米兰芬算灯

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  李汝珍,清代人,是个“于学无所不窥”的才子,可能是学问钻研多了,所以官场上却很不得意。他写了好几本书,《镜花缘》是流传最广的一本。此书描写了一位精通数学的才女“矶花仙子”,名叫米兰芬。
  米兰芬和众姐妹在宗伯府聚会,来到小鳌山楼上观灯。楼上的灯有两种形状,一种灯是上面三个大球,下缀六个小球;一种灯是上面三个大球,下面十八个小球。楼下的灯也有两种,一种是一个大球缀两个小球,一种是一个大球缀四个小球。知道楼上有大灯球396个,小灯球1440个;楼下有大灯球360个,小灯球1200个。
  才女们要米兰芬计算,楼上楼下的四种灯各有多少盏。
  米兰芬说:“以楼下论,将小灯球数折半,得600,减去大灯球数360,即得缀四个小灯球的灯数为240盏,用360减240得120,即得缀两个小灯球的灯数为120盏。此为‘鸡兔同笼’之法。用同样的方法算楼上灯数:以1440折半,得720,720-396=324,324÷6=54,得缀十八个小灯球的灯数为54盏。用396-54×3=234,234÷3=78,即缀六个小灯球的灯数为78盏。”
  这里说的“鸡兔同笼”法,是指我国古代的一种类型题目,比如在一个笼中关有鸡与兔,数头有100个,数脚有240只。问鸡、兔各有多少?
  对于此题,有一种简单巧妙的算法,就是:如果让鸡都缩起一只脚,“金鸡独立”站着;让兔子全部抬起两只前腿,只用两只后腿站着,这时,再数脚数,就应是240除以2,得120只脚。
  如果笼中全是鸡,由于此时数鸡时,每只鸡都是一头一脚(另一只脚缩起来了)。故100只鸡应只有100只脚,现在却有120只脚,多的20只脚是哪儿来的呢?原来每只兔子都要多数1只脚,这说明兔子数是20,而鸡数则是80。
  现在你明白米兰芬的算法了吧!比如说楼下的灯,一大球下缀两小球,就相当于“一只鸡有两只脚”,一大球下缀四小球就相当于“一只兔有四只脚”。所以用“鸡兔同笼”之法就能算清楚了。
  至于楼上的灯,小球数折半,就相当于把灯改制成“每灯三个大球,下缀三个小球”和“每灯三个大球,下缀九个小球”这两种。如果都是前一种灯,则大小灯球数应相等。现在小球数为1440÷2=720(个),大球数为396个,多出324个小球。因为每盏第二种灯小灯球多出6个的原因,从而用324÷6=54,即其中有54盏第二种灯。第二种灯共用大灯球54×3=162个,故第一种灯用大灯球396-162=234个,除以3得78,就是第一种灯数了。
  小朋友,如果换了是你来解决这道题,你又会怎么做呢?
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