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八 年龄的关系

“你们会猜谜吗?”马先生出乎意料地提出这么一个问题,问题来得突兀,大家都默然。

“据说从前有个人出了个谜给人猜,那谜面是一个‘日’字,猜杜诗一句,你们猜是什么句子?”说完,马先生望向大家。

没有一个人回答。

“无边落木萧萧下。”马先生说,“怎样解释呢?这就说来话长了,中国在晋以后分成南北朝,南朝最初是宋,宋以后是萧道成创立的齐,齐以后是萧衍创立的梁,梁以后是陳霸先创立的陳。‘萧萧下’就是说,两朝姓萧的皇帝之后,当然是‘陳’。‘陳’字去了左边是‘東’字,‘東’字去了‘木’字便只剩‘日’字了。这样一解释,这谜好像真不错,但是出谜的人可以‘妙手偶得之’,而猜谜的人却只能暗中摸索了。”

这虽然是一个有趣的故事,但我,也许不只我,始终不明白马先生在讲算学时突然提到它有什么用意,只得静静地等待他的讲解了。

“你们觉得我提出这故事有点儿不伦不类吗?其实,一般教科书上的习题,特别是四则应用问题一类,倘若没有例题,没有人讲解、指导,对于学习的人,也正和这谜面一样,需要你自己去摸索。摸索本来不是正当办法,所以处理一个问题,必须有一定步骤。第一,要理解问题中所包含而没有提出的事实或算理的条件。

“比如这次要讲的有关年龄的题目,大体可分为两种,即每题中或是说到两个以上的人的年龄,要求他们的或从属关系成立的时间,或是说到他们的年龄或从属关系而求得他们的年龄。

“但这类题目包含着两个事实以上的条件,题目上总归不会提到的:其一,两人年龄的差是从他们出生起就一定不变的;其二,每多一年或少一年,两人便各长一岁或小一岁。不懂得这些事实,这类题目便难于摸索了。这正如上面所说的谜语,别人难于解答的原因,就在不曾把两个‘萧’看成萧道成和萧衍。话虽如此,毕竟算学不是猜谜,只要留意题上没有明确提出的,而事实存在的条件,就不至于暗中摸索了。闲言表过,且提正文。”

例一: 当前,父亲35岁,儿子9岁,几年后父亲的年龄是儿子的3倍?

写好题目,马先生说:“不管三七二十一,我们先把表示父亲和儿子年龄的两条线画出来。在图8-1上,横轴表示岁数,纵轴表示年数。父亲现在35岁,以后每过一年增加1岁,用 AB 线表示。儿子现在9岁,以后也是每过一年增加1岁,用 CD 线表示。

图8-1 例一图解(一)

“过5年,父亲多少岁?儿子多少岁?”

“父亲40岁,儿子14岁。”这是谁都能回答上来的。

“过11年呢?”

“父亲46岁,儿子20岁。”这也是谁都能回答上来的。

“怎样看出来的?”马先生问。

“从 OY 线上记有5的那点横看到 AB 线得 E 点,再往下看,就可知是40,这是5年后父亲的年龄。又看到 CD 线得 F 点,再往下看可知是14,这是5年后儿子的年龄。”我回答。

“从 OY 线上记有11的那点横看到 AB 线得 G 点,再往下看,就可知是46,这是11年后父亲的年龄。又看到 CD 线得 H 点,再往下看可知是20,这是11年后儿子的年龄。”周学敏抢着,而且故意学我的语调回答。

“对了!”马先生高叫一句,突然愣住。

“5 E 是5 F 的3倍吗?”马先生问后,大家摇摇头。

“11 G 是11 H 的3倍吗?”大家一阵摇头,不知为什么今天只有周学敏这般高兴,他扯长了声音回答:“不——是——”

“现在就是要找在 OY 上的哪一点到 AB 的距离是到 CD 距离的3倍了。当然我们还是应当用画图的方法,不可硬用眼睛看。等分线段的方法还记得吗?在讲除法的时候讲过的。”

王有道说了一段等分线段的方法。

接着,马先生说:“先随意画一条线 AK ,从 A 起在上面取 A 1 ,12,23长度相等的三段。连结 C 2 ,过3作线平行于 C 2 ,与 OA 交于 M 。过 M 作线平行于 CD ,与 OY 交于4,这就得到答案了。”

4年后,父亲39岁,儿子13岁,正是3倍的关系,而图上的4 P 也恰好3倍于4 Q ,真是奇妙!然而为什么这样画就行了,我却不太明白。

马先生好像知道我的心事一般:“现在,我们应当考求这个画法的来源。”他随手在黑板上画出图8-2,要我们看了回答 B 1 C 1 B 2 C 2 B 3 C 3 B 4 C 4 ,各对于 A 1 B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 A 4 B 4 的倍数是否相等。当然,谁都可以看得出来,倍数都是2。

图8-2 马先生对例一图解(一)的再解释

大家回答了以后,马先生说:“这就是说,一条线被平行线分成若干段,无论这条线怎样画,这些线段的倍数关系都是相同的。所以4 P 对于4 Q MA 对于 MC ,也就和3 A 对于32(线段,而非数字)的倍数关系是一样的。”

我就明白了。

“假如,题上问的是6倍,怎么画?”马先生问。

“在 AK 上取相等的6段,连结 C 5,画6 M 平行于 C 5 。”王有道回答。现在我也明白了,因为 OY AB 的距离无论是 OY CD 距离的多少倍,但 OY CD 总是这个距离的1倍,因而总是将 AK 上的倒数第二点与C相连,而过末一点作线和它平行。

至于这题的算法,马先生叫我们据图加以探究,我们看出 CA 是父子年龄的差,和 QP FE HG 一样。而当4 P 是4 Q 的3倍时, MA 也是 MC 的3倍,并且在这个地方4 Q MC 都是所求的若干年后儿子的年龄。因此得下面的算法:

讨论完毕以后,马先生一句话不说,将图8-3画了出来,指定周学敏去解释。

图8-3 例一图解(二)

我有点儿幸灾乐祸,因为他学得比我好的缘故,但事后一想,这实在无聊。他的算学虽不及王有道,这次却讲得很有条理,而且真是简单、明白。下面的一段,就是周学敏讲的,我一字没改地记在这里以表忏悔!

别解:

“父亲35岁,儿子9岁,他们相差26岁,也就是说父亲26岁时儿子出生,所以他26岁时,他的儿子是0岁。以后,每过一年,他大1岁,他的儿子也大1岁。依据差一定的表示法,得 AB 线。题上要求的是父亲的年龄3倍于儿子年龄的时间,依据倍数一定的表示法得 OC 线,两线相交于 D 。依交叉法原理, D 点所示的,便是合于题上的条件时,父亲和儿子各人的年龄:父亲39岁,儿子13岁。从35到39和从9到13的差值都是4,就是4年后父亲的年龄正好是儿子的3倍。”

对于周学敏的解说,马先生也非常满意,他评价了一句:“不错!”然后就写出了例二。

例二: 当前,父亲36岁,儿子18岁,几年后父亲的年龄是儿子的3倍?

这题看上去和例一完全相同。马先生让我们各自“照葫芦画瓢”,但一动手,我们便碰了钉子,过 M 所画的和 CD 平行的线与 OY 却交在下面9的地方,如图8-4所示。这是怎么一回事呢?

图8-4 例二图解(一)

马先生坚持让我们自己去做,一声不吭。后来我从这9的地方横看到 AB ,再竖看上去,得父亲的年龄27岁;而看到 CD ,再竖看上去,得儿子的年龄9岁,正好父亲的年龄是儿子的3倍。到此我才领悟过来,这在下面的9,表示的是9年以前。而这个例题完全是马先生有意弄出来的。这么一来,我还知道几年前或几年后算法是一样的,只是减的时候,被减数和减数不同罢了。本题的计算应当是:

我试用别的解法做,得图8-5, AB OC 的交点 D ,表明父亲27岁时,儿子9岁,正是3倍,而从36回到27,恰好是9年,所以本题的解答是9年以前。

图8-5 例二图解(二)

例三: 当前,父亲32岁,一子6岁,一女4岁,几年后,父亲的年龄与子女二人年龄的和相等?

马先生问我们这个题和前两题的不同之处,这是略一——我现在也敢说“略一”了,真是十分欣幸!——思索就知道的,父亲的年龄每过一年只增加1岁,而子女年龄的和每过一年却增加两岁。所以从现在起,父亲的年龄用 AB 线表示,而子女二人年龄的和用 CD 表示,如图8-6所示。

图8-6 例三图解(一)

AB CD 的交点 E ,竖看是54,横看是22。从现在起,22年后,父亲54岁,儿子28岁,女儿26岁,儿女年龄相加也是54。

至于本题的算法,图上显示得很清楚。 CA 表示当前父亲的年龄同子女俩的年龄的差,往后看,每过一年这个差值就减少1岁,少到了零,便是所求的时间,所以:

这题有没有别解,马先生不曾说,我也没有想过,但王有道补充了另一种方法,如图8-7所示。

图8-7 例三图解(二)

AB 线表示现在父亲的年龄同着子女俩的年岁,以后一面逐年增加1岁,而另一面增加2岁, OC 表示两面相等,即1倍的关系,如图8-7所示。这都容易想出。只有 AB 线的 A 不在最末一条横线上,这是王有道的巧思,我只好佩服了。据王有道说,他第一次也把 A 点画在32的地方,结果不符。仔细一想,才知道错得十分可笑。原来那样画法,是表示父亲32岁时,子女俩年岁的和是零。由此他想到子女俩的年岁的和是10,就想到 A 点应当在第5条横线上。虽是如此,我依然佩服!

例四: 当前,祖父85岁,长孙12岁,次孙3岁,几年后祖父的年龄是两孙的3倍?

这道例题是马先生留给我们做的,参照了王有道上面的解题思路,我画出了图8-8。因为祖父85岁时,两孙年龄之和是15岁,所以得A点。以后祖父加1岁,两孙共加两岁,所以得 AB 线。 OC 是表示定倍数的。两线的交点 D ,竖看是93,是祖父的年龄;横看是31,是两孙年龄的和。从85到93有8年,所以得知8年后祖父的年龄是两孙的3倍。

图8-8 例四图解

本题的算法,我曾经从一本算学教科书上见到:

[85−(12+3)×3]÷[2 × 3 − 1]=(85 − 45)÷5=8

它的解释是这样的:就当前说,两孙年龄之和为(12 + 3)岁,三倍是(12 + 3)× 3,比祖父的年龄还少[85 -(12 + 3)× 3],这差出来的岁数,就需由两孙每年比祖父多加的岁数来填补。两孙每年共加两岁,就3倍计算,共增加2 × 3 = 6岁,减去祖父增加的1岁,就是每年多加6 - 1 = 5岁,由此便得上面的计算法。

这算法能否由图上得出来,以及本题照前几例的第一种方法是否可解,我们没有去想,也不好意思去问马先生,因为这好像应当用点儿心自己回答,只得留待将来了。 4uaFUvIFPNCK7VTiG6U44MWzSS3XDGTifstYRb5ryJdixZXzDq9FK/4hkP2ZoaMq

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