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数学公式

数学公式: 代数应用题求解器:硬币与年龄问题
Show calculation steps (3)
  1. Two-coin unknown counts

    Two-coin unknown counts: 代数应用题求解器:硬币与年龄问题

    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: 代数应用题求解器:硬币与年龄问题

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

  3. Percentage change

    Percentage change: 代数应用题求解器:硬币与年龄问题

    Percent change from an old value to a new value.

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结果

硬币总价值
$0.00
美元
以美分计的总额 0 cents

这个求解器能做什么

这是一款多模式计算器,专门解决你在课堂上常遇到的经典代数与算术应用题:算出一堆硬币的总价值、把一段长度等分成若干份、求出两种硬币各有多少枚、根据彼此关系推算三个人的年龄,以及计算百分比变化。选好题型、填入数字,结果立刻呈现。所有金额都以美元(US dollar)显示——这是美国的硬币体系,但背后的数学是通用的,你完全可以把美元换成任何货币或任何单位来理解。

使用方法

先从下拉菜单中选择题目类型,表单会只显示该模式所需的输入项。填入整数形式的硬币数量、长度、年龄或金额,结果会连同答案及相关数据一并显示。如果某道题无解(例如两种硬币面值相同,或除数为零),计算器不会给出误导性的数字,而是会说明原因。

公式解析

硬币总值:把每种硬币的数量乘以它的面值(单位:美分,分别为 1、5、10、25、50、100),再全部相加;除以 100 即得美元金额。$$V = 1p + 5n + 10d + 25q + 50h + 100D$$两种未知硬币数量:这里有两个方程——硬币总数为 \(N\)(\(x + y = N\)),总金额为 \(T\) 美分(\(v_1 \cdot x + v_2 \cdot y = T\))。两式相减得 $$y = \dfrac{T - v_1 N}{v_2 - v_1}, \quad x = N - y$$三人年龄:若两人分别比参照人小 \(o_1\) 和 \(o_2\) 岁,三人年龄之和为 \(S\),则 \(3a - o_1 - o_2 = S\),故 $$a = \dfrac{S + o_1 + o_2}{3}$$百分比变化为 $$\%\Delta = \dfrac{V_{new} - V_{old}}{|V_{old}|}\times 100$$

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展示两种硬币合并为总枚数和总金额的示意图
两种硬币问题:数量相加得到总枚数,面值相加得到总金额。

实例演示

假设你有 8 枚硬币,由一角硬币(dime,10¢)和半美元硬币(half dollar,50¢)组成,合计 $1.60。那么 \(T = 160\) 美分,\(N = 8\),\(v_1 = 10\),\(v_2 = 50\)。$$y = \dfrac{160 - 10 \cdot 8}{50 - 10} = \dfrac{80}{40} = 2$$ 枚半美元硬币,\(x = 8 - 2 = 6\) 枚一角硬币。验算:\(6 \cdot 10 + 2 \cdot 50 = 160\)¢ = $1.60,正确。

用代入法求两种硬币数量的平衡数轴示意图
例题解析:解方程组即可求出每种硬币的数量 x 和 y。

美国硬币面值

每个硬币数学问题都取决于了解每种硬币的面值。以下以美分和美元两种形式列出了面值。以美分进行计算可以保持算术中的整数,避免舍入误差;仅在最后转换为美元。

硬币 面值(美分) 面值(美元)
便士 $0.01
镍币 $0.05
一角硬币 10¢ $0.10
25美分硬币 25¢ $0.25
50美分硬币 50¢ $0.50
美元硬币 100¢ $1.00

要计算混合硬币堆的总价值,请将每种硬币的数量乘以其面值,然后将乘积相加:\(T = 1p + 5n + 10d + 25q + 50h + 100D\)(以美分计),其中\(p,n,d,q,h,D\)分别是便士、镍币、一角硬币、25美分硬币、50美分硬币和美元硬币的数量。

更多工作示例

1. 混合硬币堆的总价值

一个罐子里放了14个便士、8个镍币、12个一角硬币、6个25美分硬币和2个50美分硬币。将每种硬币的数量乘以其面值(以美分计)并相加:

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

检验:6个25美分硬币单独就是$1.50,2个50美分硬币是$1.00,共计$2.50;剩余的零钱($0.14 + $0.40 + $1.20 = $1.74)使总额达到$4.24. ✓

2. 三个相关年龄

三个兄弟姐妹的年龄总和为\(S = 48\)。中间的孩子比最小的大4岁,最大的比最小的大10岁。设最小的年龄为\(x\)。那么偏差分别是\(4\)和\(10\):

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

这里\(3x = 34\)不能被3整除,所以这个确切的表述没有整数解。将总和调整为\(S = 49\)得到\(3x = 35\)——仍然不是整数。当\(S = 50\)时:\(3x = 36\),所以\(x = 12\)。年龄分别是12、16和22

检验:\(12 + 16 + 22 = 50\) ✓,中间的是\(12 + 4 = 16\) ✓,最大的是\(12 + 10 = 22\) ✓。

3. 百分比变化

一枚收藏硬币的价值从旧价格$80上升到新价格$92。百分比变化为:

$$\text{变化} = \frac{\text{新价格} - \text{旧价格}}{\text{旧价格}} \times 100\% = \frac{92 - 80}{80} \times 100\%$$ $$= \frac{12}{80} \times 100\% = 0.15 \times 100\% = \href{}{} 15\%$$

所以价值增加了15%

检验:$80的15%是\(0.15 \times 80 = \$12\),而\(80 + 12 = 92\),与新价值相符。✓

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这些问题中的关键术语

  • 硬币总数(N)——所有硬币的总数,不论类型。在两种硬币问题中,\(N = x + y\),其中\(x\)和\(y\)是两种硬币类型的数量。
  • 总金额(T)——所有硬币的总货币价值,通常在计算中以美分表示,最后转换为美元。
  • 面值(v)——单个硬币的官方价值(例如,一角硬币的\(v = 10\)美分)。在公式中,\(v_1\)和\(v_2\)是待求的两种硬币类型的面值。
  • 年龄偏差——一个人的年龄与参考人(通常是最小的人)不同的固定年数。例如,"大4岁"是\(+4\)的偏差。
  • 年龄总和(S)——所有年龄的总和。以参考年龄\(x\)和偏差\(a\)和\(b\)为例:\(x + (x+a) + (x+b) = S\),所以\(x = (S - a - b)/3\)。
  • 旧价值/新价值——百分比变化问题中的起始(原始)数量和结束数量。旧价值是衡量变化的基准。
  • 百分比变化——新旧价值之间的相对差异,\(\dfrac{\text{新价值} - \text{旧价值}}{\text{旧价值}} \times 100\%\)。正结果表示增加;负结果表示减少。

常见问题

为什么有时会提示"无有效解"?硬币问题只有在两种硬币的数量都为非负整数时才有实际意义;否则就说明你输入的总数和总金额自相矛盾。

年龄结果会出现小数吗?会的——如果年龄之和加上差值后不能被 3 整除,算出的年龄就会带小数,这意味着题目的数据并不是一个干净的整数情境。

这个工具只能用于美元吗?金额字段为方便起见标注为美元(这是美国的货币),但其算法对任何货币或单位都同样适用,你可以按自己理解的币种来代入。

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