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牛吃草问题又称“牛顿问题”,因由牛顿提出而得名。英国著名的物理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?

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,用其中一头吃掉新长出的草,用其余头数吃掉原有的草,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
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,算出一共多少天。

编辑本段牛顿曾提出的问题
牛顿在其著作《普遍的算术》(1707年出版中提出如下问题:"12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24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”。牛顿曾说过:“如果我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上”。



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36头公牛四星期内,或16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,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514=5/27。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=3636条公牛在18个星期内吃掉24由格尔的牧草。还有一种方法就是使用方程式的解法。
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)×3y=(5-x×6y=(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
解法二:
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

。于是我们就可以假设一头牛一天的吃草量为M,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,第一种情况的草地总量为10×M×22,第二种情况的草地总量为16×M×10,第三种情况的草地总量为25×M×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×M×22=22X+Y16×M×10=10X+Y25×M×N=NX+Y
解此方程组,可得X=5Y=110N=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。方法指导:通常思路
①把每头牛每天(周)的吃草量看作是“1”;②求出每天(周)的新生长的草量是多少;③求出原来的草量是多少;④假设几头牛专门去吃新生长的草,剩下的牛吃原来的草所用几天(周)数即为所求。由于牛吃草的天数不同。



牛吃草问题是公务员考试行测题中比较常见的题型,
解决牛吃草问题的经典公式是:其中y代表原有存量(比如
原有草量),N代表促使原有存量减少的外生可变数(比如牛数),x代表存量的自然增长速度(比如草长速度),T代表存量完全消失所耗用时间。需要提醒考生的是,此公式中默认了每头牛吃草的速度为1。运用此公式解决牛吃草问题的程序是列出方程组解题,具体过程不再详细叙述,接下来我们从牛吃草公式本身出发看看此公式带给我们的信息。
牛吃草公式可以变形为此式子表达的意思是原有存量与存量增长量
之和等于消耗的总量,一般来说原有存量和存量的自然增长速度是不变的,则在此假定条件下我们可
以得到此式子说明两种不同吃草方式的改变量等于对应的两种长草方式
的改变量,而且可以看出草生长的改变量只与天数的变化有关,而牛吃草的改变量与牛的头数和天数都有关。这个式子就是差量法解决牛吃草问题的基础。请考生看下面这道试题:
例题一:(广东200314
有一块牧场,可供10头牛吃20天,15头牛吃10天,则它可供多少头牛吃4天?(A20B25C30D35
这道题目用差量法求解过程如下:设可供x头牛吃4天,10头牛吃20天和15头牛吃10两种吃法的改变量为10×2015×10,对应的草生长的改变量为2010;我们还可以得到15头牛吃10天和x头牛吃4天两种吃法的改变量为15×104x,对应的草生长的改变量为104。由此我们可以列出如下的方程:
,解此方程可得x=30
如果求天数,求解过程是一样的,下面我们来看另外一道试题:例题二:(浙江2007A24
林子里有猴子喜欢吃的野果,23只猴子可以在9周内吃光,21只猴子可以在12周内吃光,问如果有33只猴子一起吃,则需要几周吃光?(假定野果生长的速度不变)(
A.2B.3C.4D.5
解题过程如下所示:设需要x周吃光,则根据差量法列出如下方程:

,解此方程可得x=4
以上两道试题在考试中比较常见,如果考生选择正确的思考方式,会在短时间内得出正确答案。近年来随着考试大纲的不断变化,命题者也在不断地推陈出新,所以牛吃草问题有了更多的变形,比如有的试题中牛吃草的速度会改变。尽管有变化但是考生依然可以用差量法来解决。请大家看下面这道国考真题:
例题三:(国家2009119
一个水库在年降水量不变的情况下,能够维持全市12万人20年的用水量。在该市新迁入3万人之后,该水库只够维持15年的用水量,市政府号召节约用水,希望能将水库的使用寿命提高到30年。那么,该市市民平均需要节约多少比例的水才能实现政府制定的目标?(
A.2/5B.2/7C.1/3D.1/4
这道试题的思考过程:设该市市民需要节约x比例的水才能实现政府制定的目标。12万人20年和15万人15年两种吃水方式的差为12×2015×15,对应的水库存水的改变量为201515万人30年与15万人15年两种吃水方式的差为15×1x×30-15×15,对应的水库存水的改变量为3015,则可列出如下的比例式:
,解此方程得x=2/5.
这道题如果改变的是草生长的速度,考生同样可以用差量法来解答。请看下面这道题:例题四:(江苏2008C19
在春运高峰时,某客运中心售票大厅站满等待买票的旅客,为保证售票大厅的旅客安全,大厅入口处旅客排队以等速度进入大厅按次序等待买票买好票的旅客及时离开大厅。按照这种安排,果开出10个售票窗口,5小时可使大厅内所有旅客买到票;如果开出12个售票窗口,3小时可使大厅内所有旅客买到票,假设每个窗口售票速度相同。如果大厅入口处旅客速度增加到原速度的1.5倍,2小时内使大厅中所有旅客买到票,按这样的安排至少应开售票窗口数为(
A.15B.16C.18D.19
解题过程:设至少应开售票窗口数为x10个售票窗口5小时可使大厅内所有旅客买到票和开出12个售票窗口3小时可使大厅内所有旅客买到票两种方式票的差量为1012对应的旅客差量为5-310个售票窗口5小时可使大厅内所有旅客买到票和大厅入口处旅客速度增加为原速度1.5倍时开出x个售票窗口2小时可使大厅内所有旅客买到票这两种方式的差量为102x,对应的旅客差量为5-2×1.5,则可列出下列比例式:

,解得x=18.
除了上述两种变形的情况以外,还有另外一种变形的牛吃草试题,即改变原有草量。如果改变原有草量,从表面上此题看似乎不能用差量法解了,实际上经过简单的变换后依然可以用差量法解答,请大家看下面这道题:
例题五:
如果22头牛吃33公亩牧场的草,54天后可以吃尽,17头牛吃28公亩牧场的草,84天可以吃尽,那么要在24天内吃尽40公亩牧场的草,需要多少头牛?(
A.50B.46C.38D.35
根据题意我们可以得出40公亩牧场吃54天需要22×40÷33=80/3头牛,而40公亩牧场吃84天需要17×40÷28=170/7头牛,列出差量法的比例式如下:
,解得x=35
因为本题中出现了不是整头牛的情况,所以考生不太容易理解。实际上,考生可把消耗量看作一个整体,而牛的数目并不重要,只要计算出消耗草的能力即可。


用差分法

所谓差分法一般是指在解公务员考试数量关系提时,在比较两个分数大小时,直除法或者化同法等其他速算方式难以解决时可以采取的一种速算方式。
适用形式:
两个分数作比较时,若其中一个分数的分子与分母都比另外一个分数的分子与分母分别仅仅大一点,这时候使用直除法化同法经常很难比较出大小关系,而使用差分法却可以很好地解决这样的问题。
基础定义:
在满足适用形式的两个分数中,我们定义分子与分母都比较大的分数大分数,分子与分母都比较小的分数叫小分数,而这两个分数的分子、分母分别做差得到的新的分数我们定义为差分数。例如:324/53.1313/51.7较大小,其中324/53.1就是大分数313/51.7就是小分数,而324-313/53.1-51.7=11/1.4就是差分数
差分法使用基本准则——
差分数代替大分数小分数作比较:1、若差分数比小分数大,则大分数比小分数大;2、若差分数比小分数小,则大分数比小分数小;3、若差分数与小分数相等,则大分数与小分数相等。比如上文中就是“11/1.4代替324/53.1313/51.7作比较,因为11/1.4>313/51.7(可以通过直除法或者化同法简单得到,所以324/53.1>313/51.7



以下为公务员考试行测数量关系之容斥问题的介绍
【经典例题】
1.对某单位的100名员工进行调查,结果发现他们喜欢看球赛和电影、戏剧。其中58人喜欢看球赛,38喜欢看戏剧,52人喜欢看电影,既喜欢看球赛又喜欢看戏剧的有18人,既喜欢看电影又喜欢看戏剧的有16人,三种都喜欢看的有12人,则只喜欢看电影的有:
A22B28C30D362005年国家A类行测真题)
正确答案【A
解法1:设A=喜欢看球赛的人(58),B=喜欢看戏剧的人(38),C=喜欢看电影的人(52),则有:
A∩B=既喜欢看球赛的人又喜欢看戏剧的人(18
B∩C=既喜欢看电影又喜欢看戏剧的人(16
A∩B∩C=三种都喜欢看的人(12
ABC=看球赛和电影、戏剧至少喜欢一种(100
根据公式:ABCABCA∩BB∩CC∩AA∩B∩C
C∩AABC-(ABCA∩BB∩CA∩B∩C
148-(100181612)=26
所以,只喜欢看电影的人=CB∩CC∩AA∩B∩C
5216261222



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