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输入计算

数学公式

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结果

1
3
鹤(每只 2 条腿)
5
龟(每只 4 条腿)
鹤的数量 3
龟的数量 5
Leg check (cranes×2 + tortoises×4) 26

什么是鹤龟算?

鹤龟算(日语称为「つるかめ算」)是一道经典的小学应用题,它和我们中国数学课上熟悉的「鸡兔同笼」其实是同一类问题,只不过把鸡和兔换成了鹤和龟。题目会告诉你一群鹤和龟的总头数以及总脚数。鹤有 2 条腿,龟有 4 条腿,需要你算出鹤和龟各有几只。虽然这道题披着颇具东方韵味的文化外衣,但背后的数学是通用的:它本质上就是一个含两个未知数的二元一次方程组。

两条腿的鹤和四条腿的龟并排在一起
每只鹤有两条腿,每只龟有四条腿,但头都算一个。

如何使用本计算器

输入总头数和总脚数即可。「每只鹤的脚数」(2)和「每只龟的脚数」(4)已经默认填好,你也可以修改它们,用来求解其他类似的变体题(比如鸡兔同笼)。计算器会立即给出鹤和龟的数量,并帮你验算脚数是否正确。

公式详解

设 \(H\) 为总头数,\(L\) 为总脚数,\(a\) 为每只鹤的脚数,\(b\) 为每只龟的脚数。我们可以列出两个方程:鹤的数量 + 龟的数量 = \(H\),以及 \(a\cdot\)鹤的数量 \(+\ b\cdot\)龟的数量 \(= L\)。解这个方程组可得:

$$\text{Cranes} = \frac{b\,H - L}{b - a}, \qquad \text{Tortoises} = \frac{L - a\,H}{b - a}$$

要得到合理的答案(即每种动物的数量都是非负整数),总脚数必须介于「\(2\times\)头数」和「\(4\times\)头数」之间。

示意图:将头的总数分成两类动物及其腿数
头的总数 \(H\) 和腿的总数 \(L\) 可算出每种动物各有多少。

例题演示

假设共有 8 个头、26 条腿。那么鹤的数量:

$$\frac{4\times 8 - 26}{4 - 2} = \frac{32 - 26}{2} = 3$$

龟的数量 \(= 8 - 3 = 5\)。验算:\(3\times 2 + 5\times 4 = 6 + 20 = 26\) 条腿,\(3 + 5 = 8\) 个头,完全吻合。所以答案是 3 只鹤、5 只龟。

常见问题

为什么有时会无解?如果脚数不在「\(2\times\)头数」和「\(4\times\)头数」之间,算出来某种动物的数量就会是负数,这显然不可能。此外,由于鹤和龟分别是 2 条腿和 4 条腿,总脚数必须是偶数,否则数量就不是整数。

能用来算其他动物组合吗?可以。把「每只鹤的脚数」和「每只龟的脚数」改成任意两个不同的数值即可,比如 2(鸡)和 4(兔),同样的方法照样适用。

如果所有动物都是同一种呢?当脚数 \(= 2\times\)头数 时,全部都是鹤;当脚数 \(= 4\times\)头数 时,全部都是龟。

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