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牛顿问题

王朝百科·作者佚名  2009-12-01
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英国著名的物理学家学家牛顿曾编过这样一道数学题:牧场上有一片青草,每天都生长得一样快。这片青草供给10头牛吃,可以吃22天,或者供给16头牛吃,可以吃10天,如果供给25头牛吃,可以吃几天?

解题关键:

牛顿问题,俗称“牛吃草问题”,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= 消耗原有草量);

4、最后求出可吃天数

想:这片草地天天以同样的速度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25头牛分成两部分来研究,用5头吃掉新长出的草,用20头吃掉原有的草,即可求出25头牛吃的天数。

解:新长出的草供几头牛吃1天:

(10×22-16×10)÷(22-10)

=(220-160)÷12

=60÷12

=5(头)

这片草供25头牛吃的天数:

(10-5)×22÷(25-5)

=5×22÷20

=5.5(天)

答:供25头牛可以吃5.5天。

-------------------------------------------------------------------------------------------

牛顿在其著作《普遍的算术》(1707年出版)中提出如下问题:"12条公牛在四个星期内吃掉了三又三分之一由格尔的牧草;21条公牛在9星期吃掉10由格尔的牧草,问多少条公牛在18个星期内吃掉20由格尔的牧草?"

(由格尔是古罗马的面积单位,1由格尔约等于2,500平方米)。这个著名的公牛问题叫做“牛顿问题”。

牛顿的解法是这样的:在牧草不生产的条件下,如果12条公牛在四星期内吃掉三又三分之一由格尔的牧草、则按比例63头公牛四星期内,或16头公牛九个星期内,或八头公牛18星期内吃掉10由格尔的牧草,由于牧草在生长,所以21头公牛9星期只吃掉10由格尔牧草,即在随后的五周内,在10由格尔的草地上新长的牧草足够21-16=5头公牛吃9星期,或足够5/2头公牛吃18个星期,由此推得,14个星期(即18个星期减去初的四个星期)内新长的牧草可供7头公牛吃18个星期,因为5:14=5/2:7。前已算出,如牧草不长,则10由格尔草地牧草可供八头公牛吃18个星期,现考虑牧草生长,故应加上7头,即10由格尔草地的牧草实际可供15头公牛吃18个星期,由此按比例可算出。24由格尔草地的牧草实际可供36头公牛吃18星期。

牛顿还给出代数解法:他设1由格尔草地一个星期内新长的牧草相当于面积为y由格尔,由于每头公牛每个星期所吃牧草所占的面积看成是相等的,

根据题意,设若所求的公牛头数为x,则(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。

 
 
 
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