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數學公式

數學公式: 代數應用題求解器:硬幣與年齡問題
Show calculation steps (3)
  1. Two-coin unknown counts

    Two-coin unknown counts: 代數應用題求解器:硬幣與年齡問題

    From x + y = N and v1*x + v2*y = T (cents), solve for the count of each denomination.

  2. Three related ages

    Three related ages: 代數應用題求解器:硬幣與年齡問題

    With both other people younger than the reference by fixed offsets and a known total, find the reference age.

  3. Percentage change

    Percentage change: 代數應用題求解器:硬幣與年齡問題

    Percent change from an old value to a new value.

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結果

硬幣總值
$0.00
美元
以美分計的總額 0 cents

這個求解器能幫你做什麼

這是一款多模式計算器,專門對付學生時代常碰到的經典代數與算術應用題:算出一堆硬幣的總值、把一段長度平均切成數份、推算出兩種硬幣各有幾枚、從彼此關係找出三個人的年齡,以及計算百分比變化。只要選好題型、輸入數字,答案立刻出現。所有金額都以美元(US dollars)顯示,但背後的數學原理人人通用——你大可把美元換成任何貨幣,或把單位換成你需要的任何單位。

使用方法

先從下拉選單挑一個題目類型,表單就只會顯示該模式需要的欄位。接著填入硬幣枚數、長度、年齡或金額(皆為整數),結果連同答案與相關佐證數字就會一併呈現。如果某道題無解(例如兩種硬幣面額相同,或出現除以零的情況),計算器會直接說明原因,而不是丟給你一個會誤導人的數字。

公式解析

硬幣總值:把每種硬幣的枚數乘上它以美分計的面額(1、5、10、25、50、100)再加總,最後除以 100 就換算成美元。 $$V = 1p + 5n + 10d + 25q + 50h + 100D$$ 兩種硬幣枚數未知:你會有兩條方程式——兩種硬幣枚數相加等於硬幣總數(\(x + y = N\)),兩者價值相加等於總金額(\(v_1 \cdot x + v_2 \cdot y = T\) 美分)。相減後得到 \(y = (T - v_1 \cdot N)/(v_2 - v_1)\),再算出 \(x = N - y\)。 $$y = \dfrac{T - v_1 N}{v_2 - v_1}, \quad x = N - y$$ 三人年齡:若有兩人分別比基準者年輕 \(o_1\) 與 \(o_2\) 歲,三人年齡總和為 \(S\),則 \(3a - o_1 - o_2 = S\),因此 \(a = (S + o_1 + o_2)/3\)。 $$a = \dfrac{S + o_1 + o_2}{3}$$ 百分比變化則是(新值 − 舊值)/ |舊值| × 100。 $$\%\Delta = \dfrac{V_{new} - V_{old}}{|V_{old}|}\times 100$$

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展示兩種硬幣合併為總枚數和總金額的示意圖
兩種硬幣問題:數量相加得到總枚數,面值相加得到總金額。

實例演算

假設你有 8 枚硬幣,由一角硬幣(dime,10¢)與半美元硬幣(half dollar,50¢)組成,總值 $1.60。那麼 \(T = 160\) 美分、\(N = 8\)、\(v_1 = 10\)、\(v_2 = 50\)。 $$y = \dfrac{160 - 10 \cdot 8}{50 - 10} = \dfrac{80}{40} = 2$$ 枚半美元硬幣,再算出 \(x = 8 - 2 = 6\) 枚一角硬幣。驗算:\(6 \cdot 10 + 2 \cdot 50 = 160¢ = \$1.60\),完全正確。

用代入法求兩種硬幣數量的平衡數線示意圖
例題解析:解方程組即可求出每種硬幣的數量 x 和 y。

美國硬幣面值

每個硬幣應用題都取決於了解每種硬幣的面值。以下列出了美分和美元兩種單位的價值。以美分計算可以保持算術為整數,避免舍入誤差;只在最後轉換為美元。

硬幣 價值(美分) 價值(美元)
便士 $0.01
鎳幣 $0.05
一角硬幣 10¢ $0.10
二十五美分硬幣 25¢ $0.25
半美元 50¢ $0.50
美元硬幣 100¢ $1.00

要計算混合硬幣堆的總值,將每種硬幣的數量乘以其面值,然後將乘積相加:\(T = 1p + 5n + 10d + 25q + 50h + 100D\)(以美分計),其中 \(p,n,d,q,h,D\) 分別是便士、鎳幣、一角硬幣、二十五美分硬幣、半美元和美元硬幣的數量。

更多求解範例

1. 混合硬幣堆的總值

一個罐子中有 14 枚便士、8 枚鎳幣、12 枚一角硬幣、6 枚二十五美分硬幣和 2 枚半美元。將每種硬幣的數量乘以其面值(以美分計)並相加:

$$T = 1(14) + 5(8) + 10(12) + 25(6) + 50(2)$$ $$T = 14 + 40 + 120 + 150 + 100 = 424 \text{ 美分} = \$4.24$$

驗證:6 枚二十五美分硬幣單獨價值 $1.50,2 枚半美元價值 $1.00,共計 $2.50;剩餘的零錢($0.14 + $0.40 + $1.20 = $1.74)使總額達到 $4.24。✓

2. 三個相關的年齡

三個兄弟姐妹的年齡總和為 \(S = 48\)。中間的孩子比最小的大 4 歲,最大的比最小的大 10 歲。設最小的年齡為 \(x\)。那麼偏移量為 \(4\) 和 \(10\):

$$x + (x + 4) + (x + 10) = 48$$ $$3x + 14 = 48 \quad\Rightarrow\quad 3x = 34$$

這裡 \(3x = 34\) 不能被 3 整除,所以這個精確措辭沒有整數解。將總和調整為 \(S = 49\) 得到 \(3x = 35\)——仍然不是整數。當 \(S = 50\) 時:\(3x = 36\),所以 \(x = 12\)。年齡分別為 12、16 和 22

驗證:\(12 + 16 + 22 = 50\) ✓,中間年齡是 \(12 + 4 = 16\) ✓,最大年齡是 \(12 + 10 = 22\) ✓。

3. 百分比變化

一枚收藏硬幣的價值從舊價格 $80 上升到新價格 $92。百分比變化為:

$$\text{變化} = \frac{\text{新} - \text{舊}}{\text{舊}} \times 100\% = \frac{92 - 80}{80} \times 100\%$$ $$= \frac{12}{80} \times 100\% = 0.15 \times 100\% = \href{}{} 15\%$$

因此價值增加了 15%

驗證:$80 的 15% 是 \(0.15 \times 80 = \$12\),而 \(80 + 12 = 92\),與新價值匹配。✓

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這些問題中的關鍵術語

  • 硬幣總數 (N)——所有硬幣的總計數,不分類型。在兩種硬幣問題中,\(N = x + y\),其中 \(x\) 和 \(y\) 是兩種硬幣類型的計數。
  • 總金額 (T)——所有硬幣的總貨幣值,通常在計算期間以美分表示,最後轉換為美元。
  • 面值 (v)——單個硬幣的官方價值(例如一角硬幣的 \(v = 10\) 美分)。在公式中,\(v_1\) 和 \(v_2\) 是要求解的兩種硬幣類型的面值。
  • 年齡偏移——一個人的年齡與參考人物(通常是最小的人)相差的固定年數。例如,「大 4 歲」是偏移量 \(+4\)。
  • 年齡總和 (S)——所有年齡加在一起的總和。以參考年齡 \(x\) 和偏移量 \(a\) 和 \(b\) 為例:\(x + (x+a) + (x+b) = S\),所以 \(x = (S - a - b)/3\)。
  • 舊值/新值——百分比變化問題中的起始(原始)數量和結束數量。舊值是衡量變化的基準。
  • 百分比變化——新值和舊值之間的相對差異,\(\dfrac{\text{新} - \text{舊}}{\text{舊}} \times 100\%\)。正結果表示增加;負結果表示減少。

常見問題

為什麼有時會顯示「無有效解」?硬幣問題只有在兩種硬幣的枚數都算出非負整數時,答案才有意義;否則就代表你輸入的各項數字彼此矛盾。

年齡會算出小數嗎?會的——如果總和加上各偏移量無法被 3 整除,年齡就會是分數,這正好提醒你題目給的資料並非乾淨的整數情境。

這只能用在美元嗎?金額欄位標示為美元只是方便起見,但這些運算對你想套用的任何貨幣或單位都一樣成立。

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