例一:大小两数的和是十七,差是五,求两数。
马先生侧着身子在黑板上写了这么一道题,转过来对着听众,两眼向大家扫视了一遍。
“周学敏,这道题你会算了吗?”周学敏也是一个对于学习算学感到困难的学生。
周学敏站起来,回答道:“这和前面的例子是一样的。”
图10
“不错,是一样的,你试将图画出来看看。”
周学敏很规矩地走上讲台,迅速在黑板上将图画了出来。
马先生看了看,问:“得数是多少?”
“大数十一,小数六。”
虽然周学敏得出了这个正确的答案,但他好像不是很满意,回到座位上,两眼迟疑地望着马先生。
马先生觉察到了,问:“你还放心不下什么?”
周学敏立刻回答道:“这样画法是懂得了,但是这个题的算法还是不明白。”
马先生点了点头说:“这个问题,很有意思。不过你们应当知道,这只是算法的一种,因为它比较具体而且可以依据一定的法则,所以很有价值。由这种方法计算出来以后,再仔细地观察、推究算术中的计算法,有时便可得出来。”
如图,OA是两数的和,OC是两数的差,CA便是两数的和减去两数的差,CF恰是小数,又是CA的一半。因此就本题说,便得出:
OF既是大数,FA又等于CF,若在FA上加上OC,就是图中的FH,那么FH也是大数,所以OH是大数的二倍。由此,又可得下面的算法:
记好了OA是两数的和,OC是两数的差,由这计算,还可得出这类题的一般的公式来:
(和+差)÷2=大数,大数-差=小数;
或
(和-差)÷2=小数,小数+差=大数。
例二:大小两数的和为二十,小数除大数得四,大小两数各是多少?
图11
这道题的两个条件是:(1)两数的和为二十,这便是和一定的关系;(2)小数除大数得四,换句话说,便是大数是小数的四倍——倍数一定的关系。由(1)得图中的AB,由(2)得图中的OD。AB和OD交于E。
由E横看得16,竖看得4。大数16,小数4,就是所求的解答。
“你们试由图上观察,发现本题的计算法,和计算这类题的公式。”马先生一边画图,一边说。
大家都睁着双眼盯着黑板,还算周学敏勇敢:“OA是两数的和,OF是大数,FA是小数。”
“好!FA是小数。”马先生好像对周学敏的这个发现感到惊异,“那么,OA里一共有几个小数?”
“5个。”周学敏说。
“5个?从哪里来的?”马先生有意地问。
“OF是大数,大数是小数的4倍。FA是小数,OA等于OF加上FA。4加1是5,所以有5个小数。”王有道回答。
“那么,本题应当怎样计算?”马先生问。
“用5去除20得4,是小数;用4去乘4得16,是大数。”我回答。
马先生静默了一会儿,提起笔在黑板上一边写,一边说:“要这样,在理论上才算完全。”
20÷(4+1)=4——小数
4×4=16——大数
接着又问:“公式呢?”
大家差不多一齐说:“和÷(倍数+1)=小数,小数×倍数=大数。”
例三:大小两数的差是六,大数是小数的三倍,求两数。
马先生将题目写出以后,一声不响地随即将图画出,问:“大数是多少?”
“9。”大家齐声回答。
图12
“小数呢?”
“3。”也是众人一齐回答。
“在图上,OA是什么?”
“两数的差。”周学敏说。
“OF和AF呢?”
“OF是大数,AF是小数。”我抢着说。
“OA中有几个小数?”
“3减1个。”王有道表示不甘示弱地争着回答。
“周学敏,这题的算法怎样?”
“6÷(3-1)=6÷2=3——小数,3×3=9——大数。”
“李大成,计算这类题的公式呢?”马先生表示默许以后说。
“差÷(倍数-1)=小数,小数×倍数=大数。”
例四:周敏和李成分三十二个铜板,周敏得的比李成得的三倍少八个,各得几个?
马先生在黑板上写完这道题目,板起脸望着我们,大家不禁哄堂大笑,但不久就静默下来,望着他。
马先生说:“这回,老文章有点儿难套用了,是不是?第一个条件两人分三十二个铜板,这是‘和一定的关系’,这条线自然容易画。第二个条件却含有倍数和差,困难就在这里。王有道,表示这第二个条件的线怎样画法?”
王有道受窘了,紧紧地闭着双眼思索,右手的食指不停地在桌上画来画去。
马先生说:“西洋镜凿穿了,原是不值钱的。只要想想昨天讲过的三个例子的画线法,本质上毫无分别。现在无妨先来解决这样一个问题,‘甲数比乙数的二倍多三’,怎样用线表示出来?
“在昨天我们讲最后三个例子的时候,每图都是先找出A、B两点来,再连接它们成一条直线,现在仍旧可以依样画葫芦。
“用横线表乙数,纵线表甲数。
“甲比乙的二倍多三,若乙是0,甲就是3,因而得A点。若乙是1,甲就是5,因而得B点。
图13
“现在从AB上的任意一点,比如C,横看得11,竖看得4,不是正合条件吗?
“若将表示小数的横线移到3x,对于3x和3y来说,AB不是正好表示两数定倍数的关系吗?
“明白了吗?”马先生很庄重地问。
大家只以沉默表示已经明白。接着,马先生又问:“那么,表示‘周敏得的比李成得的三倍少八个’,这条线怎么画?周学敏来画画看。”大家又笑一阵。周学敏在黑板上画成下图:
图14
“由这图看来,李成一个钱不得的时候,周敏得多少?”马先生问。
“8个。”周学敏说。
“李成得1个呢?”
“11个。”有一个同学回答。
“那岂不是文不对题吗?”这一来大家又呆住了。
毕竟王有道的算学好,他说:“题目上是‘比三倍少八’,不能这样画。”
“照你的意见,应当怎么画?”马先生问王有道。
“我不知道怎样表示‘少’。”王有道说。
“不错,这一点需要特别注意。现在大家想,李成得三个的时候,周敏得几个?”
“1个。”
“李成得四个的时候呢?”
“4个。”
“这样A、B两点都得出来了,连结AB,对不对?”
“对——!”大家露出有点儿乐得忘形的神气,拖长了声音这样回答,简直和小学三四年级的学生一般,惹得马先生也笑了。
“再来变一变戏法,将AB和OY都向相反方向拉长,得交点E。OE是多少?”
“8。”
图15
“这就是‘少’的表出法,现在归到本题。”马先生接着画出了图16。
图16
“各人得多少?”
“周敏二十二个,李成十个。”周学敏回答。
“算法呢?”
“(32+8)÷(3+1)=40÷4=10——李成得的数。10×3-8=30-8=22——周敏得的数。”我说。
“公式是什么?”
好几个人回答:“(总数+少数)÷(倍数+1)=小数,小数×倍数-少数=大数。”
例五:两数的和是十七,大数的三倍与小数的五倍的和是六十三,求两数。
“我用这个题来结束这第四段。你们能用画图的方法求出答案来吗?各人都自己算算看。”马先生写完了题这么说。
跟着,没有一个人不用铅笔、三角板在方格纸上画——方格纸是马先生预先叫大家准备的——这是很奇怪的事,没有一个人不比平常上课用心。同样都是学习,为什么有人被强迫着,反而不免想偷懒;没有人强迫,比较自由了,倒一齐用心起来。这真是一个谜。
和小学生交语文作业给先生看,期望着先生说一声“好”,便回到座位上誊正一般,大家先后画好了拿给马先生看。这也是奇迹,八九个人全没有错,而且画完的时间相差也不过两分钟。这使马先生感到愉快,从他脸上的表情就可以看出来。不用说,各人的图,除了线有粗细以外,全是一样的,简直好像印板印的一样。
各人回到座位上坐下来,静候马先生讲解。他却不讲什么,突然问王有道:“王有道,这道题用算术的方法怎样计算?你来给我代课,讲给大家听。”马先生说完了就走下讲台,让王有道去做临时先生。
王有道虽然有点儿腼腆,但最终还是拖着脚上了讲台,拿着粉笔,硬做起先生来。
“两数的和是十七,换句话说,就是:大数的一倍与小数的一倍的和是十七,所以用三去乘十七,得出来的便是:大数的三倍与小数的三倍的和。
“题目上第二个条件是大数的三倍与小数的五倍的和是六十三,所以若从六十三里面减去三乘十七,剩下来的数里,只有‘五减去三’个小数了。”王有道很神气地说完这几句话后,便默默地在黑板上写出下面的式子,写完低着头走下讲台。
(63-17×3)÷(5-3)=12÷2=6——小数
17-6=11——大数
图17
马先生接着上了讲台:“这个算法,你们大概都懂得了吧?我想你们依了前几个例子的样儿,一定要问:‘这个算法怎样从图上可以观察得出来呢?’这个问题却把我难住了。我只好回答你们,这是没有法子的。你们已学过了一点儿代数,知道用方程式来解算术中的四则问题。有些题目,也可以由方程式的计算,找出算术上的算法,并且对于那算法加以解释。但有些题目,要这样做却很勉强,而且有些简直勉强不来。各种方法都有各自的立场,这里不能和前几个例子一样,由图上找出算术中的计算法,也就因为这个。
“不过,这种方法比较具体而且确定,所以用来解决问题比较便当。由它虽有时不能直接得出算术的计算法来,但一个题已有了答案总比较易于推敲。对于算术方法的思索,这也是一种好处。
“这一课就这样完结吧。”