十二生肖的趣味数学题「十二生肖里的数学问题」

大家好，十二生肖的趣味数学题「十二生肖里的数学问题」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

我国古代人民用干支纪年，其中十二地支对应十二种动物，称为十二生肖。十二生肖涉及到人民生活的方方面面，形成了源远流长的生肖文化。在许多趣味数学问题中，也有不少是与十二生肖相联系的，辑录起来，也是一件趣事。

一老鼠穿墙问题

我国古代最重要的数学著作《九章算术》中有一个有趣的老鼠穿墙问题。大意如下：

现有墙厚5尺，两只老鼠分别在墙两边正对着打洞，第一天大小老鼠各打洞1尺，以后大鼠每天的进度比前一天增加一倍，小鼠每天的进度只有前一天的一半。问几天两鼠相遇？

这是《九章算术》第七章中的第12题。该章专门讨论“盈不足“问题，盈不足术是我国古代一种独特的算法，在数学的发展史上占有重要的地位，对后世数学的发展也产生过重要影响。从方法论的角度看，盈不足方法蕴含着模型化方法、化归方法、以及近似、逼近等方法。本题就是通过盈不足术给出模型，再用逼近的方法求得解答的近似值的。如果要用现代数学的方法，可以利用等比级数列列出方程，再求根的近似值。

二牛吃草问题

例如著名数学家阿基米德和牛顿都编制过与牛有关的趣味数学问题，牛顿提出了一个“牛吃草”的问题：

有三个牧场，场里的草长的一样密，也长的一样快。它们的面积分别是10/3英亩，10英亩和24英亩。第一个牧场饲养12头牛可以维持4个星期，第二个牧场饲养21头牛可以维持9个星期，如果第三个牧场要维持18个星期，这个牧场应该饲养多少头牛？

这个问题有多种解法，可是牛顿却特别喜欢他的算术解法。

至于阿基米德的牛群问题，是由22组对偶句组成的长诗，它于1773年在一本希腊手抄本中发现。

三老虎与狐狸

人们都很熟悉狐假虎威的寓言，但是老虎毕竟不是吃素的，一旦识破狐狸的诡计，必将毫不容情地捕杀狐狸。于是，便有了下面这道数学趣题：

一只老虎发现离它10米远的地方有一只狐狸，马上扑了过去。老虎跑7步的距离，狐狸要跑11步，但狐狸的频率快，老虎跑3步的时间，狐狸能跑4步。问老虎能不能追上狐狸？如果能追上，老虎要跑多少米？

老虎跑66米就能追上狐狸。有趣之处在于：我们不知道老虎和狐狸的速度，却能得到问题的答案。

四饿狼扑兔

斐波那契数列最初就是用兔子的繁殖问题为背景编成的趣味数学问题，后来发展成了重要的数学分支。

欧洲文艺复兴时期，著名的艺术大师达芬奇提出了一个有趣的“饿狼扑兔”问题：

如图2，C点是一个兔子洞，一只兔子正在洞口南面60米的地方O点处觅食。一只饿狼正在兔子正东方向100米处的A点游荡。兔子猛然回首，碰见了饿狼那贪婪而凶残的目光，预感大祸临头，于是急忙掉头向自己的洞穴逃去。说时迟，那时快，饿狼眼看即将到口的美食将要逃掉，岂肯罢休。马上以两倍于兔子的速度紧盯着兔子追去。请问这只饿狼能逮住兔子吗？

图1

这是一个很有趣的问题。因为狼是始终紧盯着兔子追去的，因此它会不断地改变运动的方向，它跑的路线不是一条直线，而是一条曲线。当兔子安全进洞的时候，狼离洞口还有差不多两米的距离，眼睁睁看着兔子逃进洞里去了。如果饿狼不是“死死盯住兔子”，而是把眼光放远一点，直奔洞口，然后在洞口“守株待兔”，兔子就难逃恶运。

图2

五分形与龙

在自然界中，有许多物体的形状和现象十分复杂，崎岖的山岳走势，纵横交错的江河流向，蜿蜒曲折的海岸线，奇形怪状的云层等等，都是一种混沌现象，这些事物的形状称为分形，分形是前沿科学混沌科学的重要分支。分形有两种类型，一是几何分形，二是随机分形。我们知道，直线是一维的，正方形是二维的，圆柱体是三维的，而分形的维数却是一个分数。下面这个称为“龙”的图形就是一个分形，它是一位名叫J·E·亥威的物理学家首先发现的。

这条曲线的作法是：如图所示，从一个等腰直角三角形开始，以该等腰直角三角形的直角边为斜边作另外的等腰直角三角形，并把原来直角三角形的斜边去掉。再以新的等腰直角三角形的直角边为斜边，作另一些等腰直角三角形，并把原来的斜边去掉。如此继续，便会得到一条龙。

六黑蛇进洞

在任何一本趣味数学读物中都不难找到印度古代（公元9世纪）数学家摩诃毗罗的“黑蛇进洞”问题：

一条长80安古拉（古印度长度单位）的大黑蛇，以十四分之五天爬七又二分之一安古拉的速度爬进一个洞，而蛇尾每四分之一天却要长四分之十一安古拉。请问黑蛇需要几天才能完全爬进洞？

列出一元一次方程不难算出，大黑蛇需要8天才能完全进洞。

《美国游戏数学杂志》曾经提出过一个有趣的“两头蛇数”问题：

有一个正整数N的首尾分别加上一个1，得到一个新数，如果新数是原数的99倍，则称N为“两头蛇数”，试求出N。

你能找到这种数吗？N=112 359 550 561 797 752 809就是一个“两头蛇数”。

七千里马

韩愈说：“世有伯乐，而后有千里马；千里马常有，而伯乐不常有。”在《九章算术》的盈不足章的第19题中，我们就可以发现一匹“千里马”：

今有良马与驽马发长安至齐，齐去长安三千里。良马处日行一百九十里，日增十三里。驽马初日行九十七里，日减半里。良马先至齐，复还迎驽马。问几何日相逢及各行几何？

《九章算术》用盈不足术来解此题，得到的是近似值。如果用方程解，要列一元二次方程取正根式解。

如图所示，一个马从P点出发，能否跳13步到达对方九宫中的Q点？

图3

在棋盘上建立直角坐标系，设马的位置在点P（x0，y0）处，因为马走“日”字，如图3所示，马从O（0，0）出发，每跳一步之后，只能到达A、B、C、D、E、F、G、H这8个点，在每一个点两个坐标的和要么增加了 3或－3，例如A（ 3）、E（－3），要么增加了＋1或－1，如C（ 1）、G（－1），总之是增加或减少了一个奇数。连跳13步，仍然是增加或减少了一个奇数。P点两个坐标之和为2 1=3，Q点两个坐标之和是4 8=12，两个坐标之和增加了9，9是奇数，只要能想办法把它分成13个绝对值小于等于3的奇数之和，就找到了一种跳法。例如9=3－3 3－3 3－3 3－3 3 3 3－3，就对应一种跳法。请你试一试，一共能找到几种跳法。

至于连跳14步，两坐标之和将增加一个偶数，是无法从P跳到Q的。

八百羊问题

明代数学家程大位（1533-1606）的《算法统宗》第十二卷载有“百羊问题”，在国际上流传颇广，这道题是用诗歌的形式写成的：

甲赶群羊逐草茂，乙拽肥羊一只随其后。戏问甲及一百否？甲云所说无差谬。

若得这般一群羊，再添半群小半群，得你一只来方凑，玄机奥妙谁猜透？

大意是：甲全部的羊，加上一半（半群），再加上四分之一（小半群），再加上乙的一只羊，恰好凑成一百只羊。你知道甲有多少只羊吗？

九五猴分桃

用猴子为对象的趣味数学问题很多，特别有名的是下面的“五猴分桃”问题：

有5只猴子在一个小岛上发现了一堆桃子，它们想平均分配，但无论如何也分不开。天色已晚，于是大家相约去睡觉，明天再分。夜里，第一只猴子趁大家熟睡之际，偷偷爬到桃子边，先取一个吃了，剩下的恰好可以平均分作5份，这个猴子将其中一份藏了起来，然后重新去睡觉。过了一会，第二只猴子又爬起来，在剩下的桃子中取一个吃了，剩下的也恰好可以平均分成5份，它也将其中的一份藏起来然后去睡觉。接着第三只、第四只猴子都先后偷偷起来，照此办理：先吃掉一个，然后把剩下的五份中的一份藏起来。最后第五个猴子起来，拿一个桃子吃了，剩下的桃子仍然可以平均分成5份。请问这堆桃子最少有多少只？

这可算得上一道名题。美国作家本·艾姆斯·威廉曽经把它写成一篇小说，发表在1926年的《周末晚报》上。美国著名数学科普作家马丁·伽德纳不仅把它写进自己的著作里，并称它“不是一个简单的题目”。英国数理逻辑学家怀德海精心研究了这个问题，并且提出了一种很简单的解法。1979年春，李政道博士访问中国科大，又把这道题给少年班的大学生们做，并鼓励大家寻求最简便的解法。当年《中国青年报》详细地报道了这次访问，并刊登了这道题目。散见于书刊杂志的各种不同解法至少有十余种之多。

与猴子有关的还有另一个“猴子分花生”问题：

将1600颗花生分给100个猴子，证明：不管怎样分，至少有4只猴子分得的花生一样多（有的猴子分不到花生也算是一种分法）。并设计一种分法，使得没有5只猴子分得的花生颗数一样多。

这是五十年代北京市的一道数学竞赛试题，以后流传很广。

十百钱买百鸡

对于鸡，有一个几乎是一个家喻户晓的趣味数学问题。我国古代数学著作《张邱建算经》中有一道著名的“百鸡问题”：

今有鸡翁一，值钱五；鸡母一，值钱三；鸡雏三，值钱一。凡百钱买鸡百只，问鸡翁、母、雏各几何？

这是一道关于不定方程的问题，在国内外流传极广。例如德国人约翰涅斯·列曼写的一本《趣味数学》书中，就有一个古代越南的数学问题：

用100捆草喂100头牛。站着的壮牛吃5捆，躺着的牛吃3捆，老牛三条合吃一捆。问站着几条壮牛，躺着几条牛，几条老牛？

这个问题显然是将“百鸡问题”移植过来的。

十一来回奔跑的狗

甲、乙两人从相距100公里的两地相对而行。甲、乙的速度分别为6公里和4公里。甲带了一条狗，与甲同时出发，碰到乙时即回头向甲这边跑；碰到甲时又回头往乙这边跑。这样不停地往返，直到甲、乙二人相遇为止。狗的速度为每小时10公里，问狗一共跑了多少公里？

这是在数学界广泛流传的一段数学家的趣闻逸事。据说我国著名数学家苏步青有一次在德国的电车上碰到德国一位有名的数学家，那位数学家请苏步青做这道题。由于苏步青教授的名气，题以人传，这道题便广泛流传开了。这道题其实并不难。因为“路程=速度×时间”，狗的速度每小时10公里是已知的，狗奔跑的时间就是甲、乙两人相遇的时间，很容易算出来（两人相对而行的行程问题），速度和时间知道了，路程也就知道了。

十二买猪问题

《九章算术》中有一个“买猪问题”：

今有共买豕，人出一百，盈一百；人出九十，适足。问人数、豕价各几何。

这个问题太简单，我想把它改造一下：

某人去买猪，若买一批每头价450元的小猪，还剩100元；若买一批每头价530元的小猪，还差110元。问此人最少带了多少钱去买猪？