在问题“解决”时再想一步

      数学教师 2005-12-20 10:51
【第021题】(远山供题)从前,有一位老者准备把家里17头牛分给他的三个儿子,老大占1/2,老二占1/3,老三占1/9,应该怎样分这些牛?三个儿子各分得多少头?

【征答综述】

这是一道经典的名题,不仅经常为中小学教师在课堂上引用,也不时见于各种数学科普作品中。本题的讨论吸引了一百多位教师参与,提出了各自的见解。解决此题的办法中,流传最广的就是“借一法”,即向邻居借1头牛,使总数变成18头,则三个儿子各分到18×1/2、18×1/3、18×1/9即9、6、2头,剩下1头正好归还邻居。这种解法的优势在于:借一后,总数恰好变成2、3、9的公倍数,“不可分”变成了“可分”从而“解决”了问题。

但是许多老师指出,借一法实际上“偷换”题中的单位1量,将被分配的总数从17变成了18。例如大儿子原先应当占17的1/2,却变成为占18的1/2,这样实质上是改变了原题的条件。因此,更多的老师在自己的教学中,采用了“按比例分配”的解法,即将1/2、1/3、1/9看成是各人所应分得的百分比,并化简为9∶6∶2(也可不化简),再将总数17头按这个比例分配,得到9、6、2头。

可贵的是,一些老师并不止步于此,他们注意到了按原先的分率第一次并不能将17头牛分完,还剩下17×(1-1/2-1/3-1/9)=17/18头牛,并提出还可以按照三人的分率再一次分配,并且这个过程可以无限地继续下去,形成一个无穷递缩等比数列,剩下的头数趋向于零。以大儿子为例,最后可分得的数量为:
17×1/2+17/18×1/2+17/18^2×1/2+17/18^3×1/2+……=17/2×(1+1/18+1/18^2+1/18^3+……)=17/2×1/(1-1/18)=17/2×18/17=9头。同理可得其他两人分别得到6、2头。

这种不满足于问题的表面“解决”,在别人止步时再走一步的思维方式正是教学110所提倡的探究精神,也是数学教师所应当具备的学科素质。如果此时再以第三种解法反证前面的两种,就会发现,借一法,实际上是用借来的“一”掩盖了对余下头数再继续无穷分下去的过程,直接得到答案。

我们认为,借一法在小学课堂中是不应该提倡的,这种似是而非的解决将影响学生对问题本质的把握,当然,如果有学生通过课外阅读提出了这种解法,则可引导对“借一”造成单位1量的变化进行探究。对于小学生,按比例分配的解法比较符合他们的知识水平和理解能力,而无穷分解法,则比较适应于学有余力的学生。分析此题时,应避免因结合生活实际而陷入推究所谓的“老汉原意”的泥潭。同时教师应了解:虽然牛个体无法分割,但在现实中,分割财产完全可以借助中介物例如货币来完成。最后不妨指出,具有本题特点的总数共有7组,分别为41(2、3、7)、23(2、3、8)、17(2、3、9)、11(2、3、12)、19(2、4、5)、11(2、4、6)、7(2、4、8)。

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