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輸入計算

數學公式

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結果

1
3
鶴(每隻 2 隻腳)
5
龜(每隻 4 隻腳)
鶴的數量 3
龜的數量 5
Leg check (cranes×2 + tortoises×4) 26

什麼是鶴龜算(雞兔同籠)?

鶴龜算(日文稱為「鶴亀算(つるかめ算)」)是日本小學數學中相當經典的應用題,與華語世界熟知的「雞兔同籠」其實是同一類問題。題目會告訴你一群鶴與龜的頭的總數以及腳的總數,其中鶴有 2 隻腳、龜有 4 隻腳,要你推算出鶴與龜各有幾隻。雖然它包著有趣的文化外衣,但背後的數學是放諸四海皆準的——本質上就是一組「二元一次聯立方程式」。

兩條腿的鶴和四條腿的龜並排在一起
每隻鶴有兩條腿,每隻龜有四條腿,但頭都算一個。

計算機怎麼用

輸入頭的總數與腳的總數即可。每隻鶴的腳數(2)與每隻龜的腳數(4)已經幫你預先填好,你也可以自行修改,用來模擬其他變化版本的題目。計算機會立即算出鶴與龜的數量,並幫你驗算腳的總數是否吻合。

公式說明

設 \(H\) 為頭的總數、\(L\) 為腳的總數、\(a\) 為每隻鶴的腳數、\(b\) 為每隻龜的腳數。我們可以列出兩條方程式:鶴 + 龜 = \(H\),以及 \(a \times \text{鶴} + b \times \text{龜} = L\)。解這組聯立方程,可得

$$\text{鶴} = \frac{b \times H - L}{b - a}, \qquad \text{龜} = \frac{L - a \times H}{b - a}$$

要得到合理的「整隻動物」答案,兩個結果都必須是非負整數,這也代表腳的總數一定要落在 \(2 \times \text{頭數}\) 與 \(4 \times \text{頭數}\) 之間。

示意圖:將頭的總數分成兩類動物及其腿數
頭的總數 H 和腿的總數 L 可算出每種動物各有多少。

實例演算

假設共有 8 個頭、26 隻腳。那麼

$$\text{鶴} = \frac{4 \times 8 - 26}{4 - 2} = \frac{32 - 26}{2} = 3, \qquad \text{龜} = 8 - 3 = 5$$

驗算一下:\(3 \times 2 + 5 \times 4 = 6 + 20 = 26\) 隻腳,\(3 + 5 = 8\) 個頭,完全吻合。因此答案是 3 隻鶴與 5 隻龜。

常見問題

為什麼有時候會算不出答案?如果腳的總數沒有落在 \(2 \times \text{頭數}\) 與 \(4 \times \text{頭數}\) 之間,其中一種動物的數量會算出負數,這在現實中不可能成立。此外,由於鶴與龜的腳數為 2 與 4,腳的總數必須是偶數,否則算出來就不是整數。

可以拿來解其他動物組合嗎?當然可以。只要把「每隻鶴的腳數」與「每隻龜的腳數」改成任意兩個不同的數值,例如 2(雞)與 4(兔),同樣的方法照樣適用。

如果全部都是同一種動物呢?當腳數 = \(2 \times \text{頭數}\) 時,代表全部都是鶴;當腳數 = \(4 \times \text{頭數}\) 時,則代表全部都是龜。

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