解题关键
这类问题的特点在于要考虑草边吃边长这个因素。
想:这片草地天天以匀速生长是分析问题的难点。把10头牛22天吃的总量与16头牛10天吃的总量相比较,得到的10×22-16×10=60,是60头牛一天吃的草,平均分到(22-10)天里,便知是5头牛一天吃的草,也就是每天新长出的草。求出了这个条件,把所有头牛分成两部分来研究,用其中一部分吃掉新长出的草,用另外一部分吃掉原有的草,即可求出全部头牛吃的天数。
设一头牛1天吃的草为一份。
那么10头牛22天吃草为1×10×22=220(份),16头牛10天吃草为1×16×10=160(份)
(220-160)÷(22-10)=5(份),说明牧场上一天长出新草5份。
220-5×22=110(份),说明原有老草110份。
综合式:110÷(25-5)=5。5(天),就能算出一共多少天。
如果想求出有多少牛,那么题目一定会告诉你原来的草量,方法就和求草一样。你可以先写出求草的算式,再带入数字。
题目解法
牛顿给出代数解法:他设格尔草地一个星期内新长出的牧草相当于面积为y由格尔的草地,又每头公牛每个星期所吃牧草所占的面积是相等的。根据题意,设若所求的公牛头数为x,
就为(10/3+10/3*4y)/(12*4)=(10+10*9y)/(21*9)=(24+24*18y)/18x
解得x=36 即36条公牛在18个星期内吃掉24由格尔的牧草。
例如有一块牧场,可供9头牛吃3天,或者5头牛吃6天,请问多少牛能够2天吃完?
我们做方程式:设牧场原有草量为y,每天新增加的牧草可供x头牛食用,N头牛能够2天将草吃完,根据题目条件,我们列出方程式:
y=(9-x)×3
y=(5-x)×6
y=(N-x)×2
解方程组得x=1y=24N=13
其实这种牛吃草问题的核心公式是:原有草量=(牛数-单位时间长草量可供应的牛的数量)×天数
另一解法:
牛吃草问题的关键点在于这个问题隐藏了一个基本的平衡在其中,那就是:假若每头牛每天的吃草速率和吃草量都不相同,那么此题无解,为什么?因为很可能一头牛心情好一天就能吃完这些草,也可能10头牛食欲不佳一个月吃都不完这些草,因此每头牛每天的吃草速率和数量必须都是相同的是这个问题成立并且能够得到答案的充要条件。
得到这个结论后,我们就要开始确定一个平衡的方程式出来,如何确定?不难想到,可以是吃草量和草本身量之间的平衡,也就是吃草量=草总量。于是我们就可以假设一头牛一天的吃草量为1个单位,并假设第三种情况牛吃草的天数为N;接下来开始寻找平衡方程,我们可以看到,在问题提供的条件中,第一种情况的草的总量为10×22,第二种情况的草的总量为16×10,第三种情况的草的总量为25×N。
然后我们开始寻找方程的平衡:既然我们现在已经找到三种情况里草地的总量,那么不难想到方程的另一边就要靠草的量来进行平衡,于是,我们假设原有草量为Y,草每天的生长量为X,得到如下方程组:
10×22=22X+Y
16×10=10X+Y
25×N=NX+Y
解此方程组,可得X=5,Y=110,N=5。5,因此25头牛用五天半的时间就能吃完这些草。
规律总结
牛顿问题的难点在于草每天都在不断生长,草的数量都在不断变化。解答这类题目的关键是想办法从变化中找出不变量,我们可以把总草量看成两部分的和,即原有的草量加新长的草量。显而易见,原有的草量是一定的,新长的草量虽然在变,但如果是匀速生长,我们也能找到另一个不变量——每天(每周)新长出的草的数量。
基本思路:假设每头牛吃草的速度为“1”份,根据两次不同的吃法,求出其中的总草量的差;再找出造成这种差异的原因,即可确定草的生长速度和总草量。
基本特点:原草量和新草生长速度是不变的;
关键问题:确定两个不变的量。
基本公式:
生长量=(较长时间×长时间牛头数-较短时间×短时间牛头数)÷(长时间-短时间);
原有草量=较长时间×长时间牛头数-较长时间×生长量;
牛吃草问题常用到四个基本公式:
牛吃草问题又称为消长问题,是17世纪英国伟大的科学家牛顿提出来的。典型牛吃草问题的条件是假设草的生长速度固定不变,不同头数的牛吃光同一片草地所需的天数各不相同,求若干头牛吃这片草地可以吃多少天。由于吃的天数不同,草又是天天在生长的,所以草的存量随着吃的天数不断地变化。解决牛吃草问题常用到四个基本公式,分别是︰
(1)草的生长速度=(对应的牛头数×吃的较多天数-相应的牛头数×吃的较少天数)÷(吃的较多天数-吃的较少天数);
(2)原有草量=牛头数×吃的天数-草的生长速度×吃的天数;`
(3)吃的天数=原有草量÷(牛头数-草的生长速度);
(4)牛头数=原有草量÷吃的天数+草的生长速度。
这四个公式是解决消长问题的基础。
由于牛在吃草的过程中,草是不断生长的,所以解决消长问题的重点是要想办法从变化中找到不变量。牧场上原有的草是不变的,新长的草虽然在变化,但由于是匀速生长,所以每天新长出的草量应该是不变的。正是由于这个不变量,才能够导出上面的四个基本公式。