停车场里停着三轮摩托车和四轮汽车,管理员数了数,一共28辆车,再数车轮,总共105个。三轮摩托车三个轮子,四轮汽车四个轮子,这是谁都知道的常识。问题就来了:这28辆车里面,三轮摩托车有多少辆?看似简单,可要是直接一辆一辆数,谁也不会去数轮子。偏偏给了这么个条件,就是要用数学来算。
最直接的办法,先假设28辆车全是四轮汽车。那车轮该有28×4=112个。可是实际上只有105个,少了7个。问题出在哪里?每辆三轮摩托车被当成四轮汽车的时候,就会多算一个轮子。三轮车变成四轮车,轮子从3个变成4个,恰好多了1个。既然总数少了7个,就说明原来有7辆车不是四轮,而是三轮。也就是说,三轮摩托车有7辆。剩下的28减7,21辆是四轮汽车。这个办法不用列方程,小学生也能听懂。
换个方向假设,把28辆车全看成三轮摩托车。那么车轮总数是28×3=84个,比实际的105个少了21个。因为每辆四轮汽车被当成三轮车时,会少算1个轮子。少的21个轮子,正对应着21辆四轮汽车。得到的结果一样。两种假设,一个多算7个,一个少算21个,方向相反,但都指向同一个答案。
要是喜欢用方程,也可以设三轮摩托车为x辆。那么四轮汽车就是28减x辆。三轮车的轮子数是3x,四轮车的轮子数是4乘括号28减x。两者相加等于105,写成式子就是3x加4倍括号28减x等于105。展开括号得3x加112减4x等于105,整理一下,112减x等于105,所以x等于7。这样得出来的7辆三轮摩托车,跟前面算的完全一样。把结果带回原题:7乘3得21,21乘4得84,相加得105;车辆数7加21得28。不多不少。
其实这道题有很深的来头。我国古代数学书《孙子算经》里有一道著名的鸡兔同笼题:笼子里有鸡和兔,从上面数有35个头,从下面数有94只脚,问鸡和兔各多少。我们这里的三轮摩托车和四轮汽车,本质上就是鸡兔同笼的翻版。只是鸡的两只脚变成了三轮车的三个轮子,兔子的四只脚变成了汽车的四轮,头变成了车辆数。古代没有字母方程,但古人就用假设法解决。这种“假设全部是一种,再看差别”的思路,穿越千年仍然好用,这确实是数学里很巧妙的地方。

有人或许会问,题目给的数据真实吗?验算一下就知道,如果28辆车全是三轮,最多84个轮子;如果全是四轮,最多112个轮子。105在84和112之间,意味着这个组合确实存在。而且在这个范围内,答案只会有一个。就像知道了绳子总长和其中一段比另一段长多少,分点就唯一确定了。数学上,这是线性方程有唯一解的情形。
放在现实里,停车场管理员如果想知道各类型车辆的数量,当然可以看车型,但有些场合没有这个条件。比如夜间巡逻,车灯昏暗,只能数车底露出的一小截轮胎,这时候总数和总轮子数反而好统计。用这道题的算法,很快就能推算出三轮摩托车大概有几辆。又比如城市里对三轮摩托车限行,交警从监控画面数不清每辆车的牌子,但能数清车轮和车身的轮廓,那也可以用同样的原理来估算。当然,现实情况比题目复杂,路上还有自行车、电动车、面包车,轮子数量各不相同,那就要列方程组,用更多条件来求解。但基础思维不变,就是利用每类车固定轮子数来建立关系。
这道题看似简单,背后却藏着代数思想的萌芽。它教会我们,面对混杂在一起的数据,不要急着放弃,而要选一个基准,再观察偏差。偏差从哪里来,答案就在哪里。下一次再看到停车场里的三轮和四轮车,不妨也默默数一数,用这个古老又聪明的办法,验证一下自己算得对不对。