“科学研究中具体的问题比规律更有益处。”牛顿在自己的《通用算术》中这样写,所以他讲述理论的时候总是列举了许多实例。在这些习题里,就有一个关于牛吃草的问题,堪称是下面这类特殊题型的始祖。
“牧场上的草均匀地生长。已知这片牧场可供70头牛吃24天,可供30头牛吃60天。问可供多少头牛吃96天?”
这道题还是一个幽默故事的题材,就像契诃夫笔下的“家庭教师”。老师给学生布置了这道题,他的两个亲戚在这道题上苦思冥想,百思不得其解:
图8
“太奇怪了,”其中一个人说,“如果70头牛24天吃光牧场上所有的草,那够多少头牛吃96天呢?毫无疑问,是70头的 ,也就是 头……这说不通啊!还有一点不合理的:30头牛60天把草吃光,够多少头牛吃96天?这下更离谱: 头牛。而且,假如70头牛24天吃完,那么30头牛按理应该吃56天就吃完了啊,怎么会是题目所说的60天呢。”
“你有考虑到草一直在生长吗?”另一个人问道。
这句话有道理:草在不停地长,要是不考虑这一点,不仅这道题解不出来,而且连题目的条件都变得自相矛盾了。
这道题应该怎么解呢?
我们在这里引入一个辅助的未知数,来表示一天里自然长出的草占牧场草储量的比例。设一天新长的草为y,24天长24y,如果草的总储量取1,那么24天牛吃掉的草有
1+24y。
一天牛群(共70头牛)吃掉
一头牛一天吃掉
同理,30头牛60天吃完草,我们得出一头牛一天吃掉:
而两个牛群的每头牛一天吃掉的草量是相同的。所以
解得
求出了y(草的生长率),就很容易算出一头牛吃草的速度:
最后可以列出解决这道题的方程式了:设所求的牛的数量为x,那么
解得x=20。
牧场上的草可供20头牛吃96天。