這個計算機的用途
這是一個用來練習經典代數應用題的工具:三個人的年齡,透過兩組年齡差以及已知的年齡總和互相連結。舉例來說:「小美比阿力小 2 歲,阿力又比阿山大 7 歲。若三人年齡總和為 75,請求出每個人的年齡。」你只要先設好題目、在紙上算出答案,再輸入這三個答案,工具就會逐一批改,並顯示完整的解題過程。
使用方法
輸入三個人的名字、兩組年齡差,以及各自是「大」還是「小」的關係,再填上三人的年齡總和。接著輸入你為每個人推算出的年齡。計算機會把每個答案標示為正確或錯誤,並揭曉完整的代數演算。這是一個通用的教學工具,不限定任何國家或地區,單位一律以「歲(年)」計算。
公式詳解
選擇居中的「第 2 人」作為主軸變數 \(x\)。把每一句敘述用正負號轉換:「大(年長)」就加上差值(+1),「小(年幼)」就減去差值(−1)。於是第 1 人 \(= x + s_1 d_1\),第 3 人 \(= x - s_2 d_2\)。把三人年齡相加可得 \(3x + s_1 d_1 - s_2 d_2 = S\),因此 $$x = \frac{S - s_1 d_1 + s_2 d_2}{3}$$其餘兩人的年齡,再直接套用各自的關係式即可求得。
實例演算
已知小美比阿力小 2 歲(\(s_1 = -1\),\(d_1 = 2\)),阿力比阿山大 7 歲(\(s_2 = +1\),\(d_2 = 7\)),三人年齡總和為 75:$$\text{阿力} = \frac{75 - (-1 \times 2) + (1 \times 7)}{3} = \frac{75 + 2 + 7}{3} = \frac{84}{3} = 28$$因此小美 \(= 28 - 2 = 26\),阿山 \(= 28 - 7 = 21\)。驗算:\(26 + 28 + 21 = 75\),完全吻合。
定義與詞彙表
- 人物1、人物2、人物3 — 文字題中的三個人。人物2被選為參考(樞軸)人物;人物1和人物3各自的年齡相對於人物2表示。
- 樞軸變數 \(x\)(人物2的年齡) — 問題化簡為單一的未知數。一旦找到 \(x\),其他兩個年齡就能直接從差值推導出來。
- \(d_1\)、\(d_2\)(年齡差) — 兩個已知的年數差:\(d_1\) 是人物1與人物2的差異,\(d_2\) 是人物3與人物2的差異。兩者都輸入為正數;方向由符號承載。
- \(s_1\)、\(s_2\)(符號因子) — 每個都等於 \(+1\),當該人物比人物2年長時;當年輕時等於 \(-1\)。它們將說法中的關係(「年長」/「年輕」)轉換為代數:人物1 \(= x + s_1 d_1\),人物3 \(= x + s_2 d_2\)。
- \(S\)(年齡總和) — 三個人年齡的已知總計,\(S = P_1 + P_2 + P_3\)。它是讓單一方程式可以求解的常數。
- 樞軸公式 — 結合三個相對年齡和總計得到 \(\,3x + s_1 d_1 + s_2 d_2 = S\,\),即 \(\,x = \dfrac{S - s_1 d_1 - s_2 d_2}{3}\,\);然後恢復每個年齡,並針對 \(S\) 重新檢查總和。
常見問題
為什麼要以第 2 人為主軸?因為兩句敘述都和第 2 人有關,把他設為未知數,可以讓整道題只用一個變數就解出來,計算最為簡潔。
如果算出來不是整數怎麼辦?要設計一道「漂亮」的題目,就要讓差值與總和的組合滿足 \((S - s_1 d_1 + s_2 d_2)\) 能被 3 整除,且三人年齡都是正數。
它是批改解題過程,還是只看最後的年齡?它會把你輸入的每個年齡與正確答案逐一比對,並顯示完整解題過程,方便你檢查自己的推理邏輯。