世界著名的大科學家牛頓歷來喜歡研究運動,他在運動和變化中考察問題.他著的《普通算術》一書中曾提出一個有趣的數(shù)學問題:12頭牛4周吃
草的生長速度不變.問需要多少頭牛才能在18周吃完24公頃的牧草.這類問題被人們稱之為牛頓的"牛吃草"問題.下面我們共同討論一下這類題的特點及解法.
例1 牧場上有一片牧草,供24頭牛6周吃完,供18頭牛10周吃完.假定草的生長速度不變,那么供19頭牛需要幾周吃完?
分析:這個問題的難點在于,草一邊被牛吃掉,一邊仍在生長,也就是說牧草的總量隨時間的增加而增加.但不管牧草怎么增長,牧場原有草量與每天(或每周)新長的草量是不變的,因此必須先設法找出這兩個量來.我們可以先畫線段圖(如圖5-1).
從上面圖對比可以看出,18頭牛吃10周的草量比24頭牛吃6周的草量多,多出的部分恰好相當于4周新生長的草量.這樣就可以求出草的生長速度,有了每周新長的草量,就可以用24頭牛吃6周的草量減去6周新長的草量,或用18頭牛吃10周的草量減去10周新長的草量,得到牧場原有的草量.有了原有的草量和新長的草量,問題就能很順利求解了.
解:設1頭牛吃一周的草量的為一份.
(1)24頭牛吃6周的草量
24×6=144(份)
。2)18頭牛吃10周的草量
18×10=180(份)
。3)(10-6)周新長的草量
180-144=36(份)
。4)每周新長的草量
36÷(10-6)=9(份)
(5)原有草量
24×6-9×6=90(份)
或18×10-9×10=90(份)
。6)全部牧草吃完所用時間
不妨讓19頭牛中的9頭牛去吃新長的草量,剩下的10頭牛吃原有草量,有
90÷(19-9)=9(周)
答:供19頭牛吃9周.