鸡兔同笼:一题多解的千年母题

笼中有鸡兔共 35 个头、94 只脚,问鸡兔各几只。从假设法、抬脚法到方程与方程组,一道古题串起小学算术与初中代数,是「化归」与「方程思想」的最佳入门。

《孙子算经》 共 4 种解法 · 覆盖 2 个学段

笼中有鸡与兔共 35 个头、94 只脚,问鸡与兔各有多少只?(鸡 2 脚,兔 4 脚)

答案:鸡 23 只,兔 12 只。

适用前提与边界条件

  1. 头数与脚数均为非负整数,且鸡 2 脚、兔 4 脚是隐含常识条件
  2. 答案必须同时满足「头数」「脚数」两个条件,只验一个不算数

知识地图

一道题,4 条路。小学到初中的工具轮番上场,每一步都只是旧知识的新组合。

解法① 假设法(算术) 小学

核心工具:四则运算、假设法

假设 35 只全是鸡,则脚数为:

35×2=70(只)35\times 2=70\text{(只)}

比实际少 94−70=2494-70=24 只脚。每把一只兔当成鸡,脚数少算 4−2=24-2=2 只,所以兔有:

24÷2=12(只)24\div 2=12\text{(只)}

鸡有 35−12=2335-12=23 只。

检验:23×2+12×4=46+48=9423\times2+12\times4=46+48=94(只)。■\blacksquare

点睛:把未知情境「化归」成全是鸡的已知情境,差量就是钥匙——这就是化归思想最朴素的样子。

体现思想:化归思想

解法② 抬脚法(巧算) 小学

核心工具:四则运算

让每只动物抬起 2 只脚,35 只动物共抬起:

35×2=70(只)35\times 2=70\text{(只)}

还剩 94−70=2494-70=24 只脚站在地上。此时鸡一屁股坐下(0 脚着地),每只兔还剩 2 脚着地,所以兔有:

24÷2=12(只)24\div 2=12\text{(只)}

鸡有 35−12=2335-12=23 只。

点睛:「抬脚」不是游戏,是给每只动物统一减去 2 脚——把两组数据差压缩成一组,算术立刻见底。

体现思想:化归思想、构造思想

解法③ 一元一次方程 初中

核心工具:一元一次方程

设兔有 xx 只,则鸡有 (35−x)(35-x) 只。由脚数列方程:

4x+2(35−x)=944x+2(35-x)=94

展开:4x+70−2x=944x+70-2x=94,即 2x=242x=24,解得 x=12x=12。

兔 12 只,鸡 35−12=2335-12=23 只。

点睛:设一个未知数,用「头数」表示另一个——一个方程同时吃进两个条件。

体现思想:方程思想

解法④ 二元一次方程组 初中

核心工具:二元一次方程组、代入消元法

设鸡 xx 只、兔 yy 只,两个条件各列一个方程:

{x+y=352x+4y=94\begin{cases}x+y=35\\2x+4y=94\end{cases}

由第一式得 x=35−yx=35-y,代入第二式:

2(35−y)+4y=94  ⇒  2y=24  ⇒  y=122(35-y)+4y=94\;\Rightarrow\;2y=24\;\Rightarrow\;y=12

于是 x=23x=23。鸡 23 只,兔 12 只。

点睛:未知数与方程「等量齐观」:几个未知量就配几个方程,这是列方程组解应用题的总原则。

体现思想:方程思想

思想方法总结

七种解法看似不同,背后是同一套思想在反复起作用:

思想 出现在哪些解法 起什么作用
化归思想 假设法(算术)、抬脚法(巧算) —
构造思想 抬脚法(巧算) —
方程思想 一元一次方程、二元一次方程组 —

生活应用

这类「条件最值」不是考试专属,生活中到处可见:

(待补充)

变式训练

  1. 停车场有三轮车与自行车共 20 辆,轮子共 52 个,问三轮车与自行车各多少辆? (提示:三轮车 3 轮、自行车 2 轮,结构与鸡兔同笼完全相同。)
  2. 大船限乘 6 人、小船限乘 4 人,全班 42 人租 8 条船正好坐满,大小船各几条? (提示:船数对应头数,载客数对应脚数。)

为什么这道题能做一千年

鸡兔同笼首载于约 1600 年前的《孙子算经》。它至今仍是课堂常客,因为它的结构极简——「两种对象、两种特征、两个总数」——却能同时容纳算术与代数两套语言:小学用假设法练「差量分析」,初中用方程练「符号翻译」,换件马甲(车轮、船票、答对答错得分)又能再考一次。学会识别这个结构,一类应用题就全通了。

正例与反例

✅ 正例

  • 鸡 23 只、兔 12 只:23+12=3523+12=35 头,23×2+12×4=9423\times2+12\times4=94 脚,两条件同时满足

❌ 反例

  • 鸡 11 只、兔 24 只:头数 35 对,但脚数 11×2+24×4=118≠9411\times2+24\times4=118\ne94,只验头数是常见漏检

高频误解与考试易错

  • 假设全是鸡后,脚数差除以 2 忘除:每只兔比鸡多 2 只脚,差要除以 (4−2)(4-2)
  • 求出兔数后,用总脚数求鸡数时算成 (94−4×12)÷2(94-4\times12)\div2 却写成 94÷2−2×1294\div2-2\times12:两式结果相同(都得 23)但后者掩盖了数量关系,易在变形题翻车
  • 设两个未知数却只列一个方程:两个未知量需要两个独立条件,头数、脚数各给一个

常见问题

假设法和方程法哪个更好?
本质相同:假设法的「差÷每份差」正是方程约简后的一步。小学用假设法练思维,初中用方程求通法,都掌握才算真懂。
抬脚法是巧合吗?
不是。抬起 2 只脚等价于「每头减去 2 脚」,剩余的脚全属于兔——与假设全是鸡在数学上是同一件事。
题目变成「三轮车与自行车」「大船小船」还会做吗?
会。所有「两种量、各有两个特征数、已知两总数」的问题都是鸡兔同笼结构,识别结构比背解法重要。

依据与出处

  • 《孙子算经》卷下:「今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何」
  • 人教版四年级下册第九单元《数学广角——鸡兔同笼》
  • 人教版(2024 审定)七年级下册第十章《二元一次方程组》:列方程组解实际问题