牛顿与牛吃草问题

牛顿与牛吃草问题

牛顿是17世纪英国最著名的数学家。他不仅喜欢探索高深的数学理论,也很重视数学教育,还曾专门为中学生编写过一套数学课本。牛顿认为:“学习科学时,题目比规则还要有用些。”所以他在书中编排了许多复杂而又有趣的数学题,用来锻炼学生的数学思维能力。下面这个题目就是书中一道著名的习题。

“有3块草地,面积分别是顷、10顷和24顷。草地上的草一样厚,而且长得一样快。如果第一块草地可以供12头牛吃4个星期,第二块草地可以供21头牛吃9个星期,那么,第三块草地恰好可以供多少牛吃18个星期?”

这个题目的确复杂而又有趣。因为在几个月的时间里,被牛吃过的草地还会长出新的青草来,而这青草的生长量,又因时间的长短和面积的大小而各不相同!

牛顿潜心研究过这个题目,发现好几种不同的解法。他认为,下面这种比例解法最为有趣。

首先,假设草地上的青草被牛吃过以后不再生长。因为“顷草地可以供12头牛吃4个星期”,按照这个比例,10顷草地就可以供8头牛吃18个星期,或者说可以供16头牛吃9个星期。

由于实际上青草被牛吃过以后还会生长,所以题中说:“10顷草地可以供21头牛吃9个星期。”把这两个结论比较一下就会发现,同样是10顷草地,同样是9个星期,却可以多养活5头牛,就是21与16的差。

这5头牛的差额表明,在9个星期的后5周里,10顷草地上新生的青草可供5头牛吃9个星期。也就是说,可以供2.5头牛吃18个星期。

那么,在18个星期的后14周里,10顷草地上新生的青草可供多少头牛吃18个星期呢?5∶14=2.5∶?,不难算出答案是7头牛。

接下来综合考虑18个星期的各种情况。

前面已经算出,假定青草不生长时,10顷草地可以供8头牛吃18个星期;青草生长时,10顷草地上新生的青草可以供7头牛吃18个星期。因此,10顷草地实际可以供8+7也就是15头牛吃18个星期。按照这个比例,就不难算出24顷草地可以供多少头牛吃18个星期了。

10∶24=15∶?

显然,“?”处应填36,36就是整个题目的答案。