家人对应趣题

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  有三位农夫——乔治、约翰、汤姆,分别带着他们的女儿到超级市场购物,三个女儿的名字分别是玛丽、埃玛以及伊莎,而至于谁是谁的女儿就不得而知了,你只能从下列的条件来推算:假设他们6人,每人花在买商品的美元数等于商品数量的平方,而且每位父亲比自己的女儿多花48美元,现在乔治比埃玛多买9件商品,而约翰比玛丽多买7件。现在你能知道谁是谁的女儿吗?
  从表面上看,此题似乎缺少条件,而且题目所给条件也很模糊,难以确定数量关系之间的途径,而事实上,只要正确理解题意和综合分析各种情形,在解题过程中牢牢抓住算术基本定理(唯一分解定理)进行处理,我们就能顺利解决问题。下面就来分析与解答:
  假设一位父亲买了x件商品,根据题意条件,他的花费就是x2美元。同时,假设他的女儿买了y件商品,那她就付出了y2美元,已知“每位父亲比自己的女儿多花48美元”,则有x2-y2=48,即(x-y)(x y)=48。
  由于商品的件数x、y只能是正整数,所以可以判断 x y>x-y;同时还要考虑到(x-y)和(x y)同奇同偶的特点,因为(x-y)(x y)=48是偶数,所以可确定(x-y)和(x y)都必须是偶数。
  现在,我们就将48分解质因数,然后组合成符合两个偶数相乘的情形,只有下列三种:48=2×2×2×2×3=2×24=4×12=6×8,也就是
  
  解此三个方程组得x=13,y=11;x=8,y=4;x=7,y=1三组答案。其中,乔治比埃玛多买了9件商品,那么唯一的可能就是13-4=9,可见,乔治买了13件商品,埃玛买了4件商品。类似地,约翰比玛丽多买7件,这情形也只有一种8-1=7,就是约翰买了8件,玛丽只买了1件,再由“每位父亲比自己的女儿多花48美元”就可确定这三对父女分别是:乔治(13件)、伊莎(11件);约翰(8件)、埃玛(4件);汤姆(7件)、玛丽(1件)。
  怎么样?“父女对应问题”的解答是不是颇有意趣且极具逻辑性,你能领会其中蕴含的数学思想方法吗?为了强化这一点,请大家接着看下面这则本质相同的“夫妻对应问题”,并用类似的策略解答。
  有三个农民X、Y、Z和他们的妻子U、V、W上集镇去买猪崽。已知每个人买的猪崽头数恰好等于他(她)买每一头猪崽所用的元数,每个男人比他的妻子多用63元,并且X比V多买了23头猪崽,Y比U少买了19头猪崽,问谁是谁的妻子?
  我们不妨用M表示一农民买的猪崽头数,W表示他的妻子买的猪崽头数,根据题意,“每人买的猪崽头数恰好等于他(她)买每一头猪崽所用的元数”,因为每人买猪崽所花的钱都应该是“猪崽头数×每头猪崽的元数”,所以农民和妻子花的钱分别就是M2、W2;根据“每个男人比他的妻子多用63元”,则有M2-W2=63,显然M2-W2=(M W)(M-W)=63,考察63=63×1=21×3=9×7这三种可能形式,分别研究讨论这几种情况(M W必定大于M-W):
  (1)若(M W)=63,(M-W)=1,则可推出M=32,W=31;
  (2)若(M W)=21,(M-W)=3,则可推出M=12,W=9;
  (3)若(M W)=9,(M-W)=7,则可推出M=8,W=1;
  把以上三种情况综合成下表:
  
  下面就根据题意条件与表中数据直观比对,因为只有32和9的差是23,所以确定X买了32头猪崽,V买了9头猪崽;同样只有31和12的差是19,又可确定是V买了12头猪崽,U买了31头猪崽,所以说U是X的妻子,V是Y的妻子,自然W是Z的妻子喽!
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