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倒过来考虑更简捷

2022-02-10山东省沂源县实验中学徐志富

农村青少年科学探究 2022年10期
关键词:书童酒量王刚

山东省沂源县实验中学 徐志富

一天,小明和王刚驾车去动物园,在路上他们有一段对话。

小明:“看前面的那辆大卡车,开得真快,但是我可以赶上它。

“现估计它以每小时65 千米的速度匀速前进,而我用每小时80 千米的速度匀速追赶。假设我们现在正好在它后面1 500米,如果我们不去超他的车的话,就肯定会同它相撞。王刚,请你告诉我,在相撞前的一分钟,我们与它相距多远?”

王刚:“那很简单,在相撞前一分钟,我们与它相距250 米。”

王刚答对了吗?他为什么答得这么快?他是怎么算的?

这个问题如果考虑用什么列方程或者更加“高级”的方法,那就搞复杂了,而且王刚也不能马上算出答案。那他是怎么算出来的呢?实际上他是从时间上倒过来考虑这情景,马上就能得出答案。

卡车以每小时65 千米的速度匀速行驶,而小车以每小时80 千米的速度匀速前进,小车相对于卡车的速度为每小时15 千米(或者说15 000 米),即每分钟250 米。因此,在相撞前一分钟,小车落后于卡车250米。

小明提出问题时,假设小车落后于卡车1.5 千米,其实此条件对解这个问题是多余的,不管这两辆车之间的初始距离是多少,答案只有一个!

上面这个问题看起来并不十分困难,但思考问题的方法不对,解答起来就可能比较麻烦。王刚没有从正面直接根据题意叙述的顺序考虑问题,而是把问题发生的顺序颠倒过来考虑,快速简捷地得出了问题的答案!

“司马光砸缸”是一个历史故事,更是一个倒过来考虑问题的经典例子。当一个小孩掉进大水缸以后,其他小朋友立即想到把这个小孩从缸里拉出来,即“人离开水”,但当他们无法把落水的小孩捞起来时便惊慌失措,哇哇大哭。而司马光想到的是让“水离开人”,在紧要关头把缸砸破,救活了小孩。“倒过来考虑”是一种思考问题的方法,也是一种人生智慧,关键时刻甚至可以挽救人的生命。下面我们举两个例子来说明如何运用“倒过来考虑”这种思考问题的方法解决数学问题。

《算法统宗》是我国古代数学名著,由明代数学家程大位所著,对我国民间普及珠算和数学知识起到了很大的作用。在这部著作中,许多数学问题都是以歌诀的形式呈现的,其中记录了一首名叫“沽酒探亲朋”的数学诗:

李白沽酒探亲朋,路途遥远有四程。

一程酒量添一倍,却被书童喝六升。

行到亲朋家里面,半点全无空酒瓶。

借问高明能算士,瓶内原有多少升?

这是根据李白喜爱饮酒的特点而编出来的一道诗歌形式的数学算题。题中的“沽酒”就是“买酒”,“程”指道路的段落,“四程”即四段路,“书童”指古代侍候文人墨客的小仆人。诗的大意是:李白叫书童带着盛有一定酒量的酒瓶,随他一同到遥远的亲朋好友家中去做客。到朋友家有四段路程,每经过一段路程,李白都要将瓶中的酒量加倍。但是,调皮的小书童在每次买酒之后,都要偷偷地将瓶内的酒喝掉6 升。这样,他们边走边买并边被书童偷喝,到朋友家的时候,酒瓶里一点酒也没有了。问:他们出发的时候,酒瓶里的酒有多少升?

这道题的常规方法是列一元一次方程求解,但比较麻烦。如果能够倒过来考虑,就变得简单多了。走到朋友家的时候,酒瓶里一点酒也没有了→第四程书童喝酒之前有6 升酒→第四程酒量加倍之前有3 升酒→第三程书童喝酒之前有9 升酒→第三程酒量加倍之前有4.5 升酒→第二程书童喝酒之前有10.5 升酒→第二程酒量加倍之前有5.25 升酒→第一程书童喝酒之前有11.25 升酒→第一程酒量加倍之前有5.625升酒,即瓶内原有5.625 升酒。

再看一个叫做“五兄弟盗宝”的趣味数学题:相传,明代京城有一个大臣,生有五个儿子,可这五个儿子整天游手好闲,不务正业,专干偷鸡摸狗的事。有一天,夕阳西下,天渐渐地暗下来,这五兄弟无心观赏皇宫的美景,一心只想偷点什么。他们转了几个弯,突然眼前一亮,“藏宝库”。老大禁不住大叫了一声:“珠宝!”趁着黑暗,兄弟五人不约而同地翻墙入室,抓起珠宝便径自往口袋里塞。“快走吧!”老大塞满了口袋,急于回去。可老五由于动作慢,才捞了一把,还没有走的意思。就在这时,忽听得一声怒吼:“站起来,干什么的!”兄弟五人大惊失色,束手就擒,被关进“宗人府”内。

半夜时分,老大翻来覆去,怎么也睡不着,因为皇宫内早有规定,凡是偷宝最多者立刻被处死,其余的也将被逐出皇宫。老大知道自己偷的珠宝最多,于是见四个兄弟睡着了,便悄悄地将自己偷的珠宝往四兄弟的口袋里各塞了一些,塞进去的颗数恰好等于这四个人原有的珠宝数,之后才坦然睡着。过了一会儿,老二醒了,摸摸口袋里的珠宝:奇怪,珠宝怎么这么多?于是他也悄悄起来,将这些珠宝给其余四个人各塞进去一些,塞进去的颗数也恰好等于这四个人口袋里的珠宝数。接着,老三、老四、老五依次醒来,都重复了老大、老二的动作。天亮后,当卫士清点五个人的珠宝时,发现他们每个人口袋里的珠宝都是32颗,兄弟五人都十分惊讶。那么,兄弟五人原来各偷了多少颗珠宝呢?

“倒过来考虑”是一种逆向思维,是一种打破传统思维方式的创新思维。在学习、工作和生活中,有些问题不妨倒过来考虑,或许会带你走向一片新的天地!

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