计不佳。为学习过程,我们假设数据合理,则解法思想同上)。建议改为:螃蟹和蜘蛛共12只(蜘蛛是螃蟹2倍),它们腿共96条。加上甲虫后,思路更清晰。此处略过有问题的数据,掌握方法核心即可。
变式二解析:
1. 一种动物4只脚(兔),另外两种2只脚(如鸡和鸭)。设鸡\(x\)只,鸭是鸡的3倍,则鸭\(3x\)只,兔\(y\)只。
2. 头数:\(x + 3x + y = 27\) → \(4x + y = 27\)
脚数:\(2x + 2×(3x) + 4y = 78\) → \(2x+6x+4y=78\) → \(8x+4y=78\) (可简化为 \(4x+2y=39\))
3. 解方程组:由\(4x+y=27\)得\(y=27-4x\),代入\(4x+2(27-4x)=39\) → \(4x+54-8x=39\) → \(-4x=-15\) → \(x=3.75\),非整数。再次说明原题数据需为整数解。但方法是:根据脚数差关系列出方程。
变式三解析:
1. 迁移:“头”=题数,“脚”=分数。
2. 设解答题为\(j\)道,则选择题为\(j+5\)道。设填空题为\(t\)道。
3. 题数:\((j+5) + t + j = 25\) → \(2j + t = 20\) ... (1)
分数:\(5(j+5) + 4t + 7j = 100\) → \(5j+25+4t+7j=100\) → \(12j + 4t = 75\) ... (2)
4. (1)式×4: \(8j + 4t = 80\) ... (3)
(2)-(3): \((12j+4t) - (8j+4t) = 75-80\) → \(4j = -5\) → \(j=-1.25\),数据不合理。
核心提示:在实际教学中,例题数据必须精心设计以确保整数解。以上挑战题旨在练习列方程和打包思维。若遇到非整数解,可能是题目数据问题,但解题步骤和方法是完全正确的。
为了给你正确的成就感,这里提供一组数据正确的变式三修改版及答案:
修改版:三种题型共20道,总分100分。选择题每题5分,填空每题4分,解答题每题7分。选择题比解答题多4道。求各题型数量。
解:设解答题\(x\)道,则选择题\(x+4\)道,填空题\(y\)道。
题数:\((x+4)+y+x=20\) → \(2x + y = 16\)
分数:\(5(x+4)+4y+7x=100\) → \(5x+20+4y+7x=100\) → \(12x+4y=80\) (除以4得 \(3x+y=20\))
两式相减:\((3x+y) - (2x+y) = 20-16\) → \(x=4\)
则解答题4道,选择题8道,填空题 \(y=16-2*4=8\)道。
答案:选择题8道,填空题8道,解答题4道。
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