应用题策略 · 逆向思考

倒推还原法

从结果出发,把最后的变化最先撤销。

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01

把一盒糖的变化,一层层拆开

一盒糖,先送出原总数的1/3,再送出6颗;取这时余下糖的3/4,最后添入5颗,共有41颗。原来有多少颗糖?取3/4是只保留当时余量的3/4,另1/4移出。所有数量均为整数。

第1步 / 共6步:从最后41颗开始

? → ×2/3 → −6 → ×3/4 → +5 → 41

先记录正向链。取余下的3/4,基准是送出6颗之后的数量。

本题的演示结论

81颗

逆序撤销,才不会用错基准。

先减5,再除以3/4,再加6,最后除以2/3。除以3/4是在恢复四份的整体。

单位格每格表示一颗;浅色虚线格表示还未补回的数量。每步文字给出精确数量。

02

学习目标与必要前置

从会算到会判断

  • 把连续变化写成有先后次序的链,逐步标明数量基准。
  • 解释“减去几分之几”为什么要先写成“剩下几分之几”。
  • 还原多阶段分数变化与顺次分配,并检查整数、非负等题意条件。
  • 辨别取整、只知合计等有损信息,避免武断地唯一还原。

先会这些

分数乘除、用分数表示部分与整体、加减乘除的互逆关系,以及简单方程。先明确哪个量是单位“1”,再决定乘哪个分数。

S班仅指本项目的教学深度,不代表任何机构已核实的官方课纲或学期安排。

03

为什么要同时反转顺序与运算?

把数量看成被一层层包住的结果。最外层是最后发生的变化,只有先撤去它,才能看见上一层。若原数先乘a、再减b、最后乘c,结果为z:

z = (x×a − b)×c
x = (z÷c + b)÷a (a≠0,c≠0)

x为原数,a、c为已知乘数,b为已知减量,z为末结果。逆运算先除c,再加b,最后除a。若不按倒序,撤销的就是错误的一层。比如先对41除以2/3,实际上是把“原总数的2/3”套到了最后的41颗上。

正向变化与对应的还原
正向倒推必要条件
加b / 减b减b / 加bb已知,且结果符合题意范围
乘a / 除a除a / 乘aa≠0
减少当前量的r剩量÷(1−r)r已知,1−r≠0;本页分配题中0≤r<1
增加当前量的r新量÷(1+r)r已知,1+r≠0
给出当前量的r,再给固定b(剩量+b)÷(1−r)次序不能交换;原过程中的给出量可行

分数的基准,会随阶段变化

“给出原总数的1/4”与“给出余下的1/4”可能不同。前者始终以原总数为基准,后者以当时余量为基准。只有写清楚基准,才能把它变成正确的乘法。若后一步又引用原总数,不能擅自当作当前余量的分数;应保留原数符号、列出关系后再求解。

唯一还原需要什么?

每个中间值都对应唯一的前一步值,沿链倒推才会得到唯一原数。还原出数字后,要顺推回去,检查题目条件、整数与非负要求。顺推验证一个候选值可行,本身不能证明它是唯一解;唯一性来自每一步在题目范围内可逆。

04

完整例题:分数变化与顺次分配

本页全部题目及反例为自拟教学材料;计算另用精确分数与顺推关系核对。

例题一 · 多阶段分数变化

原来有多少颗糖?

一盒糖先送出原总数的1/3,再送出6颗;仅保留此时余量的3/4,最后添5颗,得到41颗。求原总数。

  1. 撤销添5:41−5=36颗。
  2. 恢复取3/4之前:36是三份,每份36÷3=12颗。四份为12×4=48颗,即36÷(3/4)=48。
  3. 补回6:48+6=54颗。这是第一次送出1/3后留下的2/3。
  4. 恢复原总数:54÷(2/3)=54÷2×3=81颗。

顺推验算:81×(1−1/3)=54,54−6=48,48×3/4=36,36+5=41。每一阶段数量为非负整数,且送出6颗之前有54颗,操作可行。

例题二 · S班结构变式:固定原总数与当前余量

给甲、乙、丙后还剩12枚,原有多少枚?

一袋棋子,先给甲原总数的1/4再多3枚;再给乙这时余下的2/5;最后给丙15枚,还剩12枚。原来有多少枚?甲、乙各得多少枚?所有棋子为整枚分配。

  1. 给丙之前:12+15=27枚。
  2. 给乙之前:给乙2/5,保留3/5,因此27÷(3/5)=45枚。乙得45×2/5=18枚。
  3. 撤销给甲时多给的3枚:45+3=48枚,这是原总数的3/4。
  4. 恢复原总数:48÷(3/4)=64枚。甲得64×1/4+3=19枚,乙得18枚。

顺推:64−19=45,45−18=27,27−15=12。总量核查:19+18+15+12=64。甲的1/4以64为基准,乙的2/5以45为基准,不能把两个分数直接相加为“共给出原数的13/20”。

05

迁移练习

练习一 · 增加与减少交替

一个数先增加它的1/5,再减去12,最后取此时结果的3/4,得36。原数是多少?

展开完整解析

正向链为×6/5、−12、×3/4。倒序还原:36÷(3/4)=48;48+12=60;60÷(6/5)=50。

顺推:50×6/5=60,60−12=48,48×3/4=36。增加1/5意味着变成原来的6/5,还原时除以6/5;不是减去结果的1/5。

练习二 · 三次相同规则,基准各不相同

一篮橙子依次分给三人。每人都取走当时篮中橙子的一半,再多取2个。第三人取完后,篮中还剩5个。原来有多少个橙子?

展开完整解析

每次“取走一半再多2个”,留下量=当时数量÷2−2,因此倒推每次是“先加2,再乘2”。从第三人开始还原:

第三人取之前:(5+2)×2=14;第二人取之前:(14+2)×2=32;第一人取之前:(32+2)×2=68个。

顺推:第一人取34+2=36,剩32;第二人取16+2=18,剩14;第三人取7+2=9,剩5。三人的“一半”分别以68、32、14为基准。

边界追问 · 同样的5,原数能确定吗?

一个非负整数,除以2后向下取整,结果为5。原数是多少?

展开边界分析

原数可以是10或11。因为5≤x/2<6,所以10≤x<12;x为整数,恰有10、11两个可能。不能只做5×2=10就宣称唯一。

如果不限制原数为整数,所有满足10≤x<12的实数都可能。丢弃小数部分的信息后,必须保留候选范围,或补充条件。

06

哪些变化,不能直接唯一还原?

先检查是否保留了足够信息
操作或信息反例与结论
乘08×0与19×0都为0,不能从0唯一确定原数。
取整、四舍五入取整可能把不同数变成同一数;先列范围或候选值。
只保留两人合计甲乙合计10,可以是4与6,也可以是3与7,缺少各自信息。
平方但允许正负2²与(−2)²都为4。若明确原数非负,才可唯一恢复为2。
剩量条件不满足物理范围棋子等离散物品必须得到整枚;算出分数不能四舍五入成“答案”。

“不可逆”依赖题目允许的范围,并非只看运算名称。对一般实数,平方会丢失正负号;限制在非负数时就可逆。碰到取整、余数、绝对值、合并等操作,先问有没有不同输入得到同一输出。

07

易错与回顾

四步习惯:画正向链 → 标单位“1”与取值范围 → 倒序逆运算 → 顺推核条件。遇到信息损失,先列候选而不是强行还原。

08

逐章回看

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一盒糖,先送出总数的三分之一,再送六颗。余下的四分之三,添五颗后是四十一颗。原有多少颗?

先画正向链:乘三分之二,减六,乘四分之三,加五。倒推时,顺序和运算都要反过来。

从四十一开始,先减五,得到三十六。最后做的加法,最先撤销。

三十六是上一步的四分之三。三份共三十六,每份十二,四份就是四十八。

所以要除以四分之三,不是乘四分之三。图中补回的一份,正好是十二颗。

再补回送出的六颗:四十八加六,得到五十四。此时才回到第一次分数变化之后。

五十四是原总数的三分之二。两份共五十四,每份二十七,三份就是八十一。

顺推检查:八十一变五十四,再减六是四十八,取四分之三是三十六,加五回到四十一。

但不是每个过程都能唯一倒推。例如除以二再向下取整,十和十一都会变成五。

信息一旦丢失,不能只把除法换乘法。先检查可逆性,再倒序还原,最后顺推验算。

09

学习与图示说明

题目为本页自拟。数学依据为分数乘除互逆与同一关系的逆向求解,不引用未经核实的当地课纲。方块每格代表一颗糖,链节点与分配表格不按数量比例。动画过渡中的淡色表示待还原部分,不是额外条件。

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