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鸡兔同笼是中国古代著名的数学问题。问题描述为:笼子里有鸡和兔,已知总头数和总腿数,求鸡和兔的数量。这是一个典型的二元一次方程组问题,在计算机编程中常用来演示如何将数学问题转化为程序逻辑。
要解决鸡兔同笼问题,首先需要建立数学模型。设鸡的数量为c,兔的数量为r。根据题意可以列出两个方程:第一个方程是总头数方程,c加r等于35;第二个方程是总腿数方程,2c加4r等于94,因为鸡有2条腿,兔有4条腿。
现在用代数方法求解这个方程组。首先从第一个方程c加r等于35,可以得到c等于35减r。然后将这个表达式代入第二个方程,得到2乘以括号35减r加4r等于94。展开后得到70减2r加4r等于94,化简为70加2r等于94,所以2r等于24,r等于12。最后计算c等于35减12等于23。
将数学解法转化为Python程序非常直接。定义一个函数,输入总头数和总腿数,使用我们推导的公式:兔的数量等于总腿数减去2倍总头数再除以2,鸡的数量等于总头数减去兔的数量。程序还需要验证结果的有效性,确保鸡和兔的数量都是非负整数,并且满足原始条件。
通过计算得出最终答案:鸡有23只,兔有12只。我们可以验证这个答案:23加12等于35个头,符合题意;23乘以2加12乘以4等于46加48等于94条腿,也符合题意。鸡兔同笼问题展示了如何将实际问题抽象为数学模型,再转化为计算机程序,这是编程思维的重要体现。