牛吃草问题(数学问题)

简介

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。

中文名牛吃草问题外文名Cows Eating Grass
别称牛顿问题、消长问题提出时间牛吃的草量-—生长的草量= 消耗原有的草量
提出者牛顿适用领域17世纪上半叶
学科数学表达式奥数、公务员考试数量关系

基本公式

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。

解题关键

牛每天吃草,草每天在不断均匀生长。解题环节主要有四步:

1.求出每天长草量;

2.求出牧场原有草量;

3.求出每天实际消耗原有草量( 牛吃的草量-生长的草量= 消耗原有的草量);

4.最后求出牛可吃的天数。

总结规律

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,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,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

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