鸡兔同笼

中国古代典型趣题之一
“鸡兔同笼”(Chicken and Rabbit in a Cage problem)是一个经典的中国古代数学问题,它出自于中国古代数学著作《孙子算经》。[1]在《孙子算经》中的记载为:“今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何。”[2]明代数学家程大位在《算法统宗》收录该题并将“雉”改“鸡”,沿用至今。[5]鸡兔同笼随中国文化传至日本,日本人将其改为:某处有鹤龟百头,只云足数和为二百七十二,求鹤龟各几何,并命名为“鹤龟算”。[6]鸡兔同笼的解法有多种,在《孙子算经》中使用“除减法”来解此题,随着数学技术的进步,一些其他解题方法逐渐产生,如假设法、面积法、列表法、方程法、计算机法等等。[3][4][6][7]鸡兔同笼问题有许多变式,其思想也可以解决一些其他问题[8],例如线性方程组的求解[9]
在中国古代数学著作中,类似的趣题还有老鼠打洞、百僧分馍等等。[10]现在的数学题目也有钢珠问题、得失问题。[3]鸡兔同笼问题的核心在于利用鸡(2条腿)和兔子(4条腿)腿数的不同来建立关系并求解未知数。鸡兔同笼问题以其生动有趣的情境,将抽象的代数思想融入具体的生活场景,降低了数学学习的门槛。[11][12]

历史沿革

在公元400年前后,鸡兔同笼问题就已经出现在中国的数学著作《孙子算经》中,其内容为:今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何。答曰:雉二十三,兔一十二。术曰:上置三十五头,下置九十四足。半其足,得四十七,以少减多,再命之,上三除下四,上五除下七,下有一除上三,下有二除上五,即得。[2]书中采用“除减法”来解决问题。明代程大位在《算法统宗》中收录此题,并把“雉”改成“鸡”,于是有了“鸡兔同笼”的说法。[5]这道经典的数学题后来传到日本,演变成为鹤龟算:某处有鹤龟百头,只云足数和为二百七十二,求鹤龟各几何。[6][13]