頭の体操「つるかめ算」

小学生の難問に挑戦!


つるかめ算とは、2つ以上の異なる種類のものがあり、頭数はわからないけれど、合計(総数)がわかっている問題の総称です。

古い中国の数学書にあるキジとウサギの数を求める問題が始まりとされ、日本では、江戸時代頃に、おめでたいツルとカメに置き換えられ、独自に発展したと言われています。


では早速、典型的なツルとカメの例題を考えながら、やわらか頭を目指しましょう。

【問題】つるとかめが合わせて10います。足の本数の合計が32本である時、つるは何羽?かめは何匹?

※いろいろな解法がありますが、小学生は連立方程式を使わずに解きますので、他の解法からご紹介します。


1.面積図の利用

長方形の面積を使った つるかめ算の代表的な解法です。たてを1羽(1匹)あたりの足の数、横を頭の数(個体数)として、長方形を書き、長方形の面積が「全部の足の数(足の総数)」を表します。


例題ではこのようになります


※つるかめ算のポイントは、「全部がつるだったら…」または「全部がかめだったら…」と仮定して、足の差に注目することです。つるを求めたい時は、全部をかめにし、逆に、かめを求めたいときは、全部をつるにします。


◆つるを先に求めたい時は、全部をかめにして考えます。

全部かめだと仮定すると、たて(かめ1匹の足の数)は4、横(全部の頭の数)は10なので、面積(全部の足の数)は4×10=40となります。

・問題文の足の合計数は32本なので、40-32=8より、8本多いので、40本から足を8本減らする必要があります。このあまりの8本がつるの足です。

・足のあまり分の面積図(図の赤枠)は、たてが「かめの足とつるの足の差4-2=2」で、横がつるの頭の数を示しています。面積8÷縦2=横4より、つるは4羽と求められます。

・最後に 総数10-つる4=かめ6より、かめは6匹です。

◆かめを先に求めたい時は、全部をつるにして考えます。

全部つるだと仮定すると、たて(つる1匹の足の数)は2、横(全部の頭の数)は10なので、面積(全部の足の数)は2×10=20となります。

・問題文の足の合計数は32本なので、32-20=12より、12本少ないので、20本から足を12本増やす必要があります。この不足分がかめの足です。

・足の不足分の面積(図の赤枠)は、たてが「かめの足とつるの足の差4-2=2」で、横がかめの頭の数を示しています。面積12÷縦2=横6より、かめは6匹となります。

・最後に 総数10-かめ6=つる4より、つるは4羽です。



2.表にして解く

面積図が難しい場合は、上のような表を書いて、足の数が32本になるところを地道に探す方法もあります。「つるが9で かめが1とすると、つるの足が18本で、かめの足が4本だから、足の合計は22本」というように、順番に表に数字を書きこみ、足の合計が32本となるところを探します。

全体の数が少ない時は、この方法でも答えが見つかります(全体の数が増えると、時間がかかるので、等差数列を利用して、計算式を作ることになります)

※参考:江戸時代の数学者が作った公式

つるの数=全部の頭の数×2-全部の足の数÷2

この問題の場合、つるの数=10×2-32÷2=20-16=4(羽)と求められます。


3.取りかえの考え方

これは、面積図は使いませんが、いったん、全部をつる(またはかめ)と考え、足の総数が合うまで、1匹ずつかめ(またはつる)に取り換えていく方法で、式としては面積図と同じになります。

 

全部つるだと仮定すると、つる1匹あたりの足2本、全部の頭の数10より、2×10=20で、足の合計数は20本となります。問題文の足の合計数は32本なので、32-20=12より、12本足りません。

・そこで、足の総数が合うまで、つる1羽をかめ1匹に取り換えます。1回取り換えるごとに足の総数は、かめの足4本-つるの足2本=2本増えます。12本ふやすためには、12÷2=6より、6匹をかめに取り換えれば良いことになり、かめは6匹。

・最後に、総数10-かめ6匹=4羽より、つるは4羽です。



4.消去算で解く

図で考えるより、数式の方が理解しやすい人は、上の図のように、特殊算の一つである消去算で解く方法があります。

ほとんど連立方程式の考え方ですが、「同じ数をかけても、等式は成立する」という小学生の算数で解けます。


5.連立方程式で解く

つるかめ算は、中学生になると、上のように、XとYを使った連立方程式になり、すっきりとすばやく求められます。

いろいろな方向から脳を使って、やわらか頭で算数を楽しんでください。



※このページは、小学校の先生や保護者、子ども達からのリクエストで、作成してみました。決まった解法にとらわれず、自分の得意な方法で、つるかめ算にチャレンジしていただければ幸いです。