一个有趣的数学问题

0. 引言

前几天,一个朋友发给我一道测试老年痴呆的数学题。题目是这样的,

“妈妈跟女儿说:「我在你这个年纪时,你刚刚10岁,但你到我这个年纪时,我就82歲了」!

问:妈妈多大年纪生女儿?”

几年来,明显感到很多时候脑子不那么好使,但自以为还没有到痴呆的程度。于是满怀信心着手解决这一问题。

从小就有一种习惯,凡是具有挑战或者竞争意味的问题总是可以激发我的兴趣,不解决绝不罢休。

一开始以为这个问题看上去不复杂,仔细想想就应该可以解决。

母亲生女儿的年龄,也就是母亲和女儿年龄差。母亲在女儿的年龄,不就是母亲和女儿年龄差吗? 那时女儿10岁。 就是女儿年龄倒回年龄差个年头, 等于10。 同样母亲年龄增加母亲和女儿年龄差就应该是母亲那时的年龄,等于82。

关系似乎有了, 问题在于三个变量:母亲年龄,女儿年龄, 还有母亲和女儿年龄差。 看上去是两个变量关系,可怎么使用年龄差的时候,就糊涂了。年龄差就是母亲和女儿的年龄差,就应该等于母亲年龄减去女儿年龄,...。脑子转不过来了。 真的有点痴呆的感觉!很不甘心。

明白了。 出问题的人就是利用这个看似简单却十分混淆的概念来搞乱思维。看了还是中了圈套,想不明白。不想证明自己已经痴呆。

我被迫拿出来纸和笔。一种作弊的感觉悠然心头。但是,总觉得不能被这个问题打败。更不愿接受老年痴呆的结论!


由于动了笔和纸,问题清楚了。这就是一个二元一次方程的问题。

1. 求解

好吧, 数学问题用数学方法来解决。

假设,母亲今年y岁, 女儿x岁, 年龄差就是y-x。

根据题意,

y + (y-x) = 82                (1)

x - (y-x) = 10                (2)

整理就有,

2y - x = 82,                (3)

2x - y = 10,                (4)

解这个二元一次方程式, (4) X 2, 即有,

4x - 2y = 20,              (5)

(3) + (5), 有,

3x = 102, 所以,

x = 34,就是女儿的年龄。

代入(4)就有,

y = 2x -10 = 58, 就是母亲的年龄。

所以 y - x = 24. 就是母女年龄差。

也就是母亲 24 岁生了女儿。

2. 有趣的数列

问题解决了, 老年痴呆的担心没有了。可我却依然放不下这个问题。

假如母亲不是24岁,而是25岁生了女儿,那么,当女儿到了母亲的年龄,母亲应该是多大呢?

假设依然保持母亲在女儿的年龄时,女儿已经10岁不变。那么,女儿今年就是35岁, 母亲就是35+25=60; 那当女儿60时, 母亲就是85岁。

问题很简单。可是我注意到母亲24岁生女儿,女儿到母亲的年龄时,目前是82岁,而当母亲25岁生女儿,女儿到母亲的年龄时母亲就85岁了。竟然相差3岁!

这个规律是否普遍?其含义又是什么呢?

我们知道,按照这个思路,女儿年龄就是母亲生女儿年龄加10,假设母亲在女儿的年龄女儿已经10岁不变。母亲年龄就是女儿年龄再加母亲生女儿时的年龄,而女儿到了母亲年龄,母亲就应该是母亲现在的年龄再加母亲生女儿的年龄。

那么,假设母亲26岁生了女儿,当女儿到了母亲的年龄, 母亲就应该是26+10(女儿年龄)+26(母亲现在年龄)+ 26=88岁了。

以此类推,

如果母亲27岁生了女儿,当女儿到了母亲的年龄。母亲基于应该是91岁。

所以, 当女儿到达母亲的年龄时,母亲的年龄就应该是母亲生女儿的年龄的三倍,加上母亲在女儿年龄时女儿的年龄。

一般化一下, 如果母亲x岁生女儿, 母亲在女儿的年龄时,女儿的岁数是n, 则当女儿到了吗母亲的年龄,母亲就3x + n 岁了。

验证一下, 母亲28岁生女儿, 当女儿到了母亲的年龄, 母亲就已经3x28+10=94.

如果把女儿到母亲的年龄,母亲自己的年龄列成数列,我们会有,相隔3岁的规律。

母亲生女儿年龄:                  24  25  26  27  28  …

女儿到了母亲年龄母亲的岁数: 82  85  88  91  94 …

那么,如果母亲对女儿说,我在你的年龄你已经5岁, 当女儿到了母亲的年龄,母亲多大呢? 此时n=5.

当女儿到了母亲的年龄,母亲的年龄和生女儿岁数的关系依然是 3x + n 的话,母亲的年龄就是 3x + 5。

如果母亲25岁生女儿,x=25, 那么, 当女儿到了母亲的年龄, 母亲就是80岁了。同时,我们还可以得出:

女儿现在年龄就是x+5=30岁,

母亲现在年龄就是2x+5=55岁。

这样以来,如果问题是要知道母亲多大生了女儿, 那就必须给出,女儿,母亲现在的年龄其中之一,或者是当女儿到了母亲的年龄时,母亲的年龄。当然给出后面的就不是那么直接。这就是开始朋友发给我的测试老年痴呆问题。 按此修改一下, 那么问题就成了这样,

“母亲在女儿的年龄时,女儿已经5岁;当女儿到了母亲的年龄,母亲就80岁了。 问母亲多大生了女儿? ”

答案自然就是(80-5)/3=25。

3. 结论

由此可以看出无论如何, 母亲生女儿的年龄差一岁, 当女儿到了母亲的年龄, 母亲的年龄就会相差3岁。 也就是说, 母亲晚生女儿3年, 当女儿到了母亲的年龄,母亲就会大9岁,就差一代人!

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