DY 竞赛数学 · 三年级 — 题库预览
共 23 讲 · 736 题。公式由 KaTeX 渲染。
第1讲 四则运算一
兴趣篇
1. 计算:(1)$28+72$;(2)$123+177$;(3)$220+780$。
★
加法凑整
答案
(1)$100$;(2)$300$;(3)$1000$。
解题过程
直接凑整。(1)$28+72=100$;(2)$123+177=300$;(3)$220+780=1000$。
方法:把和为整十、整百、整千的两数相加直接凑整。
2. 计算:(1)$15+21+25+19$;(2)$70+63+81+37+30+19$。
★
加法交换律与结合律凑整加法凑整
答案
(1)$80$;(2)$300$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(15+25)+(21+19)\\&=40+40\\&=80\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(70+30)+(63+37)+(81+19)\\&=100+100+100\\&=300\end{aligned}$$。
方法:把和为整十、整百的数配对结合,先凑整再相加。
3. 计算:(1)$17+19+234+21+183+26$;(2)$(1+11+21+31)+(9+19+29+39)$。
★
加法交换律与结合律凑整加法凑整
答案
(1)$500$;(2)$160$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(17+183)+(19+21)+(234+26)\\&=200+40+260\\&=500\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(1+9)+(11+19)+(21+29)+(31+39)\\&=10+30+50+70\\&=160\end{aligned}$$。
方法:把能凑成整十、整百的数配对相加。
4. 计算:(1)$35+121-35-21$;(2)$152-19-13+19+223-32$。
★
带符号搬家加减相消
答案
(1)$100$;(2)$330$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=35-35+121-21\\&=121-21\\&=100\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=152-19+19-13+223-32\\&=152-13+223-32\\&=(152+223)-(13+32)\\&=375-45\\&=330\end{aligned}$$。
方法:把相同的数带符号搬到一起,正负相消后再算。
5. 计算:(1)$20-(11-7)$;(2)$20-(11+7)$;(3)$20-11-7$;(4)$20-11+7$。
★
去括号法则加减运算顺序
答案
(1)$16$;(2)$2$;(3)$2$;(4)$16$。
解题过程
(1)原式 $=20-4=16$。 (2)原式 $=20-18=2$。 (3)原式 $=9-7=2$。 (4)原式 $=9+7=16$。
方法:比较有无括号、加减号变化对结果的影响,体会去括号法则。
6. 计算:(1)$25-(25-14)-(14-7)$;(2)$57-(50-28)+(44-28)-(57-26)$。
★★
去括号法则带符号搬家加减相消去括号与相消
答案
(1)$7$;(2)$20$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=25-25+14-14+7\\&=7\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=57-50+28+44-28-57+26\\&=44+26-50\\&=70-50\\&=20\end{aligned}$$。
方法:先去括号注意变号,再把相同的数相消。
7. 计算:(1)$199+99+9$;(2)$9+98+397+247$。
★★
借一凑整加法凑整
答案
(1)$307$;(2)$751$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(200-1)+(100-1)+(10-1)\\&=200+100+10-(1+1+1)\\&=310-3\\&=307\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(10-1)+(100-2)+(400-3)+250\\&=10-1+100-2+400-3+250\\&=(10+100+400+250)-(1+2+3)\\&=760-9\\&=751\end{aligned}$$。
方法:把接近整十、整百的数写成“整十百 $-$ 小数”,凑整后再补差。
8. 计算:(1)$321-199$;(2)$456-197-98$。
★★
减法凑整借一凑整
答案
(1)$122$;(2)$161$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=321-(200-1)\\&=321-200+1\\&=122\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=456-(200-3)-(100-2)\\&=456-200+3-100+2\\&=156+5\\&=161\end{aligned}$$。
方法:把接近整百的减数写成“整百 $-$ 小数”,转化为减整百再补加。
9. 请大家先不要动笔,看能不能把下面的题目直接口算出来:(1)$2580-2547$;(2)$1596-1296$;(3)$365+97$;(4)$365-97$。
★
差不变性质借一凑整口算技巧口算凑整
答案
(1)$33$;(2)$300$;(3)$462$;(4)$268$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(2580+20)-(2547+20)\\&=2600-2567\\&=33\end{aligned}$$(差不变性质)。 (2)原式 $=1596-1296=300$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=365+100-3\\&=462\end{aligned}$$。 (4)$$\begin{aligned}\text{原式}&=365-100+3\\&=268\end{aligned}$$。
方法:利用减法“被减数、减数同加同减差不变”及借一凑整快速口算。
10. 计算:(1)$150-85-15$;(2)$1450-375-203-625$。
★
连减的性质凑整连减凑整
答案
(1)$50$;(2)$247$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=150-(85+15)\\&=150-100\\&=50\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=1450-(375+625)-203\\&=1450-1000-203\\&=247\end{aligned}$$。
方法:把能凑成整百、整千的减数合并,利用“连减等于减去各数之和”。
拓展篇
1. 计算:(1)$51+62+49+38$;(2)$64+127+129+23+71+136$。
★
加法交换律与结合律凑整加法凑整
答案
(1)$200$;(2)$550$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(51+49)+(62+38)\\&=100+100\\&=200\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(64+136)+(127+23)+(129+71)\\&=200+150+200\\&=550\end{aligned}$$。
方法:把能凑成整百、整十的数配对相加。
2. 计算:(1)$2+13+224+3330+6670+676+87+8$;(2)$73+119+231+69+381+17$。
★★
加法交换律与结合律凑整加法凑整
答案
(1)$11010$;(2)$890$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(2+8)+(13+87)+(224+676)+(3330+6670)\\&=10+100+900+10000\\&=11010\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(73+17)+(119+381)+(231+69)\\&=90+500+300\\&=890\end{aligned}$$。
方法:观察末位,把能凑成整十、整百、整千的数配对结合。
3. 计算:(1)$82-29-22+259$;(2)$375-138+247-175+139-237$。
★★
带符号搬家凑整
答案
(1)$290$;(2)$211$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(82-22)+(259-29)\\&=60+230\\&=290\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(375-175)+(247-237)-(138-139)\\&=200+10+1\\&=211\end{aligned}$$。
方法:把可凑整的数带符号搬到一起再算。
4. 计算:(1)$162-(162-135)-(35-19)$;(2)$163-(50-18)-(153-76)+(124-18)$。
★★
去括号法则带符号搬家加减相消去括号与相消
答案
(1)$119$;(2)$160$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=162-162+135-35+19\\&=(135-35)+19\\&=100+19\\&=119\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=163-50+18-153+76+124-18\\&=(163-153)+(76+124)-50\\&=10+200-50\\&=160\end{aligned}$$。
方法:先去括号注意变号,再把相同或可凑整的数归并。
5. 计算:(1)$999+599+199$;(2)$3996+449+98+9$。
★★
借一凑整加法凑整
答案
(1)$1797$;(2)$4552$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(1000-1)+(600-1)+(200-1)\\&=1000+600+200-(1+1+1)\\&=1800-3\\&=1797\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(4000-4)+(450-1)+(100-2)+9\\&=4000+450+100+9-(4+1+2)\\&=4559-7\\&=4552\end{aligned}$$。
方法:把接近整百、整千的数写成“整数 $-$ 小数”,凑整后补差。
6. 计算:(1)$1365-598$;(2)$1206-199-297-398$。
★★
减法凑整借一凑整
答案
(1)$767$;(2)$312$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=1365-(600-2)\\&=1365-600+2\\&=767\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=1206-(200-1)-(300-3)-(400-2)\\&=1206-200+1-300+3-400+2\\&=1206-900+6\\&=312\end{aligned}$$。
方法:把接近整百的减数写成“整百 $-$ 小数”,转化为减整百再补加。
7. 请大家先不要动笔,看能不能把下面的题目直接口算出来:(1)$93570-93534$;(2)$45235-38235$;(3)$465+197$;(4)$465-197$。
★★
差不变性质借一凑整口算技巧口算凑整
答案
(1)$36$;(2)$7000$;(3)$662$;(4)$268$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(93570+70)-(93534+70)\\&=93640-93604\\&=36\end{aligned}$$(差不变性质)。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(45000+235)-(38000+235)\\&=45000-38000\\&=7000\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=465+(200-3)\\&=465+200-3\\&=662\end{aligned}$$。 (4)$$\begin{aligned}\text{原式}&=465-(200-3)\\&=465-200+3\\&=268\end{aligned}$$。
方法:利用减法差不变性质拆相同尾数,并借一凑整快速口算。
8. 计算:(1)$280-24-76-65-35$;(2)$267-162+84-38-147+116$。
★★
连减的性质带符号搬家凑整连减凑整
答案
(1)$80$;(2)$120$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=280-(24+76)-(65+35)\\&=280-100-100\\&=80\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(267+84+116)-(162+38+147)\\&=467-347\\&=120\end{aligned}$$,即 $267-162+84-38-147+116=120$。
方法:把能凑整的加项与减项分别归并求和。
9. 计算:(1)$267-136+36-167$;(2)$325-251-34+151-66$。
★★
带符号搬家加减相消凑整
答案
(1)$0$;(2)$125$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(267-167)-(136-36)\\&=100-100\\&=0\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=325-(251-151)-(34+66)\\&=325-100-100\\&=125\end{aligned}$$。
方法:把相同尾数或可凑整的数配对,先凑整再相消。
10. (1)在加法算式中,如果一个加数增加 $10$,另一个加数减少 $5$,两数的和如何变化?(2)在减法算式中,如果被减数增加 $15$,差减少 $8$,那么减数应如何变化?
★★
和差变化规律加减法各部分关系
答案
(1)和增加 $5$;(2)减数增加 $23$。
解题过程
(1)一个加数增加 $10$,和就应该增加 $10$;另一个加数减少 $5$,和就应该减少 $5$,则和一共增加 $10-5=5$。 (2)被减数增加 $15$,差应该也增加 $15$,但现在的结果是差不但没有增加反而减少了 $8$,这个差应是由于减数变大而使差减小。首先,已要把被减数增加的 $15$ 完全抵消,另外还要使差减少 $8$,也就是把减数增加 $15+8=23$。
方法:分析加数、被减数、减数变化对和与差的影响,逐步推理变化量。
11. 计算:(1)$38+83-55$;(2)$(235+523+352)-(111+333+555)$。
★★
位置原理(数位拆分)加减运算位置原理凑算
答案
(1)$66$;(2)$111$。
解题过程
(1)利用位置原理:$38+83=121$,$121-55=66$。 (2)同理:$(235+523+352)-(111+333+555)=(235-111)+(523-333)+(352-555)$,按位整理后得 $111$。
方法:利用各数位上数字的“位置原理”,按数位对应相消求和差。
12. 计算:(1)$246+462+624-888$;(2)$125-24+251-240+512-402$。
★★★
位置原理(数位拆分)凑整位置原理凑算
答案
(1)$444$;(2)$222$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=444+(222+666-888)\\&=444+0\\&=444\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(125+251+512)-(24+240+402)\\&=888-666\\&=222\end{aligned}$$。
方法:利用各数字在不同数位上重复出现的规律,按位归并相消。
13. 计算:(1)$11-10+9-8+7-6+5-4+3-2+1$;(2)$100+102-104+106-108+110-112+114-116+118$。
★★★
带符号搬家分组求差正负交错分组
答案
(1)$6$;(2)$210$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(11-10)+(9-8)+(7-6)+(5-4)+(3-2)+1\\&=1+1+1+1+1+1\\&=6\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=118-116+114-112+110-108+106-104+102+100\\&=(118-116)+(114-112)+(110-108)+(106-104)+102+100\\&=2+2+2+2+102+100\\&=210\end{aligned}$$。
方法:把相邻两项配对作差,每对得固定差值再相加。
14. 计算:(1)$21-20+19-18+17-16+15-14+13-12+11$;(2)$12+23-34+45-56+67-78+89-78+67-56+45-34+23+12$。
★★★
带符号搬家对称分组加减相消正负交错分组
答案
(1)$16$;(2)$47$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(21-20)+(19-18)+(17-16)+(15-14)+(13-12)+11\\&=1+1+1+1+1+11\\&=16\end{aligned}$$。 (2)原式 $=12+(23-34)+(56-45)+(78-67)+89+(67-78)+(56-45)+(34-23)+12$,对称配对后逐对相消,最终 $=12+11+23+12=47$。
方法:利用算式正负与对称结构,把相邻或对称的项配对相消。
超越篇
1. 计算下面 $4$ 个算式:$1+2+1$;$1+2+3+2+1$;$1+2+3+4+3+2+1$;$1+2+3+4+5+4+3+2+1$。观察这 $4$ 个算式的结果,并找出规律,再用这个规律求出下面算式的结果:$1+2+3+\cdots+19+20+19+\cdots+3+2+1$。
★★★
找规律等差数列求和完全平方数找规律求和
答案
$400$。
解题过程
$4$ 个算式的结果分别是 $4,\ 9,\ 16,\ 25$,其中 $4=2\times 2$,$9=3\times 3$,$16=4\times 4$,$25=5\times 5$,每个算式都等于中间最大数与自身的乘积。根据这个规律(即“以中间数为边长的正方形点阵”),所求算式的中间最大数是 $20$,所以结果为 $20\times 20=400$。
方法:由特例归纳出“算式 $=$ 中间最大数的平方”,再代入求值。
2. 计算:$364-(476-187)+213-(324-236)-150$。
★★★
去括号法则带符号搬家凑整去括号凑整
答案
$50$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=364-476+187+213-324+236-150\\&=(364+187+213+236)-(476+324+150)\\&=1000-950\\&=50\end{aligned}$$。
方法:先去括号注意变号,再把加项、减项分别凑整求和。
3. 如图 1-1,教室里有 $4$ 个书柜,每个书柜里都有 $4$ 格书。图中标明了每格放书的册数。有一天,老师问小高和墨莫:“不许用加法,只要口算,哪一个书柜里的书多一些?”两个人看了看书柜上标出的数字,想了想都齐声说:“$4$ 个书柜里的书都一样多。”老师非常高兴地说:“完全正确!”请你说一说他们是怎样想的。
★★★
位置原理(数位拆分)观察数字规律数表观察与位置原理
答案
$4$ 个书柜里的书一样多(各为 $234$ 册)。
解题过程
分别观察每个书柜中书的本数:每柜四个两位数的十位数字都是 $3,4,7,8$(顺序不同),个位数字都是 $1,2,5,6$(顺序不同)。例如第一个书柜中各数的十位上为 $3+8+4+7$、个位上为 $1+6+2+5$;其余各柜同理。所以各柜十位数字之和都为 $(3+4+7+8)\times 10=220$,个位数字之和都为 $1+2+5+6=14$,每柜书的总数都为 $220+14=234$(册),故四个书柜里书的本数一样多。
方法:把每个两位数按十位、个位拆开,发现各柜十位之和、个位之和分别相同,故总数相同。
4. 计算:$3355+4466+9977-3366-4477-9955$。
★★★
位置原理(数位拆分)带符号搬家凑整位置原理凑算
答案
$0$。
解题过程
利用位置原理观察:$3355+4466+9977=17798$,$3366+4477+9955=17798$,两组三个数各数位上数字之和分别相同,故和相等,所以$$\begin{aligned}\text{原式}&=3355+4466+9977-3366-4477-9955\\&=17798-17798\\&=0\end{aligned}$$。
方法:把被减项与减项按相近数配对,按数位作差再求和。
5. 已知 $1234+2345+3456+4567+5678-6543-5432-4321$ 的计算结果是 $984$。请问:$1244+2355+3466+4577+5688-6513-5412-4311$ 的计算结果是多少?
★★
位置原理(数位拆分)增减抵消观察数字规律数字增减抵消
答案
$1094$。
解题过程
把下面的式子与上面的式子逐项比较:前 $5$ 个加数下面都比上面大 $10$,共大 $50$;后 $3$ 个减数下面分别比上面小 $30$、小 $20$、小 $10$,即少减了 $60$,相当于多加了 $60$。所以下面比上面一共多加了 $50+60=110$,下面式子的结果就是 $984+110=1094$。
方法:逐项比较两式对应加数的变化量,验证各位增减恰好抵消,从而结果不变。
6. 如图 1-2,除第一行外,每个圆圈中的数都等于它上面两个圆圈中数的和,请计算最下面的圆圈中应填的数。
★★★
数阵图加法凑整数阵图求和
答案
$4000$。
解题过程
由题意知,最下面的圆圈中应填的数等于第一行 $8$ 个数之和:$$\begin{aligned}&742+465+87+32+913+968+535+258\\&=(742+258)+(465+535)+(87+913)+(32+968)\\&=1000+1000+1000+1000\\&=4000\end{aligned}$$。
方法:由数阵叠加规则知底端数等于顶行各数之和,再凑整相加。
7. 如图 1-3,老师将 $9$ 个数写在一个九宫格里,让同学们选数,每个同学可以从中选 $5$ 个数求和。小高选的 $5$ 个数的和是 $120$,墨莫选的 $5$ 个数的和是 $111$。已知两人选的数中只有一个是一样的,这个数是多少?
★★★
容斥原理(重叠部分)求和重叠求和
答案
$33$。
解题过程
九宫格中九个数为 $11,12,13,21,22,23,31,32,33$,总和为 $198$。小高选的 $5$ 个数与墨莫选的 $5$ 个数的总和为 $120+111=231$。因为两人共选 $10$ 个数,而九宫格只有 $9$ 个数,所以恰有一个数被两人同时选中(重复一次)。这个重复的数 $=231-198=33$。
方法:两人所选 $10$ 个数之和减去九宫格全部 $9$ 个数之和,差即为被重复选取的那个数。
8. 计算:$8457-(7630-4578)+(7845-3076)-(6307-5784)-763$。
★★★
去括号法则带符号搬家凑整去括号凑整
答案
$8888$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=8457-7630+4578+7845-3076-6307+5784-763\\&=(8457+4578+7845+5784)-(7630+3076+6307+763)\\&=26664-17776\\&=8888\end{aligned}$$。
方法:先去括号注意变号,再把加项与减项分别归并求差。
第2讲 基本应用题
兴趣篇
1. 小山羊一天吃 $5$ 块巧克力面糕,那么它 $3$ 天吃多少块巧克力面糕?
★
乘法应用题归一思想乘法基本应用题
答案
$15$ 块。
解题过程
$5\times 3=15$(块),即小山羊 $3$ 天吃 $15$ 块巧克力面糕。
方法:用每天的数量乘以天数。
2. 墨莫每天做 $4$ 道数学题,那么他做 $28$ 道数学题需要多少天?
★
除法应用题包含除除法基本应用题
答案
$7$ 天。
解题过程
$28\div 4=7$(天),即墨莫做 $28$ 道数学题需要 $7$ 天。
方法:用总数除以每天的数量求天数。
3. 班主任老师给同学们排座位,每排都恰有 $3$ 名男生和 $4$ 名女生。如果女生一共有 $32$ 名,那么男生一共有多少名?
★
归一问题乘除混合应用题归一应用题
答案
$24$ 名。
解题过程
由题意,女生一共有 $32$ 名,每排 $4$ 名,则女生有 $32\div 4=8$(排),且每排有 $3$ 名男生,因此男生一共有 $8\times 3=24$(名)。
方法:先求排数,再用排数乘每排男生人数。
4. 某班 $30$ 名学生外出郊游,集体午餐时,规定:每人一碗饭,每 $2$ 人一碗汤,每 $3$ 人一碗菜。这些学生一共需要使用多少个碗?
★★
除法应用题分类求和分类计数应用题
答案
$55$ 个。
解题过程
饭碗有 $30\div 1=30$(个),汤碗有 $30\div 2=15$(个),菜碗有 $30\div 3=10$(个),因此一共需要碗 $30+15+10=55$(个)。
方法:分别求出饭碗、汤碗、菜碗的数量再相加。
5. 甲仓库有大米 $2000$ 千克,乙仓库有大米 $1000$ 千克,如果每天将甲仓库的 $100$ 千克大米运到乙仓库,那么几天后甲仓库的大米和乙仓库的一样多?
★★
和倍(均分)问题运输问题差与速度移多补少应用题
答案
$5$ 天。
解题过程
方法一:甲、乙两仓库的大米总量为 $2000+1000=3000$(千克),当甲乙仓库的大米一样多时,每个仓库各有 $3000\div 2=1500$(千克)。甲仓库要从 $2000$ 千克变为 $1500$ 千克,需运出 $2000-1500=500$(千克),所以需要 $500\div 100=5$(天)。
方法:先求出两仓相等时各自的数量,再求甲仓需运出的量除以每天运量。
6. 墨莫看一本总页数为 $150$ 页的书,在第二周结束时他发现自己还没有看的页数正好等于他第一周看的页数。已知墨莫第二周看了 $24$ 页,那么他在第一周看了多少页书?
★★
和差问题份数思想画线段图和差应用题
答案
$63$ 页。
解题过程
把第一周看的页数与剩下没看的页数都看作一份,则第二周看的页数占总数减去两份。由两周共看 $150-24=126$(页),又第一周看的页数与剩下没看的页数相等,故 $150$ 页减去第二周看的 $24$ 页后,余下 $126$ 页恰好是“第一周 $+$ 第一周”,所以第一周看了 $126\div 2=63$(页)。
方法:把第一周看的与剩下没看的看成相等两份,由总页数减第二周列式求出每份。
7. 如果 $1$ 个柚子能换 $4$ 个苹果,$2$ 个苹果能换 $3$ 个梨,那么 $2$ 个柚子能换多少个梨?
★★
量代换(替换)归一问题等量代换应用题
答案
$12$ 个。
解题过程
由题意,$2$ 个苹果能换 $3$ 个梨,则 $4$ 个苹果能换 $6$ 个梨。又 $1$ 个柚子能换 $4$ 个苹果,则 $1$ 个柚子能换 $6$ 个梨,所以 $2$ 个柚子能换 $6\times 2=12$(个)梨。
方法:先把柚子换成苹果,再把苹果换成梨,逐步替换。
8. 如果买 $1$ 把尺子的钱恰好可以买 $1$ 块橡皮和 $2$ 枝铅笔,买 $1$ 枝铅笔的钱恰好可以买 $2$ 块橡皮,那么买 $4$ 把尺子的钱可以买几枝铅笔?
★★
量代换(替换)比例关系等量代换应用题
答案
$10$ 枝。
解题过程
因为 $1$ 把尺子能换 $1$ 块橡皮和 $2$ 枝铅笔,所以 $2$ 把尺子能换 $2$ 块橡皮和 $2\times 2=4$(枝)铅笔。而 $2$ 块橡皮能换 $1$ 枝铅笔,则 $2$ 把尺子能换 $4+1=5$(枝)铅笔。所以 $4$ 把尺子能换 $5\times 2=10$(枝)铅笔。
方法:把橡皮统一换算成铅笔,再合并求出尺子相当的铅笔数。
9. 墨莫 $4$ 个小时完成了 $24$ 道题目,按照这样的速度,他 $7$ 个小时可以完成多少道题目?如果要完成 $96$ 道题目,需要多长时间?
★★
归一问题工效问题归一应用题
答案
$7$ 个小时完成 $42$ 道;完成 $96$ 道需 $16$ 个小时。
解题过程
墨莫每小时能做 $24\div 4=6$(道)题目,所以他 $7$ 个小时能完成 $6\times 7=42$(道)题目。要完成 $96$ 道题目,需要的时间为 $96\div 6=16$(个)小时。
方法:先求出每小时做题数(单一量),再分别乘时间、除总量。
10. 某部队的一个连有 $3$ 个排,每个排有 $4$ 个班,每个班有 $5$ 个人。这个连一顿饭吃了 $120$ 个馒头,而且每个人吃的馒头一样多。请问:每个班吃了几个馒头?每个人吃了几个馒头?
★★
连除应用题归一问题连除归一应用题
答案
每个班吃 $10$ 个,每个人吃 $2$ 个。
解题过程
这个连共有 $3\times 4=12$(个)班,所以每个班吃了 $120\div 12=10$(个)馒头。每个班有 $5$ 个人,所以每个人吃了 $10\div 5=2$(个)馒头。
方法:先求出班数,用总馒头数除以班数得每班数,再除以每班人数得每人数。
拓展篇
1. 刺猬和松鼠共采了 $88$ 个坚果,刺猬采了 $8$ 天,每天恰采 $2$ 个;松鼠采了 $9$ 天,松鼠每天采几个?
★
乘除法应用题归一问题归一应用题
答案
$8$ 个。
解题过程
刺猬共采坚果 $2\times 8=16$(个),则松鼠共采坚果 $88-16=72$(个),所以松鼠每天采 $72\div 9=8$(个)。
方法:先求刺猬采的总数,用总数减去得松鼠采的总数,再除以天数。
2. 墨莫看一本漫画书,每天看同样多的页数,原计划 $5$ 天看完。现在他每天比原计划多看 $2$ 页,结果提前一天看完。这本漫画书共有多少页?
★★
盈亏问题画图分析盈亏(提前/拖后)应用题
答案
$40$ 页。
解题过程
根据条件可以画出下图:原计划 $5$ 天看完,每天若多看 $2$ 页,则一共多看 $2\times 4=8$(页),它等于原计划第 $5$ 天看的页数,故原计划每天看 $8\div 1=8$(页),所以这本漫画书共有 $8\times 5=40$(页)。
方法:把多看的页数对应到提前一天省下的工作量,求出每天页数后乘天数。
3. 甲、乙、丙、丁四个小学生站成一横排,他们手中共拿着 $35$ 枝花。已知站在甲右边的学生共拿着 $16$ 枝花,站在丙右边的学生共拿着 $4$ 枝花,站在丁右边的学生共拿着 $25$ 枝花。请问:手中花最多的人拿着多少枝花?
★★
和差问题逻辑推理排位画线段图排位和差应用题
答案
$12$ 枝。
解题过程
由站在甲右边的共 $16$ 枝、站在丙右边的共 $4$ 枝、站在丁右边的共 $25$ 枝,可推出四人从左到右的站位为丁、甲、丙、乙。从图中可以看出,乙手中拿着 $4$ 枝花。甲的右边共 $16$ 枝花,那么丙拿着 $16-4=12$(枝)花。丁的右边共 $25$ 枝花,那么甲拿着 $25-16=9$(枝)花,丁拿着 $35-25=10$(枝)花。由此可知,手中花最多的是丙,他拿着 $12$ 枝花。
方法:先确定站位顺序,再用相邻区段的花数差逐一求出各人的花数。
4. 有黑、白两种棋子共 $300$ 枚,按每堆 $3$ 枚分成 $100$ 堆。其中只有 $1$ 枚白子的共 $27$ 堆,有 $2$ 枚或 $3$ 枚黑子的共 $42$ 堆,有 $3$ 枚白子的与有 $3$ 枚黑子的堆数相等。在全部棋子中,白子共有多少枚?
★★★
分类计数画图(韦恩/数阵)分析分类计数应用题
答案
$158$ 枚。
解题过程
按每堆中白子的枚数分类:只有 $1$ 枚白子的有 $27$ 堆;有 $2$ 枚或 $3$ 枚黑子的共 $42$ 堆,由“有 $3$ 枚白子的与有 $3$ 枚黑子的堆数相等”可定出含 $3$ 枚白子的有 $15$ 堆;最后剩下 $1$ 黑 $2$ 白(含 $2$ 枚白子)的有 $100-42-15=43$(堆)。所以白子共有 $1\times 27+2\times 43+3\times 15=158$(枚)。
方法:把各类堆的白子枚数分别算出再求和。
5. 如果 $1$ 只小狗的重量等于 $3$ 只小猫的重量,$1$ 只小猫的重量等于 $2$ 只小鸭的重量,那么 $24$ 只小鸭的重量等于多少只小狗的重量?
★★
量代换(替换)归一问题等量代换应用题
答案
$4$ 只。
解题过程
$1$ 只小狗 $=3$ 只小猫,$1$ 只小猫 $=2$ 只小鸭,所以 $1$ 只小狗的重量等于 $2\times 3=6$(只)小鸭的重量。反过来,$24$ 只小鸭的重量等于 $24\div 6=4$(只)小狗的重量。
方法:把小狗换算成小鸭,求出 $1$ 只小狗相当的小鸭数,再用总小鸭数除以它。
6. 师傅和两个徒弟一起组装零件,师傅组装 $3$ 个零件与大徒弟组装 $2$ 个零件所用的时间相同,而大徒弟组装 $3$ 个零件与小徒弟组装 $1$ 个零件所用的时间相同。请问:小徒弟组装 $4$ 个零件的时间师傅能组装几个零件?
★★
工效问题等量代换工效比较应用题
答案
$18$ 个。
解题过程
由题意,小徒弟组装 $4$ 个零件的时间,大徒弟能组装 $4\times 3=12$(个)零件。又大徒弟每次组装 $2$ 个的时间,师傅可以组装 $3$ 个,所以师傅一共能组装 $12\div 2\times 3=18$(个)零件。
方法:先把小徒弟的时间换算成大徒弟能组装的数量,再换算成师傅能组装的数量。
7. 墨莫和卡莉娅一起到文具店买东西,两人一共带了 $22$ 元钱。卡莉娅用她带的钱买了 $8$ 个作文本,墨莫用他带的钱买了 $6$ 个单线本,两人的钱都刚好花完,已知买 $1$ 个作文本的钱恰好可以买 $2$ 个单线本。如果卡莉娅改买单线本,墨莫改买作文本,那么两人各能买到多少个本子?
★★★
量代换(替换)和倍问题价格与数量购物价格应用题
答案
墨莫 $6$ 元,卡莉娅 $16$ 元;$19$ 个。
解题过程
$1$ 个作文本的钱可以买 $2$ 个单线本,则卡莉娅买的 $8$ 个作文本相当于 $8\times 2=16$(个)单线本,加上墨莫买的 $6$ 个,共 $16+6=22$(个)单线本,故 $1$ 个单线本 $22\div 22=1$(元),$1$ 个作文本 $2$ 元。卡莉娅带 $2\times 8=16$(元),墨莫带 $1\times 6=6$(元)。改买后:卡莉娅用 $16$ 元买单线本得 $16\div 1=16$(个),墨莫用 $6$ 元买作文本得 $6\div 2=3$(个),两人一共能买 $16+3=19$(个)本子。
方法:先把作文本统一换算成单线本求出单价,再算各自带的钱,最后换购求本数。
8. 汽车厂 $7$ 名工人每天生产汽车零件 $42$ 个,按照这样的速度,$10$ 名工人 $3$ 天能生产多少个零件?如果要用 $5$ 天的时间生产出 $300$ 个零件,需要多少名工人?
★★
归一问题工效问题连乘连除归一与归总应用题
答案
$180$ 个;$10$ 名。
解题过程
每名工人每天生产零件 $42\div 7=6$(个)。$10$ 名工人 $3$ 天能生产 $6\times 10\times 3=180$(个)零件。$5$ 天生产 $300$ 个零件需要 $300\div 5\div 6=10$(名)工人。
方法:先求每名工人每天的产量(单一量),再用归一法分别求产量和人数。
9. $3$ 只老鼠 $5$ 天偷吃了 $30$ 个玉米,按照这样的速度,$4$ 只老鼠 $7$ 天能偷吃多少个玉米?$10$ 只老鼠要偷吃 $80$ 个玉米,需要多少天?
★★
归一问题工效问题连乘连除归一与归总应用题
答案
$56$ 个;$4$ 天。
解题过程
每只老鼠每天偷吃玉米 $30\div 5\div 3=2$(个),所以 $4$ 只老鼠 $7$ 天能偷吃 $2\times 4\times 7=56$(个)玉米。$10$ 只老鼠每天偷吃 $2\times 10=20$(个),偷吃 $80$ 个玉米需要 $80\div 20=4$(天)。
方法:先求每只老鼠每天的食量,再用归一法分别求总量和天数。
10. 若干盏相同的电灯齐点亮 $5$ 小时用电 $40$ 千瓦时,如果把其中一半的电灯关掉,那么 $120$ 千瓦时电可以用多少小时?
★★
归一问题用电量计算归一应用题
答案
$30$ 小时。
解题过程
所有灯每小时用电 $40\div 5=8$(千瓦时)。把一半电灯关掉后,每小时用电 $8\div 2=4$(千瓦时)。所以 $120$ 千瓦时电可用 $120\div 4=30$(小时)。
方法:先求每小时用电量,关掉一半后用电量减半,再用总电量除以它。
11. 海洋馆里有 $8$ 只海象,总共运来 $170$ 千克鱼给它们吃。假定每只海象每天吃鱼的重量相同。前两天这 $8$ 只海象共吃了 $80$ 千克鱼,两天后其中的 $2$ 只海象被运走了。那么剩下的鱼还可以让留下的海象吃几天?
★★★
归一问题工效(食量)问题归一食量应用题
答案
$3$ 天。
解题过程
$1$ 只海象 $1$ 天能吃鱼 $80\div 8\div 2=5$(千克)。两天后,剩下 $8-2=6$(只)海象,剩下鱼 $170-80=90$(千克)。$6$ 只海象 $1$ 天能吃鱼 $5\times 6=30$(千克),所以吃掉 $90$ 千克鱼需要 $90\div 30=3$(天)。
方法:先求每只海象每天的食量,算出已吃的鱼与剩余的鱼,再除以减少后的每天食量。
12. 一艘远洋轮船上共有 $30$ 名海员,船上的淡水可供全船员工用 $40$ 天,轮船航海 $10$ 天后在公海上又救起 $15$ 名遇难的外国海员。假如每人每天使用的淡水都同样多,那么剩下的淡水可供船上的人再用多少天?
★★
归一问题设份数(设数法)归一用水(用粮)应用题
答案
$20$ 天。
解题过程
假设每人每天用淡水 $1$ 份,开始有淡水 $1\times 30\times 40=1200$(份)。$10$ 天后船上用去淡水 $1\times 30\times 10=300$(份),还剩 $1200-300=900$(份)。救起 $15$ 人后船上共 $30+15=45$(人),所以剩下的淡水还可用 $900\div 45=20$(天)。
方法:设每人每天用水 1 份,算出总份数、已用份数和剩余份数,再除以新的人数。
13. $3$ 只猴子 $3$ 天吃了 $3$ 个桃子,按照这样的速度,$6$ 只猴子 $6$ 天吃了几个桃子?$9$ 只猴子要吃 $9$ 个桃子,需要多少天?
★★★
归一问题倍数关系归一倍比应用题
答案
$6$ 只猴子 $6$ 天吃 $12$ 个;$9$ 只猴子吃 $9$ 个需 $3$ 天。
解题过程
$6$ 只猴子在 $3$ 天内吃的桃子数量是 $3$ 只猴子的 $2$ 倍,即 $6$ 只猴子在 $3$ 天内能吃桃子 $3\times 2=6$(个)。$6$ 只猴子在 $6$ 天内吃的桃子数量是 $3$ 天的 $2$ 倍,即 $6$ 只猴子在 $6$ 天内能吃桃子 $6\times 2=12$(个)。猴子数量由 $3$ 只变为 $9$ 只,变成原来的 $3$ 倍,所以 $9$ 只猴子 $3$ 天内吃的桃子数量是 $3$ 只猴子的 $3$ 倍,即吃了 $3\times 3=9$(个)桃子。这正好是题目问的,所以 $9$ 只猴子吃 $9$ 个桃子仍然需要 $3$ 天。
方法:用倍数关系或先求单一量(每只每天)再归一计算。
14. $9$ 个人 $6$ 天可以完成 $12$ 件作品,按照这样的速度,$3$ 个人 $3$ 天可以完成多少件作品?$21$ 个人 $12$ 天可以完成多少件作品?
★★★
归一问题倍比关系归一倍比应用题
答案
$3$ 个人 $3$ 天完成 $2$ 件;$21$ 个人 $12$ 天完成 $56$ 件。
解题过程
由 $9\div 3=3$,得 $9$ 个人 $6$ 天内完成的作品数量应该等于 $3$ 个人 $6$ 天的 $3$ 倍,则 $3$ 个人 $6$ 天完成的作品数量为 $12\div 3=4$(件)。由 $6\div 3=2$,得 $3$ 个人 $6$ 天完成的作品数量应该等于 $3$ 个人 $3$ 天的 $2$ 倍,则 $3$ 个人 $3$ 天能完成作品 $4\div 2=2$(件)。由 $21\div 3=7$,$12\div 3=4$,得 $21$ 个人 $12$ 天能完成作品 $2\times 7\times 4=56$(件)。
方法:用人数倍数和天数倍数的乘积关系,由已知工作量推算所求工作量。
超越篇
1. 甲、乙、丙、丁、戊五名同学站成一排。已知丙在戊右边 $2$ 米处,丁在甲右边 $3$ 米处,丙在丁右边 $6$ 米处,戊在乙左边 $3$ 米处。最左边和最右边的同学相距多少米?
★★★★
数轴(线段图)定位相对位置推理排位距离应用题
答案
$10$ 米。
解题过程
由各人相对位置可画出数轴:以甲为基准,丁在甲右边 $3$ 米,丙在丁右边 $6$ 米(即甲右 $9$ 米),戊在丙左 $2$ 米(即甲右 $7$ 米),乙在戊右 $3$ 米(即甲右 $10$ 米)。从图中可以看出,最左边的人是甲,最右边的人是乙,两者之间的距离为 $3+6+3-2=10$(米)。
方法:以某人为基准在数轴上标出各人位置,求最左与最右之差。
2. 某单位举办春游茶话会,采来 $4$ 箱同样重的苹果。从每箱取出 $10$ 千克后,各箱所剩的苹果重量之和,恰好等于原来 $3$ 箱苹果的重量。原来每箱苹果重多少千克?
★★★★
整体与部分关系画图分析整体部分应用题
答案
$40$ 千克。
解题过程
方法一:因为“所剩苹果的重量等于原来 $3$ 箱的重量”,所以从每箱取出的苹果重量加起来正好等于一箱的重量,即 $1$ 箱苹果 $=4\times 10=40$(千克)。方法二:从 $4$ 箱中各取出 $10$ 千克,共取出 $10\times 4=40$(千克),它正好等于剩下的比原来少的一箱的重量,故每箱重 $40$ 千克。
方法:认识到取出的总量恰好等于一箱的重量,从而求出每箱重量。
3. 小高、墨莫和卡莉娅三人吃饺子,墨莫吃了 $200$ 克,卡莉娅也吃了 $200$ 克,小高吃了 $150$ 克。原来说好由每人自己付钱,可是卡莉娅没带钱。结果付款时小高付了 $12$ 元钱,墨莫付了 $10$ 元钱。问:卡莉娅应该还给小高多少元钱?还给墨莫多少元钱?
★★★★
按比例分摊盈亏(多付少付)分摊找补应用题
答案
还小高 $6$ 元,还墨莫 $2$ 元。
解题过程
三人一共付了 $12+10=22$(元)。又 $50$ 克为 $1$ 两,则共吃了饺子 $4+4+3=11$(两),所以每两饺子的价钱等于 $22\div 11=2$(元)。小高应该付 $2\times 3=6$(元),那么他多付了 $12-6=6$(元)。墨莫应该付 $2\times 4=8$(元),那么他多付了 $10-8=2$(元)。所以卡莉娅应该还给小高 $6$ 元,还给墨莫 $2$ 元。
方法:先算出每人应付的钱,与实付比较,多付的由卡莉娅补还。
4. 小强要清点盒子中的画片,他叫来小红帮忙,两人同时开始数。小强比小红动作快,小强数 $5$ 张的时间小红只能数 $3$ 张,但小强数到第 $30$ 张时忘了数到几,只好把数过的画片全部放回盒中,再从头开始数。当小强数到第 $120$ 张时,盒子里恰好剩下 $2$ 张画片。盒子里原来有多少张画片?
★★★★★
归一问题速度比和差与计数速度比计数应用题
答案
$212$ 张。
解题过程
因在小强数 $5$ 张的时间内,小红能数 $3$ 张,则在小强数 $30$ 张的时间里,小红数了 $30\div 5\times 3=18$(张);在小强数 $120$ 张的时间内,小红数了 $120\div 5\times 3=72$(张)。那么画片的总数就是 $18+72+120+2=212$(张),所以盒子里原来有 $212$ 张画片。
方法:由两人计数的速度比求出小红数的张数,再与小强所数及剩余相加。
5. 老李准备去批发市场以 $6$ 元 $3$ 千克的价格买进一些柚子,然后以 $5$ 元 $2$ 千克的价格卖出。如果要获利 $180$ 元,老李需要买进多少千克柚子?
★★★★
归一问题利润问题利润归一应用题
答案
$360$ 千克。
解题过程
如果老李只买进 $3$ 千克柚子,按照 $5$ 元 $2$ 千克来卖,还剩下 $1$ 千克,所以他至少要再进 $3$ 千克,一共进 $6$ 千克。此时进货一共花了 $6\div 3\times 6=12$(元),卖柚子能够收入 $6\div 2\times 5=15$(元),获利 $15-12=3$(元)。即每进 $6$ 千克柚子可获利 $3$ 元,要获利 $180$ 元,需买进 $180\div 3\times 6=360$(千克)。
方法:分别求出进价与售价的单价,得每千克利润,再用总利润除以它。
6. $6$ 辆卡车运送 $4$ 趟可以运走沙石 $32$ 吨,如果又增加 $12$ 辆卡车,$5$ 趟可以运送沙石多少吨?如果有 $400$ 吨沙石需要 $10$ 趟运完,那么一共需要多少辆卡车?
★★★★
归一问题工效问题连乘连除运输归一应用题
答案
$120$ 吨;$30$ 辆。
解题过程
每辆卡车运 $1$ 趟可运沙石 $32\div 4\div 6=\frac{4}{3}$(吨)。增加 $12$ 辆后共 $6+12=18$(辆),运 $5$ 趟可运 $\frac{4}{3}\times 18\times 5=120$(吨)。$400$ 吨用 $10$ 趟运完,每趟运 $400\div 10=40$(吨),需 $40\div\frac{4}{3}=30$(辆)卡车。
方法:先求每辆车每趟的运量,再用归一法分别求总量和车数。
7. 已知 $3$ 名模范职工和 $6$ 名普通职工 $8$ 小时可以生产零件 $420$ 个,现在有一批生产任务,需要 $6$ 名模范职工和 $12$ 名普通职工 $14$ 小时才能完成。如果工作了 $4$ 小时后,又来了 $4$ 名模范职工和 $8$ 名普通职工,那么提前几小时可以完成任务?
★★★★
归一问题工效问题合作工程合作工程应用题
答案
提前 $4$ 小时。
解题过程
因为 $12\div 6=2$,$(12+8)\div(6+4)=2$,说明 $1$ 名模范职工对应 $2$ 名普通职工。设 $1$ 名模范职工和 $2$ 名普通职工为 $1$ 组,每组每小时生产的零件数为 $1$ 份,那么这批生产任务需要 $6$ 组职工生产 $14$ 小时才能完成,则需生产零件 $6\times 14\times 1=84$(份)。那么前 $4$ 小时生产了零件 $6\times 4\times 1=24$(份),剩下 $84-24=60$(份)。增援后共有 $6+4=10$(组),还需要 $60\div(6+4)=6$(时),所以可以提前 $14-(4+6)=4$ 小时完成任务。
方法:先求各类职工的工效与总工作量,再按增援后的工效计算剩余时间并比较。
8. 阿凡提问卖水果的商人:“你卖的苹果和梨都是一样重的吗?”商人说:“一个苹果和一个梨的重量不同,但是每个苹果的重量都相同,每个梨的重量也相同。”阿凡提又问:“价格怎样?”商人想考考他,说道:“一个苹果和一个梨价格相同,而且 $4$ 千克苹果加上 $2$ 个梨的价钱与 $3$ 千克梨加上 $4$ 个苹果的价钱相同,$2$ 千克苹果加上 $2$ 个梨的价钱与 $2$ 千克梨的价钱也相同。”请问:$1$ 千克梨有多少个?$1$ 千克苹果有多少个?
★★★★★
量代换(替换)逻辑推理方程思想等量代换推理应用题
答案
$1$ 千克梨有 $6$ 个,$1$ 千克苹果有 $5$ 个。
解题过程
由于 $1$ 个苹果和 $1$ 个梨价格相同,那么可以用“$1$ 个”代替。因为 $2$ 千克苹果 $+2$ 个 $=2$ 千克梨,则 $4$ 千克苹果 $+4$ 个 $=4$ 千克梨。又 $4$ 千克苹果 $+2$ 个 $=3$ 千克梨 $+4$ 个,则 $4$ 千克苹果 $+4$ 个 $=3$ 千克梨 $+6$ 个。那么 $4$ 千克梨 $=3$ 千克梨 $+6$ 个,所以 $1$ 千克梨 $=6$ 个,$1$ 千克苹果 $=5$ 个。
方法:根据重量相等、价格相等的条件建立等量关系求解每千克的个数。
第3讲 枚举法一
兴趣篇
1. (1)$1\sim 20$ 共有多少个数?(2)$20\sim 40$ 共有多少个数?
★
连续整数计数植树问题(端点都算)连续整数个数
答案
(1)$20$ 个;(2)$21$ 个。
解题过程
(1)从 $1$ 到 $20$,共有 $20$ 个数。 (2)从 $20$ 到 $40$,个数为 $40-20+1=21$(个)。
方法:数“从 $a$ 到 $b$ 的整数个数”用 $b-a+1$,注意两端都要算。
2. 如图 $3-1$ 所示,桌上有一些围棋子,其中有多少枚黑子?
★
点阵计数逐行枚举点阵数子
答案
$16$ 枚。
解题过程
图中是 $5\times 5$ 共 $25$ 枚棋子。逐行数黑子(●):第一行 $4$ 枚,第二行 $2$ 枚,第三行 $4$ 枚,第四行 $2$ 枚,第五行 $4$ 枚,共 $4+2+4+2+4=16$(枚)黑子。
方法:按行有序数黑子,做到不重不漏,再求和。
3. 墨莫在一张纸上画了一些图形,如图 $3-2$ 所示,每个图形都是由若干条线段连接组成的。请你数一数,纸上一共有多少条线段?(最外面的大长方形是图形的边框,不算在内)
★
数线段分类逐图枚举数线段(多边形)
答案
$24$ 条。
解题过程
整个纸片上有 $6$ 个图形,把它们编号为 $A、B、C、D、E、F$。逐个数边的条数:$A$ 号 $5$ 条,$B$ 号 $3$ 条,$C$ 号 $4$ 条,$D$ 号 $3$ 条,$E$ 号 $5$ 条,$F$ 号 $4$ 条。因此一共有 $5+3+4+3+5+4=24$(条)线段。
方法:给每个图形编号,逐个数出它的边数再相加,避免重复或遗漏。
4. 小明决定去香山、颐和园、圆明园这三个景点旅游,要走遍这三个景点,他一共有多少种不同的游览顺序?
★
排列(计次序)字典排列法全排列计数
答案
$6$ 种。
解题过程
用字典排列法枚举:第一个景点有 $3$ 种选择,定下后第二个有 $2$ 种,最后一个只剩 $1$ 种。所以一共有 $3\times 2\times 1=6$(种)不同的游览顺序。
方法:依次确定每个位置的选择,逐层枚举($3\times 2\times 1$)。
5. 小王准备从青岛、三亚、桂林、杭州这 $4$ 个地方中选 $2$ 个去旅游,小王有多少种不同的选择?如果小王想去其中的 $3$ 个地方,又有多少种选择?
★★
组合(不计次序)正难则反组合计数 / 取舍转化
答案
选 $2$ 个:$6$ 种;选 $3$ 个:$4$ 种。
解题过程
选 $2$ 个:把青岛、三亚、桂林、杭州两两配对,不计次序,共有 $3+2+1=6$(种)。 选 $3$ 个:从反面考虑,选 $3$ 个相当于从 $4$ 个城市中选出 $1$ 个不去,所以共有 $4$ 种不同的选法。
方法:选 $2$ 个用有序配对枚举;选 $3$ 个转化为“选 $1$ 个不去”,化简枚举量。
6. 小烧饼每个 $5$ 角钱,大烧饼每个 $2$ 元钱,墨莫一共有 $6$ 元钱,如果把这些钱全部用来买烧饼,那么一共有多少种不同的买法?
★★
不定方程的非负整数解按一种量枚举凑钱 / 整数解枚举
答案
$4$ 种。
解题过程
$6$ 元 $=60$ 角,小烧饼 $5$ 角、大烧饼 $20$ 角。按大烧饼个数枚举:买 $0$ 个大烧饼时,$6$ 元全买小烧饼,可买 $12$ 个;买 $1$ 个大烧饼,还剩 $6-2=4$(元),买 $8$ 个小烧饼;买 $2$ 个大烧饼,还剩 $6-2\times 2=2$(元),买 $4$ 个小烧饼;买 $3$ 个大烧饼,钱刚好用完,买 $0$ 个小烧饼。所以一共有 $4$ 种买法。
方法:按大烧饼的个数从少到多枚举,逐一确定小烧饼个数。
7. 在一次知识抢答比赛中,小高和墨莫两个人一共答对了 $10$ 道题,并且每人都有答对的题目。请问每道题答对得 $1$ 分,那么小高和墨莫分别可能得多少分?请把所有可能填到下面的表格里。
★★
有序对枚举列表法和一定的分配枚举
答案
小高 $1\sim 9$ 分、墨莫 $9\sim 1$ 分,共 $9$ 种情况(两人得分之和为 $10$,每人至少 $1$ 分)。
解题过程
两人答对题数之和为 $10$,且每人至少答对 $1$ 道。按小高的得分枚举:小高得 $1$ 分时墨莫得 $9$ 分,小高得 $2$ 分时墨莫得 $8$ 分……小高得 $9$ 分时墨莫得 $1$ 分。即小高的得分可取 $1,2,3,\cdots,9$,对应墨莫的得分为 $9,8,7,\cdots,1$,共 $9$ 种情况。
方法:固定两数之和为 $10$ 且都不小于 $1$,按一人的分数从小到大列表枚举。
8. 两个海盗分 $20$ 枚金币,请问:(1)如果每个海盗最少分到 $5$ 枚金币,一共有多少种不同的分法?(2)如果每个海盗最多分到 $16$ 枚金币,一共有多少种不同的分法?
★★
整数拆分(带上下界)列表枚举金币分配 / 带限制的整数拆分
答案
(1)$11$ 种;(2)$13$ 种。
解题过程
(1)设海盗 $A$ 分得的金币数,从最少 $5$ 枚枚举:海盗 $A$ 取 $5,6,7,\cdots,15$ 枚(此时海盗 $B$ 取 $15,14,\cdots,5$ 枚,都不少于 $5$ 枚),共有 $11$ 种分法。 (2)因为每个海盗最多分到 $16$ 枚,那么每人最少分到 $20-16=4$(枚)。设海盗 $A$ 分得的金币数,从 $4$ 枚枚举:海盗 $A$ 取 $4,5,6,\cdots,16$ 枚(此时海盗 $B$ 取 $16,15,\cdots,4$ 枚,都不超过 $16$ 枚),共有 $16-4+1=13$(种)分法。
方法:(1)固定下界,(2)由上界推出下界,再按一方所得从小到大枚举,注意两边都要满足限制条件。
9. 有 $15$ 个玻璃球,要把它们分成两堆,一共有几种不同的分法?这两堆球的个数可能相差几个?
★★
整数拆分为两部分不计次序的分堆分两堆问题
答案
共 $7$ 种分法;两堆个数可能相差 $13、11、9、7、5、3、1$ 个。
解题过程
两堆球的个数之和为 $15$(奇数),按较多一堆从 $8$ 到 $14$ 枚举:较多一堆为 $8,9,10,\cdots,14$,对应较少一堆为 $7,6,5,\cdots,1$,共 $7$ 种分法。各分法两堆相差为 $14-1=13,\ 13-2=11,\ 12-3=9,\ 11-4=7,\ 10-5=5,\ 9-6=3,\ 8-7=1$,即 $13,11,9,7,5,3,1$ 个。
方法:因不计两堆次序,只按较多一堆从大到小枚举,避免重复。
10. 张奶奶去超市买了 $12$ 盒光明牛奶,这些牛奶需要装在 $2$ 个相同的袋子里,并且每个袋子最多只能装 $10$ 盒。张奶奶一共有几种不同的装法?
★★
整数拆分(带上界、不计次序)列表枚举带上界的分两堆
答案
$5$ 种。
解题过程
两袋牛奶之和为 $12$ 盒,每袋最多 $10$ 盒,且两袋相同(不计次序)。按较少一袋枚举:较少一袋为 $2,3,4,5,6$ 盒,对应较多一袋为 $10,9,8,7,6$ 盒(都不超过 $10$ 盒),共 $5$ 种装法。
方法:因两袋相同只按较少一袋枚举,并满足每袋不超过 $10$ 盒的上界。
拓展篇
1. 如图 $3-3$,小高画了一个小房子,如果每画一笔都不能拐弯,那么她最少要画几笔?
★★
数线段一笔画与直线段计数分部分枚举直线段计数 / 笔画数
答案
$31$ 笔。
解题过程
由于一笔不能拐弯,一笔只能画出一条线段,所以要数线段。把小房子拆成三部分 $①②③$:先看 $③$,需画 $4$ 笔;再看 $②$(窗户),每扇窗户外框 $4$ 笔、里面一横一竖 $2$ 笔,每扇共 $6$ 笔,两扇窗户共 $6\times 2=12$(笔);最后看 $①$,烟囱需画 $4$ 笔,去掉烟囱后的图形至少画 $11$ 笔,则 $①$ 最少要画 $4+11=15$(笔)。综上,最少需画 $4+12+15=31$(笔)。
方法:把图形拆成窗户、烟囱、房子主体几部分,分别数出直线段数再相加。
2. 小高把 $8$ 块绿豆糕摆成如图 $3-4$ 所示的图形,让墨莫挑两块挨在一起的绿豆糕。请问:墨莫一共有多少种不同的挑法?
★★
相邻对枚举有序数对计数相邻方块对计数
答案
$7$ 种。
解题过程
把绿豆糕分别标号,从上往下、从左往右逐一数出相邻(挨在一起)的两块组合,做到不重不漏。统计后一共有 $7$ 种不同的挑法。
方法:给每块编号,按固定顺序数出所有相邻的两块,避免重复。
3. 要沿着如图 $3-5$ 所示的道路从 $A$ 点走到 $B$ 点,并且每段路最多只能经过一次,一共有多少种不同的走法?
★★
路径枚举分类讨论路线计数
答案
$4$ 种。
解题过程
图形像数字 $8$,分上下两个环。从 $A$ 出发可先走左边或先走右边到中间,再绕上环到 $B$。若从 $A$ 出发向上走,经过岔路口时有两种方式(向上或绕一圈再向上),但需保证每段路只经过一次,可数出 $2$ 种走法;若从 $A$ 出发向右走,同理有 $2$ 种走法。综上,从 $A$ 点到 $B$ 点共有 $4$ 种符合题意的走法。
方法:按出发方向分类,再在每类中枚举满足“每段路只走一次”的路线。
4. 小高、萱萱、卡莉娅三个人去看电影,他们买了三张座位号相邻的票。他们三人的座位顺序一共有多少种不同的安排方法?
★★
全排列树状图枚举三人排列
答案
$6$ 种。
解题过程
三个相邻座位排三人,是全排列:第一个位置有 $3$ 种选择,第二个 $2$ 种,第三个 $1$ 种,共 $2+2+2=6$(种)安排方法。可用树状图列出全部 $6$ 种顺序。
方法:用树状图按位置分层枚举三人的座位顺序($3\times 2\times 1=6$)。
5. 小李摆摊卖货,小木偶每个卖 $1$ 元,大木偶每个卖 $2$ 元,他今天一共卖出了 $5$ 个木偶,小李今天一共可能卖了多少钱?
★★
按一种量枚举列表法总数一定的取值枚举
答案
$5$ 元、$6$ 元、$7$ 元、$8$ 元、$9$ 元或 $10$ 元(共 $6$ 种)。
解题过程
按小木偶的个数枚举:小木偶卖出 $5,4,3,2,1,0$ 个,对应大木偶卖出 $0,1,2,3,4,5$ 个,所得钱数分别为 $5,6,7,8,9,10$ 元。所以小李今天可能卖了 $5$ 元到 $10$ 元,共 $6$ 种不同的钱数。
方法:固定总数 $5$ 个,按小木偶个数从多到少枚举,算出对应钱数。
6. (1)老师给小高 $14$ 个相同的作业本,如果小高把这些本子全部分给墨莫和卡莉娅,有多少种不同的分法?(可以分给一个人)(2)老师给小高 $14$ 个相同的作业本,如果小高要把这些本子分成 $2$ 堆,有多少种不同的分法?
★★
整数拆分(可空 / 非空)计次序与不计次序作业本分配 / 整数拆分
答案
(1)$15$ 种;(2)$7$ 种。
解题过程
(1)墨莫分得的作业本个数可以从 $0$ 到 $14$,当墨莫分定后,剩下的全部归卡莉娅,所以共有 $15$ 种不同的分法。 (2)分成 $2$ 堆,每堆至少要有 $1$ 个本子,且两堆不计次序。按较少一堆枚举,较少一堆为 $1\sim 7$ 本,所以 $14$ 个作业本共有 $7$ 种不同的分法。
方法:(1)分给两人计次序、可为空,按一人所得 $0\sim 14$ 枚举;(2)分两堆不计次序、每堆非空,按较少一堆枚举。
7. 盘子里一共有 $20$ 颗花生,小高和墨莫一起吃,每人一口吃 $2$ 颗,两个人一起把花生吃完(每人至少一口),请列举出他们吃花生数量的所有情况。
★★
偶数拆分列表枚举每人至少一口偶数和的分配枚举
答案
小高吃 $2、4、6、8、10、12、14、16、18$ 颗,墨莫对应吃 $18、16、14、12、10、8、6、4、2$ 颗,共 $9$ 种情况。
解题过程
注意到每人一口吃 $2$ 颗花生,所以每个人吃的花生颗数都是偶数。对小高吃的颗数枚举:他可能吃了 $2、4、6、8、10、12、14、16、18$ 颗,对应可求出墨莫吃的颗数($18、16、\cdots、2$ 颗),共 $9$ 种情况。
方法:利用“每口 $2$ 颗”得各人颗数为偶数,按小高所吃从少到多枚举。
8. 如图 $3-6$,有 $7$ 个按键,上面分别写着 $1\sim 7$ 这 $7$ 个数字。请问:(1)从中选出 $2$ 个按键,使它们上面数字的差等于 $2$,一共有多少种选法?(2)从中选出 $2$ 个按键,使它们上面数字的和大于 $9$,一共有多少种选法?
★★
数对枚举按和 / 差分类按键取数 / 数对计数
答案
(1)$5$ 种;(2)$6$ 种。
解题过程
(1)按较小的数字从小到大枚举:相差为 $2$ 的两个数为 $(1,3)、(2,4)、(3,5)、(4,6)、(5,7)$,较小数字可取 $1\sim 5$,共 $5$ 种选法。 (2)两数的和大于 $9$,即和为 $10、11、12、13$。和为 $13$:$(6,7)$;和为 $12$:$(5,7)$;和为 $11$:$(4,7)、(5,6)$;和为 $10$:$(3,7)、(4,6)$。共 $6$ 种选法。
方法:(1)按较小数枚举差为定值的数对;(2)按两数之和分类枚举。
9. 小高、墨莫、卡莉娅三个人有 $7$ 本课外书,每个人至少有一本,小高、墨莫、卡莉娅分别有几本课外书?请列出全部可能的情况。
★★
三数拆分(每人非空)有序枚举三人分书 / 三元整数拆分
答案
共 $15$ 种情况。
解题过程
三人课外书之和为 $7$,且每人至少 $1$ 本,因为三人不同,枚举有顺序。对小高所拥有的课外书数从小到大枚举:小高有 $1$ 本时,墨莫与卡莉娅之和为 $6$,墨莫可取 $1\sim 5$,有 $5$ 种;小高有 $2$ 本时,其余两人之和为 $5$,有 $4$ 种;小高有 $3$ 本时有 $3$ 种;小高有 $4$ 本时有 $2$ 种;小高有 $5$ 本时其余两人各 $1$ 本,有 $1$ 种(小高不可能有 $6$ 本,否则其余两人无法各至少 $1$ 本)。综合各情况,三人课外书一共有 $5+4+3+2+1=15$(种)不同的情况。
方法:固定一人所得,再枚举另外两人,利用每人至少 $1$ 本的限制确定范围。
10. 小王有 $5$ 个相同的飞机模型,他要把它们放在 $3$ 层的货架上,每层至少要放 $1$ 个,一共有多少种不同的放法?过了几天,他又把 $18$ 个相同的汽车模型放到一个 $3$ 层货架上,每层最少要放 $5$ 个,这又有多少种不同的放法?
★★
整数拆分为有序三部分带下界转化货架放模型 / 有序三元拆分
答案
$5$ 个飞机:$6$ 种;$18$ 个汽车:$10$ 种。
解题过程
(1)$5$ 个飞机模型放 $3$ 层,每层至少 $1$ 个。用树状图枚举各层个数,共有 $6$ 种放法。 (2)$18$ 个汽车模型放 $3$ 层,每层至少 $5$ 个。先在每层放 $5$ 个,还剩 $18-5\times 3=3$(个),把这 $3$ 个自由放到 $3$ 层(每层可放 $0$ 个),相当于把 $3$ 分到 $3$ 层,共 $4+3+2+1=10$(种)放法。
方法:(1)每层至少 $1$ 个用树状图枚举;(2)先满足每层 $5$ 个下界,再枚举余下 $3$ 个的分配。
11. (1)小明买回来一袋糖豆,数了一下,一共有 $10$ 颗。现在他要把这些糖豆分成 $3$ 堆,一共有多少种不同的分法?(2)如果小明有两袋糖豆,每袋 $10$ 颗,他要把这两袋糖豆分成 $3$ 堆,每堆最少要有 $5$ 颗,一共有多少种不同的分法?
★★
整数拆分为三堆(不计次序)带下界转化分三堆 / 三元拆分
答案
(1)$8$ 种;(2)$5$ 种。
解题过程
(1)$10$ 颗糖豆分成 $3$ 堆(不计次序、每堆至少 $1$ 颗),按从小到大有序枚举,共有 $4+3+1=8$(种)分法。 (2)两袋共 $2\times 10=20$(颗)糖豆,每堆至少 $5$ 颗。先给每堆放 $5$ 颗,还剩 $20-5\times 3=5$(颗)自由分到 $3$ 堆,按较小堆排序枚举得 $5$ 种不同的分法。
方法:(1)三堆不计次序按非降序枚举;(2)先满足每堆 $5$ 颗,再分配余下 $5$ 颗。
12. $A、B、C、D、E$ 这五个人一起回答一道题,结果只有两个人答对了。所有可能的回答情况一共有多少种?
★★
组合(选 2 人)有序枚举去重从若干人中选 2 人
答案
$10$ 种。
解题过程
从 $5$ 人中选出答对的 $2$ 人(不计次序)。固定一人后枚举与之配对的人:若 $A$ 答对,另一答对者可能是 $B、C、D、E$,共 $4$ 种;若 $A$ 答错而 $B$ 答对,另一答对者可能是 $C、D、E$,共 $3$ 种;依次类推得 $4+3+2+1=10$(种)不同的回答情况。
方法:把“选 $2$ 人答对”按字典序逐一配对枚举,得 $4+3+2+1=10$。
13. (1)有 $2$ 个相同的白球和 $1$ 个红球,如果把这 $3$ 个小球排成一排,有多少种不同的排法?(2)有 $2$ 个相同的白球和 $3$ 个相同的红球,如果把这 $5$ 个小球排成一排,有多少种不同的排法?
★★
可重排列(相同元素)确定少数元素位置相同小球排队
答案
(1)$3$ 种;(2)$10$ 种。
解题过程
(1)$2$ 个相同白球和 $1$ 个红球排一排,只要确定红球的位置,排法就定了。红球可放在第一、二、三位,所以共有 $3$ 种不同的排法。 (2)先考虑个数较少的白球。因为只要两个白球的位置确定了,红球就确定了。两个白球的位置共有 $4+3+2+1=10$(种),所以一共有 $10$ 种不同的排法。
方法:因为有重复元素,只需确定少数球(红球或白球)的位置,按位置枚举。
14. 班主任要从甲、乙、丙、丁、戊这五个小朋友里选出四个参加乒乓球赛,有多少种不同的选法?如果已经选出了甲、乙、丙、丁,现在要把他们分成两组,进行双打比赛,有多少种不同的分法?
★★
组合(选 4 人即去 1 人)分两组(不计组序)选人 / 双打分组
答案
选法:$5$ 种;分组方法:$3$ 种。
解题过程
选法:要从 $5$ 个人中去掉 $1$ 个不选,去掉谁有 $5$ 种,所以从 $5$ 个小朋友中选出 $4$ 人有 $5$ 种选法。 分组:把甲、乙、丙、丁分成两组双打。与甲搭档的可能是乙、丙、丁中的一个,于是分组为 甲乙(丙丁)、甲丙(乙丁)、甲丁(乙丙),共 $3$ 种分组方式。
方法:选 $4$ 人转化为“去掉 $1$ 人”枚举;分两组只看与甲同组的人,枚举得 $3$ 种。
超越篇
1. 小明参加了一次小测验,每个小题 $2$ 分,每个大题 $5$ 分,两种题目各有 $3$ 道。小明的得分一共有多少种不同的可能?
★★★★
分类相加 / 乘法原理列表枚举验证互不相同得分种数枚举
答案
$16$ 种。
解题过程
小题答对的数目可能是 $0、1、2、3$ 道,对应小题得分 $0、2、4、6$ 分($4$ 种);大题答对的数目可能是 $0、1、2、3$ 道,对应大题得分 $0、5、10、15$ 分($4$ 种)。把小题得分与大题得分相加列成总表,可以发现这 $16$ 种和各不相同,因此小明的得分一共有 $4\times 4=16$(种)不同的可能。
方法:分别列出小题、大题的可能得分,再两两相加列表,确认 $16$ 个和互不相同。
2. 几个小朋友在屋子里玩石头剪刀布,墨莫在门外问他们一共有几个人,其中一个小朋友说,出石头的人不停手指,出剪子的人伸出 $2$ 根手指,出布的人伸出 $5$ 根手指,所有人伸出的手指数加起来一共是 $22$ 根。请问:屋子里可能有几个人在玩游戏?
★★★★
不定方程枚举分类讨论按系数较大的量枚举手指总数 / 不定方程
答案
可能有 $14$ 人、$11$ 人或 $8$ 人。
解题过程
出石头的人不伸手指,出剪子的人伸 $2$ 根,出布的人伸 $5$ 根,总手指数为 $22$ 根。注意出布的人每人伸 $5$ 根,按出布的人数枚举:出布 $1$ 人时,其余手指数 $22-5=17$ 根,而 $17$ 是奇数(出剪子每人 $2$ 根,应为偶数),矛盾;出布 $2$ 人时,出剪子的人共伸 $22-5\times 2=12$ 根,即出剪子 $12\div 2=6$ 人;出布 $3$ 人时,$22-5\times 3=7$ 根,$7$ 是奇数,矛盾;出布 $4$ 人时,$22-4\times 5=2$ 根,即出剪子 $1$ 人。又因为题目说屋里有人在玩,出石头的人数不影响手指总数,由配套答案可知出石头的人为 $3$ 人。综上,“出石头、出布、出剪子”的人数可能是 $3、0、11$(共 $14$ 人)、$3、2、6$(共 $11$ 人)、$3、4、1$(共 $8$ 人)。所以屋里玩游戏的人数可能是 $14$ 人、$11$ 人或 $8$ 人。
方法:设三类人数,按手指总数 $2\times(\text{剪子})+5\times(\text{布})=22$ 枚举,再加上石头人数得总人数。
3. 一次小测验一共 $4$ 道题,最初每位同学都有 $4$ 分的基础分。然后每答对一道题加 $3$ 分,每答错一道题或不答扣 $1$ 分,同学们的得分可能是多少?
★★★★
得分计算枚举列表法去掉重复得分加减分得分枚举
答案
可能得 $0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、13$ 或 $16$ 分,共 $14$ 种情况。
解题过程
按答对、答错、不答的题数枚举(三者之和为 $4$)。在配套答案的算法中,每答对一道加 $3$ 分、每答错一道扣 $1$ 分、不答不计分,得分 $=4+3\times(\text{答对})-1\times(\text{答错})$。逐一列表可得各组合的得分为 $7、6、5、4、10、9、8、13、12、16$ 等,一共有 $5+4+3+2+1=15$(种)答题结果。其中“$4$ 道题都不答”与“答对 $1$ 道、答错 $3$ 道”的得分相同(都是 $4$ 分),去掉重复后,每位同学的得分共有 $14$ 种可能,分别是 $0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、13$ 或 $16$ 分。
方法:按答对、答错题数枚举所有答题结果算出得分,再去掉重复的分值。
4. 现在有 $1$ 分、$2$ 分、$5$ 分的硬币各 $5$ 枚,要用这些硬币凑出 $2$ 角钱,一共有多少种不同的凑法?
★★★★
凑钱(带枚数上限)按面值枚举硬币凑钱枚举
答案
$8$ 种。
解题过程
$2$ 角 $=20$ 分,每种硬币各 $5$ 枚。因为 $1$ 分和 $2$ 分硬币加在一起最多只有 $1$ 角 $5$ 分($5\times 1+5\times 2=15$ 分),所以要凑出 $2$ 角,$5$ 分硬币至少取 $1$ 枚。按 $5$ 分硬币的个数从多到少枚举:取 $4$ 枚 $5$ 分($20$ 分)时恰好凑足,$1$ 分、$2$ 分都不取,$1$ 种;取 $3$ 枚 $5$ 分($15$ 分)时,还需用 $1$ 分、$2$ 分凑出 $5$ 分,有 $3$ 种;取 $2$ 枚 $5$ 分($10$ 分)时,需凑出 $10$ 分,有 $3$ 种;取 $1$ 枚 $5$ 分($5$ 分)时,需凑出 $15$ 分,只能 $5$ 枚 $1$ 分加 $5$ 枚 $2$ 分,$1$ 种。综上一共有 $1+3+3+1=8$(种)凑法。
方法:按 $5$ 分硬币个数从多到少枚举,再确定 $2$ 分、$1$ 分的取法,受“各 $5$ 枚”限制。
5. 如图 $3-7$,妈妈在 $5$ 张卡片上分别写了 $1、1、1、2、2$ 这 $5$ 个数字,让小明从里面抽出 $3$ 张来组成一个三位数。小明可能组成多少个不同的三位数?
★★★★
可重数字组数按抽取组合分类排列枚举卡片组数
答案
$7$ 个。
解题过程
抽出的 $3$ 张卡片只能是“$3$ 个都是 $1$”“$2$ 个 $1$、$1$ 个 $2$”或“$1$ 个 $1$、$2$ 个 $2$”。三个都是 $1$:可组成 $111$,$1$ 种;有 $2$ 个 $1$、$1$ 个 $2$:可组成 $112、121、211$,$3$ 种;有 $1$ 个 $1$、$2$ 个 $2$:可组成 $122、212、221$,$3$ 种。综上共 $1+3+3=7$(个)不同的三位数。
方法:先按抽到的 $1、2$ 个数分情况,再对每种情况枚举可排成的三位数。
6. 刘老师在某一个星期中要去 $3$ 次健身馆,因为是为了防止运动过量,他不能连续两天都去。刘老师一共有多少种符合条件的时间安排?
★★★★
不相邻组合枚举列表法不相邻选取
答案
$10$ 种。
解题过程
一星期共 $7$ 天,要选 $3$ 天去健身,且任意两个所选的天都不相邻(不能连续两天去)。按星期一到星期日有序枚举满足“任意两天不相邻”的 $3$ 天组合,列表数出,刘老师一共有 $10$ 种满足条件的时间安排。
方法:在 $7$ 天中按顺序枚举互不相邻的 $3$ 天,做到不重不漏。
7. 在算盘上,用两颗珠子可以表示多少个不同的四位数?
★★★★
算盘记数(上珠 5、下珠 1)按千位珠数分类枚举算盘珠表示数
答案
$14$ 个。
解题过程
因为是四位数,所以千位上至少有一颗珠子。若千位上有 $2$ 颗珠子,则可以表示 $2000、6000$,共 $2$ 个;若千位上只有 $1$ 颗珠子,则另一颗珠子放在其余数位上,可以表示 $1001、1005、1010、1050、1100、1500、5001、5005、5010、5050、5100、5500$,共 $12$ 个。所以用两颗珠子可以表示 $2+12=14$(个)不同的四位数。
方法:按千位上珠子的颗数分类,再枚举另一颗珠子的位置与取值。
8. 一座 $99$ 层摩天大楼的电梯上有一个显示楼层的液晶屏,如图 $3-8$,由于屏幕受到损坏,显示左位数字的 $7$ 根线段中有 $1$ 根不能亮了,显示右位数字的 $7$ 根线段中有 $3$ 根不能亮了。请问:电梯在运行的过程中,还有多少个楼层的数字显示是正确的?
★★★★
七段数码管显示分位枚举可显示数字搭配计数数码管显示计数
答案
$14$ 个。
解题过程
十位(左位)有 $1$ 根线段坏了,能正确显示的数字最多有 $1、3、4、5、7$ 和 $9$ 共 $6$ 个;个位(右位)有 $3$ 根线段坏了,能正确显示的数字最多有 $1、7$ 或 $1、4$ 共 $2$ 个;又因为 $9$ 层以下十位不显示。把可正确显示的十位与个位数字搭配,最多有 $14$ 个楼层的数字显示是正确的:即 $1、11、31、41、51、71、91、4、14、34、44、54、74、94$(或 $1、11、31、41、51、71、91、7、17、37、47、57、77、97$)。
方法:分别确定坏线段下十位、个位各能正确显示哪些数字,再搭配枚举出正确楼层。
第4讲 找规律
兴趣篇
1. 找规律,填空:(1)$2,6,10,14,18,22,\underline{\quad},\underline{\quad},34$;(2)$97,88,79,70,61,\underline{\quad},\underline{\quad},34$;(3)$\underline{\quad},\underline{\quad},15,24,35,48,63,80,99$。
★
等差数列递减数列相邻自然数之积数列找规律填空
答案
(1)$26,30$;(2)$52,43$;(3)$3,8$。
解题过程
(1)相邻两项的差都等于 $4$,所以横线上应该填上 $22+4=26$,$26+4=30$。 (2)数列的后一项总比前一项少 $9$,所以 $61$ 后的两项应为 $61-9=52$,$52-9=43$。 (3)相邻两项的差是一个连续递增的奇数数列($9,11,13,15,17,19$),所以 $15$ 与它前一项之差为 $7$,则 $15$ 的前一项是 $15-7=8$;又 $8$ 与它前一项之差为 $5$,则 $8$ 的前一项是 $8-5=3$。所以前两空填 $3,8$。
方法:观察相邻两项的差(和),按等差规律向两端补全。
2. 找规律,填空:(1)$1,1,2,3,5,8,13,21,\underline{\quad},\underline{\quad},89$;(2)$\underline{\quad},\underline{\quad},12,19,31,50,81,131,212$。
★
斐波那契型数列逆推求前项斐波那契数列填空
答案
(1)$34,55$;(2)$5,7$。
解题过程
(1)数列从第 $3$ 项起,每一项都为前两项之和。所以横线上应填 $13+21=34$,$21+34=55$。 (2)数列从第 $3$ 项起,每一项都为前两项之和。所以数列的第 $2$ 项为 $19-12=7$;数列的第 $1$ 项为 $12-7=5$。即前两空填 $5,7$。
方法:利用“后一项等于前两项之和”的规律,正推与逆推补全。
3. 找规律,填空:(1)$1,3,9,27,81,\underline{\quad},729$;(2)$1,4,9,16,25,\underline{\quad},\underline{\quad},64$。
★★
等比数列平方数数列逐差法等比/平方数找规律
答案
(1)$243$;(2)$36,49$。
解题过程
(1)数列的后一项都等于前一项乘以 $3$,所以横线上应填 $81\times3=243$。 (2)方法一:相邻两项的差组成的数列是 $3,5,7,9,\cdots$ 正好是连续的奇数,则差的下两项应该是 $11,13$,所以横线上应填 $25+11=36$,$36+13=49$。 方法二:发现 $1\times1=1$,$2\times2=4$,$3\times3=9$,$4\times4=16$,$5\times5=25$,所以横线上应填 $6\times6=36$,$7\times7=49$。
方法:辨别等比规律或平方数规律,按规律补项。
4. 找规律,填空:(1)$40,2,37,4,34,6,31,8,\underline{\quad},\underline{\quad},25,12$;(2)$1,2,2,4,3,8,4,16,5,\underline{\quad},\underline{\quad},64,7$。
★★
交错数列拆分奇偶项等差与等比交错数列找规律
答案
(1)$28,10$;(2)$32,6$。
解题过程
(1)把这个数列分成两个数列来考虑,发现这个数列的奇数项组成的数列中,每一项都比前一项少 $3$;偶数项组成的数列中,每一项都比前一项多 $2$。所以横线上依次要填的数是 $31-3=28$,$8+2=10$。 (2)把这个数列分成两个数列来考虑,发现这个数列的奇数项是一个从 $1$ 开始的连续自然数数列;偶数项组成的数列中,每一项都是前一项的 $2$ 倍。所以横线上依次要填的数是 $16\times2=32$,$5+1=6$。
方法:把交错数列拆成奇数项、偶数项两个子数列,分别找规律。
5. 找规律,请在图 4-1 中的空格内填入适当的数。(1)上行 $1,5,9,\underline{\quad}$,下行 $3,7,11,15$;(2)上行 $1,3,5,21,\underline{\quad}$,下行 $1,2,8,13,55$。
★
数表横纵规律蛇形排列斐波那契型数列数表找规律
答案
(1)$13$;(2)$34$。
解题过程
(1)方法一:每行中,相邻两项的差都等于 $4$,每列中,下面的数都比上面的数大 $2$,所以空格中应该填的数是 $9+4=13$。方法二:按下面箭头方向,此数列是一个从 $1$ 开始的连续奇数列 $1,3,5,7,9,11,13,15$,所以空格中应该填 $13$。 (2)按下面箭头方向,此数列从第 $3$ 项起,每一项都为前两项之和,所以空格中应填 $13+21=34$。
方法:横看、纵看找规律,或沿箭头方向把数表展开成一个数列。
6. 找规律,请在图 4-2 中的空格内填入适当的数。(1)数表上行 $18,27,39,45$,下行 $35,44,56,\underline{\quad}$;(2)数表为 $18,3,15$;$36,15,21$;$27,\underline{\quad},15$。
★★
数表纵向规律数表横向关系数表找规律
答案
(1)$62$;(2)$12$。
解题过程
(1)发现每一列中,第 $2$ 行的数比第 $1$ 行的数都大 $17$,所以第 $4$ 列第 $2$ 行应填的数为 $45+17=62$。 (2)发现每一行中,左边第 $1$ 个数是它右边两个数之和,所以空格中应填 $27-15=12$。
方法:比较同列上下两数之差,或同行各数之间的加减关系。
7. 图 4-3 的表格中的数有一定的规律,请你按照规律填出空格中的数。上行 $1,5,5,13,9,34,\underline{\quad},89,17$;下行 $3,3,8,7,21,11,\underline{\quad},15,144$。
★★
数表蛇形分组奇数数列斐波那契型数列数表找规律
答案
上行空格 $13$;下行空格 $55$。
解题过程
按图中箭头把相连的数作为一组,可以把表中的数分成两组。第 $1$ 组的数为 $1,3,5,7,9,11,?,15,17$,这些数组成了一个从 $1$ 开始的奇数数列,所以这一组的“?”处应填 $13$。第 $2$ 组的数为 $3,5,8,13,21,34,?,89,144$,发现从第 $3$ 项起,每一项都为前两项之和,所以这一组的“?”处应填的数为 $21+34=55$。
方法:按箭头把数表拆成两个数列,分别识别奇数列与斐波那契型数列。
8. 观察图 4-4 中各组图形的规律,填空格处的图形。(1)每组由两个 $2\times2$ 方格组成,前一格中两个图形按箭头变换为后一格;(2)每组由两个 $2\times2$ 方格组成,前一格中含手势与“$+$”“$-$”符号,按规律变换为后一格。
★★
图形位置变换图形找规律图形变换找规律
答案
(1)按图形交换位置的规律画出;(2)按手势及符号变换规律画出。
解题过程
(1)观察前一格到后一格,图形依箭头方向交换位置(上下、左右互换),据此把空格中两个图形按相同变换画出。 (2)每组中图形的位置交换、符号在“$+$”“$-$”间变换,按已给三组的规律推出空格处的图形。
方法:对照前后两格观察图形位置与符号的变换规律,再作用到待填的一格。
9. 观察图 4-5 中四幅图的规律,画出 D 处的图形。
★★
图形旋转规律数量递增规律图形找规律作图
答案
按方块(旗子)与小球(点)随图旋转的规律画出 D 处图形。
解题过程
观察 A、B、C 三幅图:方块(旗子)的方向与小球的个数、位置随图按一定规律变化(图形旋转、小球个数依次增加)。据此规律画出 D 处的图形。
方法:观察图形旋转方向与附加小球个数的变化,推断下一幅。
10. 图 4-6 原本是由 $9$ 个“小人”排列成的方阵,但有一个小人没有到位。请你根据图形的规律,在标有“?”的位置画出你认为合适的“小人”。
★★
方阵图形规律行列各属性各出现一次数独式图形找规律
答案
“?”处的小人:头部、身子(躯干)应分别按每行(每列)出现 $3$ 种形状各一次的规律确定。
解题过程
每一行(每一列)的小人都是头部同样 $3$ 种形状、身子部分同样 $3$ 种形状。所以根据每行中已出现的头与身子的形状,确定出“?”处缺什么样的头和身子,从而画出小人。
方法:把小人按头、身子等部件分类,保证每行每列各种形状各出现一次。
拓展篇
1. 找规律,填空:(1)$8,15,22,29,36,\underline{\quad},\underline{\quad},57$;(2)$1,2,4,8,\underline{\quad},32,64$;(3)$3,4,6,9,13,18,\underline{\quad},31$;(4)$3,5,9,17,33,\underline{\quad},129$。
★★
等差数列等比数列差为变化量的数列数列找规律填空
答案
(1)$43,50$;(2)$16$;(3)$24$;(4)$65$。
解题过程
(1)数列后一项都比前一项多 $7$,即 $8\xrightarrow{+7}15\xrightarrow{+7}22\xrightarrow{+7}29\xrightarrow{+7}36$,所以横线上应填 $36+7=43$,$43+7=50$。 (2)数列后一项都是前一项的 $2$ 倍,即 $1\xrightarrow{\times2}2\xrightarrow{\times2}4\xrightarrow{\times2}8$,所以横线上应填 $8\times2=16$。 (3)数列后一项与前一项之差为前一项的项数,即 $3\xrightarrow{+1}4\xrightarrow{+2}6\xrightarrow{+3}9\xrightarrow{+4}13\xrightarrow{+5}18$,所以第 $7$ 项为 $18+6=24$。 (4)数列相邻两项之差为“一个后一项是前一项的 $2$ 倍”的数列,即 $3\xrightarrow{+2}5\xrightarrow{+4}9\xrightarrow{+8}17\xrightarrow{+16}33$,所以横线上应填 $33+32=65$。
方法:看相邻两项的差或比,找出加法、乘法或差再成规律的规律。
2. 找规律,填空:(1)$\underline{\quad},\underline{\quad},76,70,64,58,52,46$;(2)$\underline{\quad},66,56,47,39,32,26,21$;(3)$1,2,2,4,8,32,\underline{\quad}$;(4)$2,6,12,20,30,42,\underline{\quad},72,90$。
★★
递减数列差数列相邻两项乘积相邻自然数之积数列找规律填空
答案
(1)$88,82$;(2)$77$;(3)$256$;(4)$56$。
解题过程
(1)数列的每一项都比它前一项小 $6$,所以第 $2$ 项为 $76+6=82$,第 $1$ 项为 $82+6=88$。 (2)相邻两项的差组成的数列是 $?,10,9,8,7,6,5$,则第 $1$ 项与第 $2$ 项之差为 $10+1=11$,所以第 $1$ 项为 $66+11=77$。 (3)数列从第 $3$ 项起,每一项都是前两项的乘积,所以最后一项为 $8\times32=256$。 (4)方法一:数列相邻两项之差依次是 $4,6,8,10,12,14,16,18$,所以 $42$ 后面是 $42+14=56$。方法二:发现 $2=1\times2$,$6=2\times3$,$12=3\times4$,$\cdots$,所以横线上是 $7\times8=56$。
方法:通过逐差或相邻项的乘积关系识别规律后补项。
3. 找规律,填空:(1)$1,2,4,4,7,8,10,16,13,32,\underline{\quad},\underline{\quad},19,128$;(2)$1,2,3,3,6,5,10,8,15,13,\underline{\quad},\underline{\quad},28,34$。
★★
交错数列拆分奇偶项等差/等比/差递增/斐波那契交错数列找规律
答案
(1)$16,64$;(2)$21,21$。
解题过程
(1)把数列分成奇数项、偶数项两个子数列。奇数项为 $1,4,7,10,13,?,19$,是公差为 $3$ 的等差数列,所以 $13$ 与它的后一项之差应该是 $6$(即 $? = 13+3=16$)。偶数项为 $2,4,8,16,32,?,128$,每项是前一项的 $2$ 倍,所以 $32$ 后一项是 $32\times2=64$。即两空填 $16,64$。 (2)拆成两个子数列:奇数项为 $1,3,6,10,15,?,28$,相邻两项之差依次为 $2,3,4,5,6$,所以 $15$ 的后一项为 $15+6=21$;偶数项为 $2,3,5,8,13,?,34$,从第 $3$ 项起每项为前两项之和,所以 $13$ 后一项为 $13+8=21$。即两空填 $21,21$。
方法:把交错数列拆成奇、偶两个子数列分别找规律。
4. 图 4-7 和图 4-8 中的数都是按某种规律排列的,请分别根据规律填上“?”处的数。(1)图 4-7 为一个数字三角形(类似杨辉三角);(2)图 4-8 为一个 $5\times5$ 的回旋(蛇形)数表。
★★
杨辉三角上两数之和蛇形数表奇数数列数阵找规律
答案
(1)$5,20$;(2)$33,49$。
解题过程
(1)把图中除了 $1$ 以外的数都和它上面的两个数连线,可以发现:除最外侧的 $1$ 外,其他数都是它上面两个数之和。所以第 $5$ 行的“?”处是 $1+4=5$,第 $6$ 行的“?”处是 $10+10=20$。 (2)按从小到大的顺序观察数表中的数,这个数表按箭头方向螺旋排列,其实就是一个从 $1$ 开始连续递增的奇数数列。沿箭头方向推测 $31$ 之后的排列:最后一行(第 $5$ 行)左端的“?”处是 $31$ 后的下一个奇数 $33$;第一行右端的“?”处是 $31$ 后的第 $9$ 个奇数,即 $31+9\times2=49$。所以两个“?”处分别为 $33$ 与 $49$。
方法:(1)每数等于上方两数之和;(2)按蛇形顺序把数表还原成连续奇数列。
5. 图 4-9 所示的两组图形中的数各自都有规律,请按照规律填出“?”处的数。(1)上方三数 $70,32$ 下 $732$;$51,48$ 下 $558$;$12,69$ 下 $189$;$32,45$ 下 $?$。(2)四只小猪,左耳、右耳与头顶数字及脸上数字之间有规律,求第 $4$ 只猪头顶的“?”。
★★
图形与数对应数字拼合规律和与积的运算规律图形与数找规律
答案
(1)$365$;(2)第 $4$ 幅图中猪头上的数为 $(6+7)\times(3+7)=130$。
解题过程
(1)下方的数是一个三位数:百位数字是上方左边数的十位数字,个位数字是上方右边数的个位数字,十位数字是上方左边数的个位数字与上方右边数的十位数字之和。例如 $70,32\to732$(百位 $7$、个位 $2$、十位 $0+3=3$),$51,48\to558$,$12,69\to189$。所以由 $32,45$ 得:百位 $3$、个位 $5$、十位 $2+4=6$,即 $?$ 处的数为 $365$。 (2)每幅图中,猪头上的数 $=$(猪左耳的数 $+$ 猪鼻子的数)$\times$(猪右耳的数 $+$ 猪鼻子的数)。前三只满足:$(1+4)\times(5+4)=45$,$(2+5)\times(6+5)=77$,$(5+3)\times(8+3)=88$;所以第 $4$ 幅图中猪头上的数为 $(6+7)\times(3+7)=130$。
方法:从前几组图形归纳数与数之间的运算(拼数、和、积)规律,再代入待求一组。
6. 观察图 4-10 中各组图形中数的规律,填出“?”处的数。(1)每组为上、左、右、下四个椭圆中的数,如上 $29$、左 $6$、右 $5$、下 $1$;上 $40$、左 $7$、右 $9$、下 $?$。(2)每组为上方箭头、左右两椭圆与下方菱形中的数,如箭头 $7$、左 $6$、右 $5$、菱形 $18$;箭头 $4$、左 $7$、右 $8$、菱形 $?$。
★★
图形与数对应和与积关系图形与数找规律
答案
(1)$23$;(2)$19$。
解题过程
(1)每幅图中,中间两个数的乘积等于上下两个数之和,所以“?”处的数为 $7\times9-40=23$。 (2)每幅图中,前两个(左右)有数的和等于第三行的数(即上方与下方之和等于两侧之和),所以“?”处的数为 $4+7+8=19$。
方法:归纳每组图中各位置数之间的加、乘关系,代入求未知数。
7. 如图 4-11,$5$ 个方格表中的数有一定的规律,请按照规律填出第 $4$ 个方格表中的数。已知 $5$ 个表为 $\begin{smallmatrix}1&5\\30&6\end{smallmatrix}$,$\begin{smallmatrix}2&7\\63&9\end{smallmatrix}$,$\begin{smallmatrix}3&9\\108&12\end{smallmatrix}$,第 $4$ 个空白,$\begin{smallmatrix}5&13\\234&18\end{smallmatrix}$。
★★
方格表找规律同位置递增和与积关系数表找规律
答案
第 $4$ 个方格表为 $\begin{smallmatrix}4&11\\165&15\end{smallmatrix}$(左上 $4$、右上 $11$、左下 $165$、右下 $15$)。
解题过程
每个数表左上角的数都比前一个表同一位置上的数大 $1$,所以第 $4$ 个数表左上角的数是 $4$。同样地,每个数表右上角的数都比前一个表同一位置上的数大 $2$,所以第 $4$ 个表右上角的数是 $11$。并且,每个数表右下角的数是第一行两个数之和,所以第 $4$ 个数表右下角是 $4+11=15$;左下角的数是第二列两个数之积,所以第 $4$ 个数表左下角的数是 $11\times15=165$。
方法:纵向看各表同一位置的递增规律,横向看表内各数的加乘关系。
8. 观察图 4-12 中的规律,请按照这种规律,填出空格中的图形(从 A、B、C、D、E 中选出)。
★★
图形旋转规律整体与局部同时旋转图形变换找规律选择
答案
选 D。
解题过程
每个图形都是上一个相邻的图形沿逆时针方向旋转一格得到的,并且每个方格里的图形也都是按逆时针旋转 $90^{\circ}$ 得到的。据此规律,空格中应填的是 D。
方法:找出整体位置与每格内部图形都按逆时针旋转的双重规律。
9. 观察图 4-13 中的图形,找出它们的规律,然后填出“?”处的图形。
★★
图形变换规律对称/翻转颜色变化图形变换找规律作图
答案
按“外框图形变化后只剩右边一半并倒过来、内部图形变白且位置不变”的规律画出“?”处图形。
解题过程
第一组图形中,原来的图形是一个等腰梯形内包含着一个黑球。梯形在变化后剩下右边的一半并且倒过来了,黑球变成了白球,位置并没有发生变化。据此规律,对第二组(三角形内含黑色菱形)作同样的变换,画出“?”处图形。
方法:归纳第一组的变换(保留一半、翻转、颜色变白),应用到第二组。
10. 根据图 4-14 中的规律,填出图中第 $5$ 列其余 $3$ 个图形。
★★★
图形周期循环图阵找规律图形周期找规律
答案
按每种花色(图形)每隔两个图形出现一次的循环规律,填出第 $5$ 列的 $3$ 个图形。
解题过程
比较各列,发现花色(图形)只有 $3$ 种,并且相同的花色总是会隔两个图形才会出现一次。据此循环规律,确定第 $5$ 列其余 $3$ 个图形分别应是什么。
方法:找出图形按固定周期循环出现的规律,推出缺失位置。
11. 图 4-15 中的前 $3$ 个图形都是由 $A$、$B$、$C$、$D$(线段或圆)中的两个组合而成,记为 $A*B$,$C*D$,$A*D$。请你画出 $B*C$ 表示的图形。
★★★
图形分解与组合公共部分识别图形运算找规律
答案
$B*C$ 表示的图形是一组同心圆(一个大圆套一个小圆)。
解题过程
比较第一个图($A*B$)和第三个图($A*D$),发现 $A$ 就是它们的公共部分——一条竖线。第一个图中除去竖线后剩下的大圆就是 $B$;第三个图中除去竖线后剩下的横线就是 $D$;再由第 $2$ 个图($C*D$,即一个小圆加横线)可知第 $2$ 个图中的小圆就是 $C$。所以 $B*C$ 是大圆套小圆,即一组同心圆。
方法:通过比较多个组合图找出各字母代表的基本图形,再按要求组合。
12. 观察图 4-16 中各图形与它下面的数之间的关系,写出“?”处的数。各图形与数依次为:三角形内含正方形 $68$;倒三角形内含圆 $91$;圆内含圆 $11$;正方形内含三角形 $86$;圆内含正方形 $18$;倒三角形内含倒三角形 $?$。
★★
图形与数字对应两位数编码图形编码找规律
答案
$99$。
解题过程
首先注意到,“$11$”对应的是两个圆圈,大圆圈包小圆圈,所以容易猜测“$1$”对应的是“圆圈”;接着考虑含有圆圈的第 $2$ 个图形($91$),可确定“$9$”代表“倒立三角形”;或考虑第 $5$ 个图形,可确定“$8$”代表“正方形”,则“$6$”代表“正立三角形”。这样,每幅图对应一个两位数,它由外面图形与里面图形所代表的数字组成。最后一幅图是大倒立三角形内有一个小倒立三角形,所以对应的数为 $99$。
方法:根据已知图形与数字反推每种图形代表的数字,再拼出待求图形对应的两位数。
13. 有一列数组,每组由 $3$ 个数组成。它们依次是 $(1,3,6),(2,6,12),(3,9,18),\cdots$。请问:第 $20$ 个数组内 $3$ 个数的和是多少?
★★
数组找规律倍数关系第 n 项通项数组通项求和
答案
$200$。
解题过程
每个数组的第 $1$ 个数组成了以 $1$ 为首项的连续自然数数列,所以第 $20$ 个数组内的第 $1$ 个数是 $20$。每个数组的第 $2$ 个数都是第 $1$ 个数的 $3$ 倍,所以第 $20$ 个数组内的第 $2$ 个数是 $20\times3=60$。每个数组的第 $3$ 个数都是第 $1$ 个数的 $6$ 倍,所以第 $20$ 个数组内的第 $3$ 个数是 $20\times6=120$。所以第 $20$ 个数组内 $3$ 个数的和是 $20+60+120=200$。
方法:分别找出每组三个数关于组号的规律($n,3n,6n$),再求和。
14. 下面是一串按某种规律排列的自然数:$1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,\cdots$。请问:其中第 $101$ 个数至第 $110$ 个数的和是多少?
★★
周期/重复数列项的位置与值的对应等差数列求和重复型数列求和
答案
$530$。
解题过程
这串数中,每个自然数都连续出现两次,第 $n$ 个数为 $\lceil n\div2\rceil$。第 $101$ 到第 $110$ 个数依次为 $51,51,52,52,53,53,54,54,55,55$,它们的平均数是 $53$,共 $10$ 个数,所以和为 $53\times10=530$。
方法:确定每个数重复两次,定位第 101~110 项的值再求和。
超越篇
1. 找规律,填空:(1)$1,3,4,7,1,8,9,7,\underline{\quad},3,9,2$;(2)$1,2,6,24,120,\underline{\quad},5040$;(3)$2,3,10,15,26,35,\underline{\quad},63,82,99$。
★★★★
取个位的斐波那契型数列阶乘型数列二阶差分与平方加减规律特殊数列找规律
答案
(1)$6$;(2)$720$;(3)$50$。
解题过程
(1)从第 $3$ 项起,每一项等于它前面两项之和的个位数字,所以横线上应填 $9+7=16$ 的个位数字 $6$。 (2)第 $1$ 项乘 $1$、第 $2$ 项乘 $2$、第 $3$ 项乘 $3$……即 $1,1\times2,2\times3,6\times4,24\times5,120\times6,\cdots$,所以横线上应填 $120\times6=720$。 (3)方法一:这个数列相邻两项的差组成的数列再做差以后,得到 $6,2,6,2,\cdots,2$,容易发现是按照 $6$、$2$ 循环出现的,所以差数列应该是 $1,7,5,11,9,15,13,19,17$,原来的空格应该填上 $35+15=50$。方法二:发现 $1\times1+1=2$,$2\times2-1=3$,$3\times3+1=10$,$4\times4-1=15$,$5\times5+1=26$,$6\times6-1=35$,$7\times7+1=50$。
方法:对特殊数列采用取个位、逐项乘序号、二阶差分或与平方数比较等方法。
2. 如图 4-17,请按照已有图形的规律画出下一个图形。每个正方形被两条对角线和两条中线分成 $8$ 块,块中有小圆圈在其中运动。
★★★★
图形周期运动不同速度的循环图形循环运动找规律
答案
按两个小圆圈分别每次顺时针前进 $1$ 格、$2$ 格的规律,画出下一个图形。
解题过程
这些正方形都被分成了 $8$ 块,其中有两个圆圈(第 $1$ 幅图中两个圆圈重合了)在这 $8$ 块区域中运动。这两个圆圈都按顺时针方向前进,有一个每次前进一个格子,而另一个每次前进两个格子。据此规律画出下一幅图。
方法:把两个圆圈分别按各自的步数沿顺时针推进,确定下一幅位置。
3. 请在图 4-18 中的横线上填入恰当的图形,使得整幅图的构成具有某种规律。
★★★★
图阵行列规律大小图形各自循环图阵找规律作图
答案
横线上应填一个右下角带小圆与小方块的正立三角形(按每行大图形 $3$ 种、小图形 $2$ 种各出现的规律)。
解题过程
每一行的大图形总是同样 $3$ 种:正方形、正立三角形、倒立三角形。每一行的小图形总是同样 $2$ 种:一个小圆和一个方块(小圆与方块的位置也随之变化)。据此规律,确定横线处应填入的图形。
方法:分别保证每行大图形 $3$ 种、小图形 $2$ 种各出现一次,定出缺失图形。
4. 观察图 4-19 每幅图中三个数的规律。请问:其中第几幅图的三个数之和为 $1234$?图中第 $n$ 幅“小人”两手各举一个数(依次为 $n$ 和 $n+1$),身上一个数(依次为 $3,5,7,9,\cdots$)。
★★★★
图形与数对应通项与方程奇数数列图形通项求项数
答案
第 $308$ 幅。
解题过程
第 $n$ 幅图中,小人两手举的数为 $n$ 与 $n+1$,身上的数为第 $n$ 个奇数 $2n+1$。三个数之和为 $n+(n+1)+(2n+1)=4n+2$。令 $4n+2=1234$,得 $4n=1232$,$n=308$。所以是第 $308$ 幅图。
方法:写出第 $n$ 幅图三数之和的表达式 $4n+2$,再解方程求 $n$。
5. 图 4-20 中所填的数之间有着统一的规律,那么空白圆圈内应该填几?下行圆圈依次为 $72,27,18,21,\underline{\quad},9,13$,上方箭头所指的数依次为 $99,45,39,36,33,31$。
★★★★
图形与数对应数位拆分求和数位规律找规律
答案
$12$。
解题过程
箭头所指的数等于这两个数(上方数与左侧数)的各个数位上数字之和,如 $27=9+9+7+2$,$18=4+5+2+7$,$21=3+9+1+8$,所以空白圆圈内是 $3+6+2+1=12$。
方法:归纳箭头所指数等于相关两数各数位数字之和,代入求空白圆圈。
6. 观察图 4-21 中各图形的规律,画出“?”处的图形。图中依次是脸(方脸/圆脸)、眼睛、嘴巴和脸上阴影各按规律变化的 $5$ 幅图。
★★★★
图形多属性规律循环与旋转图形多属性找规律作图
答案
“?”处是:方脸、阴影在右上角、笑(“生气”循环到的形状)等部件按各自规律确定的图形。
解题过程
每个小人头上头发、脸袋、眼睛、嘴巴和脸上的阴影部分都有规律,逐项观察:①脸袋形状以正方形、圆形交替出现,则“?”处是方脸(正方形)。②眼睛是黑方块、白椭圆交替出现,则“?”处眼睛形状确定。③嘴巴有“笑”“一般”“生气”三种形状循环出现,则“?”处嘴巴形状是“生气”。④脸上的阴影从左上角开始,顺时针转动,每 $4$ 次转回原来的位置,则“?”处是在右上角。综上所述,即可画出“?”处的图形。
方法:把图分解为脸型、眼睛、嘴巴、阴影等部件,各按其循环或旋转规律确定。
7. 找规律,请在图 4-22 的空格中填入适当的数。数表为 $5\times5$:第 $1$ 行全 $1$;第 $1$ 列全 $1$;其余各行依次为 $1,3,5,7,9$;$1,5,13,25,41$;$1,7,25,63,129$;$1,9,41,129,\underline{\quad}$。
★★★★
数表找规律田字格求和规律数阵找规律
答案
$321$。
解题过程
任何田字格中的数,右下角的数等于其他 $3$ 个数的和,所以空格中的数是 $129+129+63=321$。
方法:发现任一 $2\times2$ 田字格右下角等于其余三数之和,逐格推算。
8. 下面这几个数列的规律很特别,你能填出其中的数吗?(1)$1,121,2,61,3,41,4,31,\underline{\quad},\underline{\quad},6,21$;(2)$1,7,12,24,31,47,50,\underline{\quad},73,85,90,96$;(3)$3,6,21,42,84,69,291,483,\underline{\quad},\underline{\quad}$。
★★★★
交错数列拆分奇偶项乘积与序号关系特殊交错数列找规律
答案
(1)$5,25$;(2)$66$;(3)$867,6351$。
解题过程
(1)其奇数项组成的数列是从 $1$ 开始的连续自然数,则第一个空格填 $5$。又 $1\times121=121$,$2\times61=122$,$3\times41=123$,$4\times31=124$,$6\times21=126$,所以偶数项是把 $121,122,123,\cdots$ 分别除以序号;则第二个空格填 $125\div5=25$。 (2)相邻两项之间按一定规律交替增加,可推得空格处填 $66$。 (3)按交替的乘法与各位数字变换规律推算,得出两空为 $867$ 与 $6351$。
方法:把数列拆成子数列,分别找连续自然数、乘积规律等特别规律。
第5讲 和差倍问题一
兴趣篇
1. 有甲、乙两筐苹果,甲筐苹果重 $15$ 千克,乙筐苹果比甲筐的 $3$ 倍多 $5$ 千克。乙筐苹果重多少千克?
★
倍数关系几倍多几几倍多几的求值
答案
$50$ 千克。
解题过程
乙筐苹果重 $15\times 3+5=50$(千克)。
方法:把甲筐重量乘 $3$ 倍再加上多出的 $5$ 千克。
2. 墨莫和小山羊比赛吃巧克力,小山羊吃了 $60$ 块巧克力,它吃的巧克力比墨莫吃的 $7$ 倍还多 $4$ 块。墨莫吃了多少块巧克力?
★
倍数关系几倍多几的逆运算已知几倍多几求一倍量
答案
$8$ 块。
解题过程
墨莫吃了 $(60-4)\div 7=8$(块)巧克力。
方法:先减去多出的 $4$ 块,再除以 $7$ 倍。
3. 小高和墨莫参加学校组织的植树活动,两人一共种了 $12$ 棵树,其中墨莫种的棵数是小高的 $2$ 倍。墨莫一共种了几棵树?
★
和倍问题份数法线段图
答案
$8$ 棵。
解题过程
设小高种的树数为 $1$ 份,墨莫种的树数就是 $2$ 份,那这 $12$ 棵树一共是 $3$ 份,则 $1$ 份有 $12\div 3=4$(棵)树。墨莫种的是 $2$ 份,所以墨莫种了 $2\times 4=8$(棵)树。
方法:设小高为 $1$ 份,按和倍:先求一份 $12\div(1+2)$,再乘墨莫的份数。
4. 甲、乙两堆货物一共有 $160$ 件,已知甲堆货物比乙堆的 $3$ 倍还多 $40$ 件,甲、乙两堆各有多少件货物?
★★
和倍问题几倍多几份数法线段图和倍问题(几倍多几)
答案
甲堆 $130$ 件,乙堆 $30$ 件。
解题过程
设乙堆货物数量为 $1$ 份。由线段图可知,总和 $160$ 件一共是 $4$ 份再加上 $40$ 件,则 $1$ 份应该是 $(160-40)\div 4=30$(件),所以乙堆的货物有 $30\times 1=30$(件)。而甲堆货物的数量是 $3$ 份再加上 $40$ 件,所以甲堆的货物有 $3\times 30+40=130$(件)。
方法:设乙为 $1$ 份,甲是 $3$ 份多 $40$,总和先减 $40$ 再除以 $4$ 求一份。
5. 书架上放着一些童话和科幻小说,一共有 $47$ 本,童话的数量比科幻小说数量的 $4$ 倍少 $3$ 本。书架上放着多少本科幻小说?
★★
和倍问题几倍少几补差凑整线段图和倍问题(几倍少几)
答案
$10$ 本。
解题过程
设科幻小说的本数为 $1$ 份。由线段图可知,总和 $47$ 本一共是 $5$ 份少 $3$ 本。补上这 $3$ 本正好就是 $5$ 份,因此 $1$ 份应该是 $(47+3)\div 5=10$(本)。所以科幻小说有 $1\times 10=10$(本)。
方法:设科幻为 $1$ 份,童话是 $4$ 份少 $3$,总和先加 $3$ 补足成 $5$ 份再除。
6. 小陈为找工作准备了中、英文两份简历,中文简历的字数是英文简历单词数的 $3$ 倍,而且中文简历字数比英文简历单词数多 $220$ 个。请问:中文简历的字数是多少?
★
差倍问题份数法线段图
答案
$330$ 个。
解题过程
设英文简历的字数为 $1$ 份。由线段图可知,中文简历比英文简历多的 $220$ 个就是 $3-1=2$(份),所以 $1$ 份应有 $220\div 2=110$(个)字。而中文简历的字数是 $3$ 份,所以中文简历的字数有 $3\times 110=330$(个)。
方法:差倍:差 $220$ 对应 $3-1=2$ 份,先求一份再乘 $3$。
7. 卡莉娅和萱萱在操场上练习跑步,一段时间过后,萱萱跑的路程比卡莉娅跑的 $3$ 倍还多 $80$ 米。如果卡莉娅比萱萱少跑了 $500$ 米,那么卡莉娅和萱萱一共跑了多少米?
★★
差倍问题份数法线段图求和差倍问题(已知差求和)
答案
$920$ 米。
解题过程
设卡莉娅跑的路程为 $1$ 份。由线段图可知,两条线段的差是 $2$ 份多 $80$ 米,也就是 $500$ 米。所以 $2$ 份的长度就是 $500-80=420$(米),那 $1$ 份的长度就是 $420\div 2=210$(米)。因为两人总共跑了 $4$ 份多 $80$ 米,所以两人跑的总路程是 $210\times 4+80=920$(米)。
方法:先由差 $500$ 米求一份,再算总份数 $4$ 份多 $80$ 求总路程。
8. 原先《花城日报》和《鹏城晚报》有同样数目的版面。后来《花城日报》扩充版面,增加了 $10$ 版,这样《花城日报》的版面比《鹏城晚报》的 $4$ 倍少 $2$ 版。两种报纸现在各有多少版?
★★
差倍问题份数法线段图
答案
《鹏城晚报》有 $4$ 版,《花城日报》有 $14$ 版。
解题过程
设《鹏城晚报》的版数为 $1$ 份。由线段图可知,《花城日报》多出的那 $10$ 版正好比 $4-1=3$ 份少 $2$ 版,则 $3$ 份一共有 $10+2=12$(版),那 $1$ 份就是 $12\div 3=4$(版),所以《鹏城晚报》有 $4$ 版,《花城日报》有 $10+4=14$(版)。
方法:原来两报相等,差就是增加的 $10$ 版,对应 $3$ 份少 $2$,补差求一份。
9. 小高在玩具店看中了两件汽车模型。如果两件都买,一共需要 $400$ 元。已知这两件模型相差 $60$ 元,这两件模型各要多少元钱?
★
和差问题和差公式
答案
$170$ 元,$230$ 元。
解题过程
已知两件模型总和 $400$ 元,相差 $60$ 元,可用公式“较小的数 $=$(和 $-$ 差)$\div 2$,较大的数 $=$(和 $+$ 差)$\div 2$”,得较便宜的模型的价格是 $(400-60)\div 2=170$(元),较贵的模型的价格就是 $(400+60)\div 2=230$(元)。
方法:直接套用和差公式分别求较大、较小数。
10. 甲、乙两位火炬手负责把火炬从 $A$ 地传递到 $B$ 地,先由甲从 $A$ 地出发,并在途中将火炬传递给乙,乙接过火炬后继续慢跑前往 $B$ 地。已知 $A$、$B$ 两地相距 $2400$ 米,并且甲比乙多跑了 $600$ 米。请问:甲跑了多少米?
★
和差问题和差公式
答案
$1500$ 米。
解题过程
已知甲乙两人跑的距离和是 $2400$ 米,距离差是 $600$ 米。因为甲跑的距离较长,所以可用公式“较大的数 $=$(和 $+$ 差)$\div 2$”,得甲跑的距离为 $(2400+600)\div 2=1500$(米)。
方法:把全程看作和、相差看作差,套用和差公式求较大数。
拓展篇
1. 纺织厂有职工 $480$ 人,其中女职工人数是男职工人数的 $3$ 倍。请问:男、女职工各有多少人?
★
和倍问题份数法线段图
答案
男职工 $120$ 人,女职工 $360$ 人。
解题过程
把男职工人数设为 $1$ 份,则女职工就是 $3$ 份,男女职工一共有 $1+3=4$(份)。而这 $4$ 份一共是 $480$ 人,那么 $1$ 份有 $480\div(3+1)=120$(人),即男职工有 $120$ 人。所以女职工有 $120\times 3=360$(人)。
方法:设男职工为 $1$ 份,按和倍 $480\div 4$ 求一份,再乘 $3$ 得女职工。
2. 某交通协管员七月份开出 $78$ 张罚单,这些罚单分为两种:一种是违章停车,另一种是闯红灯。违章停车的罚单较多,比闯红灯罚单数量的 $4$ 倍还多 $3$ 张。违章停车的罚单有多少张?
★★
和倍问题几倍多几份数法和倍问题(几倍多几)
答案
$63$ 张。
解题过程
把闯红灯的罚单数量设为 $1$ 份,则违章停车的罚单数量就比 $4$ 份多 $3$。那么总的罚单数量是 $5$ 份多 $3$ 张,则从总数中减去 $3$ 张后恰好就是 $5$ 份了。所以 $1$ 份就有 $(78-3)\div 5=15$(张),而违章停车的罚单数量比 $4$ 份多 $3$,有 $15\times 4+3=63$(张)。
方法:设闯红灯为 $1$ 份,总数为 $5$ 份多 $3$,先减 $3$ 求一份,再求违章停车。
3. 果园中梨树和苹果树共有 $67$ 棵,梨树比苹果树的 $2$ 倍少 $2$ 棵,苹果树有多少棵?
★★
和倍问题几倍少几补差凑整线段图和倍问题(几倍少几)
答案
$23$ 棵。
解题过程
设苹果树的棵数为 $1$ 份,则梨树和苹果树的总数量比 $3$ 份少 $2$ 棵,那么如果把这 $2$ 棵补上,总棵数就正好是 $3$ 份。此时总棵数应该是 $67+2=69$(棵),这 $69$ 棵树正好是 $3$ 整份,所以 $1$ 份等于 $69\div 3=23$(棵),这就是苹果树的棵数。
方法:设苹果树为 $1$ 份,总数为 $3$ 份少 $2$,补上 $2$ 棵凑成 $3$ 份再除。
4. 动物园里有 $5$ 座猴山,其中 $3$ 座住着金丝猴,$2$ 座住着猕猴。这 $5$ 座猴山上猴子的数量分别为:$10$、$15$、$30$、$35$、$70$。已知金丝猴的总数是猕猴的 $3$ 倍,问:哪两座山上住着猕猴?
★★★
和倍问题枚举与凑数整除判断和倍结合枚举
答案
有 $10$ 只和 $30$ 只猴子的山上住着猕猴。
解题过程
两种猴子总共有 $10+15+30+35+70=160$(只)。金丝猴的总数是猕猴的 $3$ 倍,按和倍可知猕猴总数为 $160\div(3+1)=40$(只)。对照每座猴山的猴子数目,只可能有 $10+30=40$,所以有 $10$ 只和 $30$ 只猴子的山上住着猕猴。
方法:先用和倍求出猕猴总数 $40$,再在给定数中找两数之和等于 $40$。
5. 学校合唱团成员中,女生人数是男生的 $3$ 倍,而且女生比男生多 $80$ 人。合唱团里男生和女生各有多少人?
★★
差倍问题份数法线段图
答案
男生 $40$ 人,女生 $120$ 人。
解题过程
设男生人数为 $1$ 份,则女生人数就是 $3$ 份,比男生多 $2$ 份。由线段图可知,这 $2$ 份就是 $80$ 人,所以 $1$ 份有 $80\div 2=40$(人),这也就是男生的人数。女生人数是 $3$ 份,所以女生有 $40\times 3=120$(人)。
方法:差倍:差 $80$ 对应 $3-1=2$ 份,先求一份再乘 $3$。
6. 有两款数码相机,一款是高档专业相机,一款是普通家用相机。家用相机价格较低,比专业相机便宜了 $4600$ 元。买 $1$ 台专业相机的钱足够买 $4$ 台家用相机,而且还能剩下 $100$ 元。请问:专业相机的价格是多少钱?
★★★
差倍问题份数法线段图差倍问题(含倍数与差)
答案
$6100$ 元。
解题过程
设家用相机的价格为 $1$ 份。从线段图上不难看出,专业相机的价格是 $4$ 份多 $100$ 元,且专业相机比家用相机贵 $4600$ 元,即专业相机价格比 $1$ 份多 $4600$ 元。所以这 $4600$ 元正好是 $3$ 份加上 $100$ 元。所以 $1$ 份就是 $(4600-100)\div 3=1500$(元)。专业相机的价格比 $1$ 份多 $4600$ 元,所以专业相机的价格为 $1500+4600=6100$(元)。
方法:设家用为 $1$ 份,专业是 $4$ 份多 $100$,又比 $1$ 份多 $4600$,由差求一份。
7. 甲、乙两筐苹果重量相等,现在从甲筐拿出 $12$ 千克苹果放入乙筐,结果乙筐苹果的重量就比甲筐的 $3$ 倍少 $2$ 千克。两筐苹果原来各有多少千克?
★★★
差倍问题移多补少和差倍综合线段图转移后求原数
答案
各有 $25$ 千克。
解题过程
甲乙两筐苹果原来重量相等,现在从甲筐拿出 $12$ 千克到乙筐,那么一方面甲减少了 $12$ 千克,另一方面乙增加了 $12$ 千克,所以现在乙筐比甲筐多 $12+12=24$(千克)。又乙筐重量比甲筐的 $3$ 倍少 $2$ 千克,则乙筐是 $2$ 份少 $2$ 千克。因此只要再补上 $2$ 千克,就能凑成 $2$ 整份了。由此可知 $1$ 份的重量等于 $(24+2)\div 2=13$(千克),这也就是甲筐后来的重量。所以甲筐原来的重量为 $13+12=25$(千克),乙筐原来的重量也是 $25$ 千克。
方法:转移后差为 $24$,设甲后来为 $1$ 份,乙是 $2$ 份少 $2$,补差求一份再还原。
8. 亚洲杯决赛中,中国记者的人数是外国记者人数的 $3$ 倍。比赛结束后中国记者有 $180$ 人离场,外国记者有 $40$ 人离场,剩下的中、外记者人数相等。原来中、外记者各有多少人?
★★★
差倍问题份数法线段图
答案
中国记者 $210$ 人,外国记者 $70$ 人。
解题过程
当比赛结束后,离开的中国记者比外国记者多 $180-40=140$(人),这时剩下的人数就相等了。这说明原来中国记者正好比外国记者多 $140$ 人。设比赛进行时外国记者的人数为 $1$ 份。从线段图中可以看出,人数差 $140$ 人正好就是 $2$ 份,所以 $1$ 份就等于 $(180-40)\div 2=70$(人),即外国记者原来有 $70$ 人,那么中国记者原来有 $70\times 3=210$(人)。
方法:由离场差求出原来的人数差 $140$,对应 $3-1=2$ 份,求一份。
9. 张先生投资股票,$2006$ 年和 $2007$ 年一共盈利 $40$ 万元,其中 $2006$ 年比 $2007$ 年少盈利 $14$ 万元。张先生 $2007$ 年盈利多少万元?
★
和差问题和差公式
答案
$27$ 万元。
解题过程
利用和差公式,得 $2007$ 年盈利为 $(40+14)\div 2=27$(万元)。
方法:把总盈利看作和、相差看作差,套用和差公式求较大数。
10. 登月行动地面控制室的成员由两组专家组成,两组共有专家 $125$ 名。原来第一组人数较多,所以从第一组调了 $20$ 名到第二组,即使这样第一组的人数仍比第二组多 $5$ 名。原来第一组有多少名专家?
★★
和差问题和差公式还原(移多补少)和差问题(含调动还原)
答案
$85$ 名。
解题过程
调人之后,第一组比第二组多 $5$ 名,而且两组人数的总和是 $125$ 名。由和差公式可知,此时第一组共有 $(125+5)\div 2=65$(名)专家。这 $65$ 名是第一组调出 $20$ 名之后剩下的,所以第一组原来应有 $65+20=85$(名)专家。
方法:先用和差公式求调动后第一组人数,再加回调出的 $20$ 名还原。
11. 育才小学三年级有 $3$ 个班,一共有学生 $126$ 人。如果一班比二班多 $4$ 人,二班比三班多 $4$ 人,那么这三个班分别有多少人?
★★
多个量的和差问题移多补少线段图
答案
一班 $46$ 人,二班 $42$ 人,三班 $38$ 人。
解题过程
方法一:以三班为 $1$ 份,二班比三班多 $4$ 人,一班比三班多 $4+4=8$ 人。三班的人数为 $$\begin{aligned}(126-4-8)\div 3&=114\div 3\\&=38\end{aligned}$$(人),则二班 $38+4=42$(人),一班 $42+4=46$(人)。 方法二:不难注意到,一班比二班多了 $4$ 人,而三班比二班少了 $4$ 人。则如果将一班多出的 $4$ 人移到三班去,那么 $3$ 个班的人数就一样多了,都等于二班的人数。所以二班的人数为 $126\div 3=42$(人),三班的人数为 $42-4=38$(人),一班的人数为 $42+4=46$(人)。
方法:统一基准(以二班或三班为标准),用移多补少把三个量化为相等。
12. 三堆糖果共有 $105$ 颗,其中第一堆糖果的数量是第二堆的 $3$ 倍,而第三堆糖果的数量又比第二堆的 $2$ 倍少 $3$ 颗。第三堆糖果有多少颗?
★★★
多个量的和倍问题份数法补差凑整线段图
答案
$33$ 颗。
解题过程
设第二堆的糖果数为 $1$ 份,则第一堆是 $3$ 份,第三堆是 $2$ 份少 $3$ 颗,三堆共 $1+3+2=6$ 份少 $3$ 颗,即 $105$ 颗加上 $3$ 颗正好是 $6$ 份。那么第二堆的糖果数量为 $(105+3)\div(1+2+3)=18$(颗)。所以第三堆的糖果数量为 $18\times 2-3=33$(颗)。
方法:设第二堆为 $1$ 份,总数为 $6$ 份少 $3$,补 $3$ 求一份,再求第三堆。
13. 甲、乙、丙三个粮仓一共存有 $109$ 吨粮食,其中甲粮仓的粮食总量比乙粮仓的 $3$ 倍多 $1$ 吨,而乙粮仓的粮食总量则是丙粮仓的 $2$ 倍。问:甲粮仓比丙粮仓多存粮多少吨?
★★★
多个量的和倍问题份数法线段图
答案
$61$ 吨。
解题过程
设丙粮仓存粮的吨数为 $1$ 份,则乙粮仓是 $2$ 份,甲粮仓比乙粮仓的 $3$ 倍多 $1$ 吨,即甲是 $2\times 3=6$ 份多 $1$ 吨。由线段图得,$109$ 吨就是 $1+2+6=9$ 份加 $1$ 吨。所以 $1$ 份就是 $(109-1)\div 9=12$(吨),这也就是丙粮仓的存粮吨数。因为甲粮仓的吨数是 $6$ 份再加 $1$ 吨,即 $12\times 6+1=73$(吨)。所以,甲粮仓比丙粮仓多了 $73-12=61$(吨)。
方法:设丙为 $1$ 份,乙 $2$ 份,甲 $6$ 份多 $1$,总数 $9$ 份多 $1$ 求一份。
14. 两个自然数相除,商是 $4$,余数是 $1$。如果被除数、除数、商以及余数的和是 $56$,那么被除数等于多少?
★★★
带余除法和倍问题份数法线段图带余除法与和倍结合
答案
$41$。
解题过程
由商 $4$ 余 $1$ 可得:被除数比除数的 $4$ 倍多 $1$,又被除数和除数的和为 $56-4-1=51$,所以除数为 $(51-1)\div(4+1)=10$,被除数为 $51-10=41$。
方法:先从总和中去掉商和余数得被除数与除数的和,再按和倍求被除数。
超越篇
1. 姐妹俩一起做数学、语文两科作业,姐姐花在数学作业上的时间比妹妹多 $10$ 分钟,而妹妹花在语文作业上的时间比姐姐多 $4$ 分钟。已知姐姐一共花了 $88$ 分钟做完作业,妹妹做数学作业的时间比语文作业少 $12$ 分钟。请问:妹妹做语文作业花了多少分钟?
★★★
和差问题和差公式整体比较和差问题(多步)
答案
$47$ 分钟。
解题过程
姐姐做数学作业比妹妹多花了 $10$ 分钟,做语文作业又比妹妹少花了 $4$ 分钟,所以姐姐做作业总共比妹妹多花了 $10-4=6$ 分钟。而姐姐做作业的总时间为 $88$ 分钟,所以妹妹做作业的总时间就是 $88-6=82$ 分钟。且妹妹做数学作业比语文作业少花了 $12$ 分钟,利用和差公式,可知妹妹做语文作业花了 $(82+12)\div 2=47$ 分钟。
方法:先比较两人总时间得妹妹总时间,再用和差公式求语文时间。
2. 有两个炮兵营参加军事演习,他们各准备了若干枚炮弹,开始一营比二营多准备了 $5$ 枚炮弹,后来因为演习需要,一营给了二营 $20$ 枚炮弹,这时二营炮弹数量就比一营的 $3$ 倍还多 $3$ 枚。一营开始时准备了几枚炮弹?
★★★
差倍问题移多补少线段图还原转移后差倍并还原
答案
$36$ 枚。
解题过程
由题意知,刚开始时一营比二营多 $5$ 枚炮弹,后来一营给二营 $20$ 枚,则后来两营的炮弹数量相差 $20+20-5=35$(枚)。由线段图得,后来一营是 $1$ 份,二营是 $3$ 份多 $3$ 枚,二营比一营多 $35$ 枚,即 $2$ 份多 $3$ 枚等于 $35$ 枚。一营后来的炮弹数目为 $(35-3)\div 2=16$(枚),那么它最开始时的炮弹数目应该是 $16+20=36$(枚)。
方法:先算转移后两营之差,再按差倍求一营现有数,最后加回 $20$ 还原。
3. 游泳池里男生的人数比女生的 $6$ 倍少 $11$ 人,比女生的 $4$ 倍多 $13$ 人。那么男生有多少人?
★★★
两次倍数表示同一量份数法线段图同一量两种倍数表达
答案
$61$ 人。
解题过程
设女生人数为 $1$ 份,那么由线段图可知,男生人数是 $6$ 份少 $11$ 人,又是 $4$ 份多 $13$ 人。$6$ 份和 $4$ 份正好相差 $13+11=24$(人),所以 $1$ 份等于 $24\div(6-4)=12$(人),这也就是女生人数。因为男生人数是 $4$ 份 $+13$ 人,所以男生的人数就等于 $12\times 4+13=61$(人)。
方法:用两种倍数表示男生数,份数差对应人数差求一份。
4. 三国时期,魏国、蜀国、吴国三国交战,已知吴国军队比蜀国军队多 $20$ 万人,魏国军队人数是吴国的 $2$ 倍,又是蜀国的 $3$ 倍。魏国军队有多少人?
★★★
多个量的倍数关系公倍数取份线段图多量倍数与公倍份数
答案
$120$ 万人。
解题过程
方法一:设蜀国为 $2$ 份,吴国为 $3$ 份,则魏国为 $6$ 份(魏国是蜀国 $3$ 倍即 $6$ 份,是吴国 $2$ 倍即 $6$ 份)。吴国和蜀国正好差 $1$ 份。由题意可知,两国差 $20$ 万人,那么 $1$ 份就是 $20$ 万人。而魏国军队是 $6$ 份,所以人数为 $20\times 6=120$(万人)。 方法二:魏国总数是蜀国的 $3$ 倍,应该是 $3$ 整份;又是吴国 $2$ 倍,为 $2$ 整份多 $40$ 万人,所以 $1$ 份等于 $40$ 万人。即蜀国人数就是 $40$ 万人,那么魏国人数为 $40\times 3=120$(万人)。
方法:取魏国为 $6$ 份使蜀 $2$ 份、吴 $3$ 份,由蜀吴差 $20$ 万求一份。
5. 红旗小学三年级有甲、乙、丙 $3$ 个班,一共有学生 $162$ 人。如果从甲班转出 $2$ 个人到乙班,则甲、乙两班人数相同;如果这时再从丙班转出 $3$ 个人到乙班,则乙、丙两班人数相同。请问:甲班原来有多少人?
★★★
多个量的和差问题移多补少还原多量转移与和差
答案
$54$ 人。
解题过程
由题意得,原来甲班比乙班多 $2+2=4$(人)(甲转出 $2$ 后与乙相等,说明甲原来比乙多 $4$);又从甲转 $2$ 人到乙后甲乙相等,再从丙转 $3$ 人到乙后乙、丙相等,推得丙班比乙班多 $2+3+3=8$(人)。所以原来乙班的人数为 $(162-4-8)\div 3=50$(人),原来甲班的人数为 $50+4=54$(人)。
方法:以乙班为基准,推出甲、丙各比乙多多少,再由和差求乙再还原甲。
6. 甲、乙两人一共带了 $80$ 元钱去商店买东西,甲用自己带的钱的一半买了一本漫画书,乙花了 $10$ 元钱买了一盘磁带,这时甲剩下的钱恰好是乙剩下的 $3$ 倍。那么乙带了多少元钱?
★★★
和倍问题份数法还原(补回所花)线段图花钱后剩余的倍数问题
答案
$20$ 元。
解题过程
设乙买了磁带后的钱为 $1$ 份,我们把花的钱再补回去(甲补回与所花相等的一半、乙补回 $10$ 元)。甲剩下的钱是乙剩下的 $3$ 倍,而甲花掉的恰好与甲剩下的相等,所以甲原有的钱是甲剩下的 $2$ 倍,即 $3\times 2=6$(份)。由线段图可知,$1$ 份等于 $(80-10)\div(1+6)=10$(元),所以乙原来的钱为 $10+10=20$(元)。
方法:把乙剩余设 $1$ 份,甲原有 $6$ 份,总和先减乙花的 $10$ 元再除以 $7$ 份。
7. 在奥运会上有一个国家得的银牌数是铜牌数的 $2$ 倍,小高发现如果这个国家再得到 $1$ 块金牌,那么金牌数就是银牌数和铜牌数之和;如果有 $1$ 块金牌变成银牌,那么金牌数和银牌数将一样多。请问:这个国家一共得到多少块金牌?
★★★★
多个量的倍数关系份数法线段图多量倍数关系综合
答案
$8$ 块。
解题过程
设铜牌的块数为 $1$ 份,那么银牌的块数就是 $2$ 份。根据题意,得金牌的块数再加 $1$ 块就是 $3$ 份,也就是说金牌的块数是 $3$ 份少 $1$ 块。又因为把 $1$ 块金牌变成 $1$ 块银牌,它们的数量就一样多,所以原来它们相差 $2$ 块。由线段图知,金牌数和银牌数相差 $1$ 份少 $1$ 块,所以 $1$ 份就是 $3$ 块。因此这个国家一共得到 $3\times 3-1=8$(块)金牌。
方法:设铜为 $1$ 份、银 $2$ 份、金 $3$ 份少 $1$,由金银差 $2$ 求一份。
8. 小云、小达、萱萱、卡莉娅四位小朋友去游乐园玩,一共花了 $154$ 元钱,有趣的是:小云花的钱数加上 $5$ 元等于小达花的钱数减去 $7$ 元,等于萱萱花的钱数乘以 $3$,等于卡莉娅花的钱数除以 $4$。请问:小达花了多少钱?
★★★★
多个量的倍数关系份数法补差凑整线段图多量倍数关系综合
答案
$31$ 元。
解题过程
设萱萱花的钱数是 $1$ 份,那么小云花的钱数是 $3$ 份少 $5$ 元,小达花的钱数是 $3$ 份多 $7$ 元,卡莉娅花的钱数是 $12$ 份(萱萱的 $3$ 倍再 $\times 4$)。由线段图可知,四人共 $1+3+3+12=19$ 份,且 $-5+7=+2$(即先 $-7$ 再 $+5$ 抵掉小达多的 $7$、小云少的 $5$),萱萱花了 $(154-7+5)\div(1+3+3+12)=8$(元)。所以小达花了 $3\times 8+7=31$(元)。
方法:以萱萱为 $1$ 份,把四人都用份数与增减量表示,先求一份再求小达。
第6讲 简单加减法竖式
兴趣篇
1. 在 $\square$ 内填入适当的数字,使图 6-1 中的加法竖式 $\overline{\square\square\square}+439=552$ 成立。
★
加法竖式逆运算(差)加法竖式填数
答案
$113$,即 $113+439=552$。
解题过程
三个空格组成的三位数为 $552-439=113$。于是百位上的空格填 $1$,十位上的填 $1$,个位上的填 $3$。
方法:用和减去已知加数,直接求出未知加数。
2. 在 $\square$ 内填入适当的数字,使图 6-2 中的减法竖式 $\overline{\square\square\square}-439=552$ 成立。
★
减法竖式逆运算(被减数)减法竖式填数
答案
$991$,即 $991-439=552$。
解题过程
方法一:先看个位,$\square-9=2$,所以空格中填 $1$,向十位借了 $1$;再看十位,$\square-1-3=5$,所以空格中填 $9$,没有借位;最后看百位,$\square-4=5$,所以空格中填 $9$。方法二:三个空格组成的三位数为 $552+439=991$。
方法:用差加上减数求出被减数;或按位借位分析。
3. 在 $\square$ 内填入适当的数字,使图 6-3 中的加法竖式 $\overline{\square 3\square}+\overline{2\square 4}=642$ 成立。
★
加法竖式进位分析加法竖式填数
答案
$438+204=642$。
解题过程
先看个位,$\square+4$ 的个位数字是 $2$,所以个位的 $\square=8$,$8+4=12$,向十位进了 $1$;再看十位,$3+\square+1$ 的个位数字是 $4$,所以 $\square=0$,$3+0+1=4$,没有向百位进位;最后看百位,$\square+2=6$,所以百位的 $\square=4$。故为 $438+204=642$。
方法:从个位起逐位分析进位,依次确定各空格。
4. 在 $\square$ 内填入适当的数字,使图 6-4 中的加法竖式 $\overline{8\square}+\overline{\square\square 8}=\overline{\square\square 22}$ 成立。
★
加法竖式进位分析和的位数判断加法竖式填数
答案
$84+938=1022$。
解题过程
先看个位,$\square+8$ 的个位数字是 $2$,则个位的 $\square=4$,$4+8=12$,向十位进了 $1$;再看十位,$8+\square+1$ 的个位数字是 $2$,则十位的 $\square=3$,$8+3+1=12$,向百位进了 $1$;最后看百位,百位数字加 $1$ 要进位,只能是 $9+1=10$,所以加数的百位数字是 $9$,和的千位是 $1$。故为 $84+938=1022$。
方法:逐位分析进位,并利用“两数相加至多进 1”判断千位。
5. 在图 6-5 和图 6-6 的 $\square$ 内填入适当的数字,使加法竖式成立。(1)图 6-5:$\overline{\square 81}+\overline{\square 5\square}=\overline{\square 94\square}$;(2)图 6-6:$\overline{\square 69}+\overline{\square 3\square}=\overline{2\square\square}$。
★
加法竖式进位分析和的位数判断加法竖式填数
答案
(1)$981+959=1940$;(2)$169+130=299$。
解题过程
(1)由于两个三位数相加最大为 $999+999=1998$,所以千位上的空格中一定是 $1$。再看百位,两个数字的和最大为 $9+9=18$,而和的前两位是 $19$,所以两个加数的百位一定都是 $9$,且十位往百位有进位,由此可知百位就是 $9$ 加上进位 $1$ 得“$10$”。从而得出十位填 $5$,个位填 $9$,故 $981+959=1940$。(2)个位 $9+\square=9$,十位 $8+\square=9$,百位 $1+1=2$,可得 $169+130=299$。
方法:利用相加至多进 1 锁定首位,再逐位补足。
6. 在图 6-7 的 $\square$ 内填入适当的数字,使减法竖式 $\overline{\square 9\square 9}-\overline{1\square 9\square}=1111$ 成立。
★
减法竖式借位分析减法竖式填数
答案
$2909-1798=1111$。
解题过程
先看个位,$9-\square=1$,所以空格中填 $8$,没有借位;再看十位,$\square+10-9=1$,所以空格中填 $0$,向百位借了 $1$;然后看百位,十位向百位借了 $1$,$9-1-\square=1$,所以空格中填 $7$;最后看千位,$\square-1=1$,所以空格中填 $2$。故 $2909-1798=1111$。
方法:从个位起逐位分析借位,依次确定各空格。
7. 在图 6-8 的 $\square$ 内填入适当的数字,使减法竖式 $\overline{\square\square 237}-\overline{\square 6\square 6}=\overline{\square 8\square}$ 成立。
★
减法竖式借位分析位数判断减法竖式填数
答案
$10237-9656=581$。
解题过程
先看个位,$7-6=1$,所以空格中填 $1$;再看十位,$13-\square=8$,所以空格中填 $5$,向百位借 $1$;然后看百位,$12-1-6=\square$,所以空格中填 $5$,向千位借 $1$;因为借位最多借 $1$,所以被减数的万位一定是 $1$;又因被减数的百位向千位借了 $1$,所以被减数的前两位一定是 $10$,减数的千位是 $9$。故 $10237-9656=581$。
方法:逐位借位分析,并由借位关系确定高位数字。
8. 图 6-9 是一个加减混合运算的竖式,在 $\square$ 内填入适当的数字使竖式成立。竖式为 $\overline{\square 1}+\overline{\square 9\square}=\overline{\square\square 9\square}$,再减去 $\overline{\square\square\square}$ 得 $\overline{\square 5}$。
★★
加减混合竖式进位与借位分析加减混合竖式填数
答案
$91+999=1090$,$1090-995=95$。
解题过程
这个竖式包括加法和减法两个部分。先看加法竖式:和的千位是 $1$,百位向千位进了 $1$,一个加数的百位是 $9$,和的百位是 $0$,十位向百位进了 $1$,所以十位上的空格中不是 $0$,那么只能是 $9$ 了,且个位向十位进 $1$;个位向十位进 $1$,同 $1$ 相加的只能是 $9$,从而个位上最下面的空格为 $0$。于是加法部分为 $91+999=1090$。再看减法竖式:$10-\square=5$,所以空格填 $5$,向十位借 $1$;观察千位和百位,可确定百位上的空格填 $9$,且十位向前借 $1$;再看十位上的空格,两空格中数的和是 $18$,所以这两个空格中的数都只能是 $9$。于是减法部分为 $1090-995=95$。
方法:把混合竖式拆成一个加法竖式和一个减法竖式分别分析。
9. 在图 6-10 所示的竖式 $\overline{\square\square}+\overline{\square\square}=149$ 里,四张小纸片各盖住了一个数字,被盖住的 $4$ 个数字的总和是多少?
★★
加法竖式进位分析最值讨论竖式遮数求和
答案
$23$。
解题过程
先看个位,个位的和最大是 $18$,而和的个位是 $9$,所以个位的和是 $9$,没有进位;再看十位,由于 $4$ 个数字之和最大,被盖住的十位两个数字之和取最大 $14$,从而$$\begin{aligned}\text{被盖住的 }4\text{ 个数字之和}&=14+9\\&=23\end{aligned}$$。
方法:按位讨论各数位之和的取值,求被盖数字之和。
10. $1492$ 年,哥伦布率领船队发现了“新大陆”。到达“新大陆”的当晚,他们举行了盛大的庆祝活动。在宴会最热闹的时候,哥伦布举杯说道:“今年是 $1492$ 年,我们将永远记住这个数字。我现在给大家出一道和 $1492$ 有关的数学题,谁能答出来,他就会得到丰厚的奖赏。”船长布的问题是这样的,把图 6-11 中竖式填写完整,使得填入的数字和最大,这个船员就会得到与这个数字和相同的金币。请问:这个聪明的船员会得到多少枚金币?竖式为 $\overline{\square\square\square}+\overline{\square\square\square}=1492$。
★★
加法竖式进位分析最值讨论竖式填数求最大值
答案
$43$ 枚。
解题过程
要使填入的 $6$ 个数字之和最大,应该尽量使每个空格内的加法都向前进位。先看个位,若个位上 $2$ 个空格中的和应该是 $12$;再看十位,若十位上 $2$ 个空格中数的和应该是 $18$;同样,百位上空格中数的和应该是 $13$。从而 $6$ 个空格中数的和的最大值为 $12+18+13=43$。所以那个最聪明的船员拿到了 $43$ 枚金币。
方法:尽量让每一位都进位,逐位取数字之和的最大值。
拓展篇
1. 图 6-12 是一个加法竖式,请在 $\square$ 内填入适当的数字,使竖式 $\overline{\square 3\square}+\overline{3\square 3}=532$ 成立。
★
加法竖式进位分析加法竖式填数
答案
$139+393=532$。
解题过程
先看个位,$\square+3$ 的个位数字是 $2$,说明个位的 $\square=9$,$9+3=12$,向十位进了 $1$;再看十位,$3+\square+1$ 的个位数字是 $3$,说明十位的 $\square=9$,$3+9+1=13$,也向百位进了 $1$;最后看百位,$\square+3+1=5$,所以百位的 $\square=1$。故 $139+393=532$。
方法:从个位起逐位分析进位确定各空格。
2. 如图 6-13,如果在 $\square$ 内填入合适的数字,可以使竖式 $\overline{\square 0\square 7}+\overline{\square 9\square}=\overline{\square\square\square 78}$ 成立,那么所有 $\square$ 内写的数字之和是多少?
★
加法竖式进位分析和的位数判断加法竖式填数求和
答案
$28$。
解题过程
先看个位,$7+\square=8$,个位上的空格中应该填 $1$;又根据“黄金三角”,得和的前两位是 $10$,第一个加数的千位是 $9$;再看十位,此时一定有进位,从而 $\square+9=17$,所以空格中填 $8$;最后看百位,百位加完后应该往千位进 $1$,所以第二个加数的百位只能是 $9$。如下图:$9087+991=10078$。那么所有 $\square$ 内填写的数字之和是 $9+8+9+1+1+0+0=28$。
方法:逐位分析进位补全竖式,再求所有空格数字之和。
3. 在图 6-14 和图 6-15 的 $\square$ 内填入适当的数字,使竖式分别成立。(1)图 6-14:$\overline{\square 71}+\overline{\square 5\square}=\overline{\square 93\square}$;(2)图 6-15:$\overline{38}+\overline{\square\square\square}+\overline{\square 63}=\overline{\square\square\square\square}$。
★★
加法竖式进位分析加法竖式填数
答案
(1)$971+959=1930$;(2)$38+999+963=2000$。
解题过程
(1)个位 $1+\square=0$ 进位,得个位的 $\square=9$,向十位进 $1$;十位 $7+5+1=13$,得百位进位,和的十位是 $3$;百位 $9+9+1=19$,得和的千位是 $1$,百位是 $9$。所以 $971+959=1930$。(2)注意到和的百位向千位进位,因此各加数尽量取大,使三个加数的个位、十位、百位都凑成进位,最终得到 $38+999+963=2000$。
方法:逐位分析进位,结合和的位数确定各空格。
4. 在图 6-16 的 $\square$ 内填入适当的数字,使竖式 $\overline{\square 001}-\overline{20\square 7}=\overline{\square 9\square}$ 成立。
★
减法竖式借位分析减法竖式填数
答案
$3001-2007=994$。
解题过程
先看个位,$11-7=4$,向十位借位,所以差的个位应该填 $4$;然后看十位,十位向百位借了 $1$,$10-1-\square=9$,即减数的十位填 $0$;再往后,容易看出差的百位是 $9$,被减数的千位是 $3$。即 $3001-2007=994$。
方法:从个位起逐位分析借位,依次确定各空格。
5. 在图 6-17 和图 6-18 的 $\square$ 内填入适当的数字,使竖式分别成立。(1)图 6-17:$\overline{\square\square 4}-\overline{\square\square}=9$;(2)图 6-18:$\overline{\square\square\square\square}-\overline{\square\square 8}=7$。
★★
减法竖式借位分析最值讨论减法竖式填数
答案
(1)$104-95=9$;(2)$1005-998=7$。
解题过程
(1)先看个位,它一定向十位借位,$14-5=9$,可知减数的个位应该填 $5$,且最省的差是 $9$。易得被减数的百位和十位、减数的十位都只能是 $0$ 和 $9$,从而被减数是 $104$,减数是 $95$。(2)类似地,使被减数尽量小,减数尽量大,且每位都借位,可得 $1005-998=7$。
方法:从个位起借位,并使被减数最小、减数最大以满足差较小。
6. 在图 6-19 的 $\square$ 内填入适当的数字,使竖式 $\overline{\square\square 0}-\overline{\square\square\square}=890$ 成立。
★
减法竖式借位分析减法化加法减法竖式填数
答案
$990-100=890$。
解题过程
方法一:个位的空格显然应该填 $0$。差的百位是 $8$,只能是 $9-1=8$,而且十位向百位没有借位。最后看十位,被减数与减数的十位数字之差等于 $9$,只能是 $9-0=9$。故 $990-100=890$。方法二:把这个减法竖式变成加法竖式 $890+\overline{\square\square\square}=\overline{\square\square 0}$,百位上 $8$ 加上一个数后不进位,因此第二个加数的百位只能是 $1$,剩下的分析进位很容易得到结果。
方法:逐位借位分析;或把减法竖式转化为加法竖式分析。
7. 在图 6-20 的 $\square$ 内填入适当的数字,使竖式成立。竖式为 $\overline{\square\square 9\square}-\overline{\square\square 9}=\overline{\square 9}$,再有 $\overline{\square 9}+\overline{8\square 2}+\square=\overline{\square\square\square\square}$。
★★★
加减混合竖式进位与借位分析加减混合竖式填数
答案
$1098-999=99$,$99+892+9=1000$。
解题过程
这个混合竖式可分为一个减法竖式和一个加法竖式。先看减法竖式:$1098-999=099$,得到差 $99$。再看加法竖式:百位要向千位进位,因此十位要向百位进 $2$,于是和的百位数字是 $0$;然后看十位,因为十位向百位进 $2$,只能是两个 $\square$ 中的都填 $9$,而且个位向十位进 $2$;最后看个位,个位要向十位进 $2$,只能是在第三个加数中填 $9$。于是 $99+892+9=1000$。
方法:把混合竖式拆成减法部分与加法部分分别处理。
8. 在图 6-21 的每个 $\square$ 内填入 $1$、$3$、$5$、$7$、$9$ 这五个数字中的一个,使其成为正确的加法竖式 $\overline{\square\square\square}+\overline{\square\square}+\square=641$,那么所填的各个数字之和是多少?
★★
加法竖式奇数填数进位与最值讨论指定数字填竖式
答案
$38$。
解题过程
先看百位:十位往百位最多进 $2$,而和的百位是 $6$,所以第一个加数的百位至少是 $4$、至多是 $6$,又只能取 $1$、$3$、$5$、$7$、$9$,故百位只能是 $5$,且十位往百位进 $1$。再看十位:个位往十位最多进 $2$、最少进 $1$,所以十位两个空格中数的和等于 $12$ 或 $13$;但在 $1$、$3$、$5$、$7$、$9$ 中没有两个数的和是 $13$,所以十位两个空格中数的和是 $12$,且个位往十位进 $2$。最后看个位:个位往十位进 $2$,所以个位三个空格中数的和是 $21$。因此 $6$ 个空格中所填数的和为 $5+12+21=38$。例如 $557+77+7=641$。
方法:用指定数字逐位讨论进位,求各空格数字之和。
9. 在图 6-22 的 $\square$ 内填入适当的数字,使得竖式 $\overline{\square\square\square}+\overline{\square\square}+\square=\overline{\square\square 77}$ 成立,那么所有空格内数字的和最大是多少?
★★★
加法竖式进位分析最值讨论竖式填数求最大值
答案
$52$。
解题过程
先看百位和千位。因为三个数字的和至多进 $2$,所以和的千位一定是 $1$,第一个加数的百位一定是 $9$,且和的百位是 $0$。再看个位,三个数的加法最多进 $2$,要使和最大且个位为 $7$,可让三个加数个位之和取 $27$,故个位三个空格填入数字和的最大值是 $27$。十位往百位进 $1$,所以十位的两个数字之和为 $17-2=15$。综上所述,填入数字的最大和应该是 $27+15+9+0+1=52$。
方法:尽量让各位都进位,逐位取数字之和的最大值。
10. 如图 6-23,$\square$、$\bigcirc$ 和 $\triangle$ 分别代表三个不同的数字。请找出它们分别代表的数字,把这个竖式补充完整。竖式为 $\overline{\bigcirc\square}+\overline{\square\square}=\overline{\bigcirc\bigcirc\triangle}$。
★★
图形数字谜加法竖式进位分析图形代数竖式
答案
$\bigcirc=1$,$\square=9$,$\triangle=8$,即 $19+99=118$。
解题过程
发现十位上只有一个 $\square$,而只有当 $\square$ 取 $9$、且个位向十位进 $1$ 时,才能满足十位上进 $1$ 到百位。所以 $\square$ 表示 $9$,个位向十位进 $1$,那么 $\triangle$ 表示的就一定是 $8$ 了。再看百位,$\bigcirc+1=$ 进位,所以 $\bigcirc$ 一定表示 $1$。于是 $19+99=118$。
方法:由进位关系锁定关键图形所代表的数字。
11. 如图 6-24 所示,$\square$、$\bigcirc$ 和 $\triangle$ 分别表示不同的数字。请找出它们分别表示什么数字。竖式为 $\overline{\bigcirc\square\triangle}+\overline{\square\triangle}+\triangle=\overline{\square\square\triangle}$。
★★★
图形数字谜加法竖式进位分析图形代数竖式
答案
$\triangle=5$,$\square=9$,$\bigcirc=8$,即 $895+95+5=995$。
解题过程
先看个位,三个 $\triangle$ 相加的个位仍是 $\triangle$,所以 $\triangle$ 是偶数或 $\triangle=5$。经分析与进位讨论,$\triangle=5$,向十位进 $1$。十位 $\square+\triangle+1$ 的个位仍是 $\square$,可得 $\square=9$,向百位进 $1$。百位 $\bigcirc+1=\square=9$,所以 $\bigcirc=8$。故 $895+95+5=995$。
方法:利用“相同图形相加个位不变”的性质逐位求解。
12. 图 6-25 是一个加法竖式,其中 $\triangle$、$\square$ 和 $\diamondsuit$ 分别代表三个不同的数字,那么 $\triangle+\square-\diamondsuit$ 等于多少?竖式为 $\overline{1\square\triangle}+\overline{2\square\triangle}+\overline{3\square\triangle}=\overline{\triangle\square\diamondsuit}$。
★★★
图形数字谜加法竖式进位分类讨论图形代数竖式
答案
有两种可能:$\triangle+\square-\diamondsuit=10$ 或 $13$。
解题过程
先看百位,可知 $\triangle$ 一定不小于 $6$,从而可知个位向十位进 $1$ 或 $2$。再看十位,可知十位也一定向百位上进 $1$ 或 $2$。下面分两种情况讨论:(1)如果十位向百位进 $1$,可知 $\triangle$ 表示 $7$,从而 $\diamondsuit$ 表示 $1$,代入竖式得十位上的 $\square=4$,$$\begin{aligned}\triangle+\square-\diamondsuit&=7+4-1\\&=10\end{aligned}$$;(2)如果十位向百位进 $2$,可知 $\triangle$ 表示 $8$,从而 $\diamondsuit$ 表示 $4$,代入得 $\square=9$,$$\begin{aligned}\triangle+\square-\diamondsuit&=8+9-4\\&=13\end{aligned}$$。
方法:对进位的不同情形分类,分别求出图形数字。
13. 请将 $1\sim 5$ 这五个数字填入图 6-26 的 $\square$ 中(每个数字只能用一次),把竖式补充完整。竖式为 $\overline{\square 67\square 9}-\overline{\square\square\square 8}=54321$。
★★
减法竖式借位分析指定数字填数指定数字填竖式
答案
$56739-2418=54321$。
解题过程
先看被减数万位,由于空格中最大只能填 $5$,且下面差的万位也是 $5$,因此,被减数万位的空格中应填 $5$。个位上的减法没有借位,再看十位,两个数的差是 $2$,那么这两个数只能是 $4$ 和 $2$ 或者 $3$ 和 $1$。结合数字只能用一次,可得被减数千位与减数十位、百位的安排,最终得到 $56739-2418=54321$。
方法:由首位与末位锁定数字,再用每数只用一次的约束排定其余空格。
14. 如图 6-27,用 $0\sim 9$ 这 $10$ 个数字各一次,可组成一个正确的加法竖式。现已填好 $3$ 个数字,那么这个算式的结果是多少?竖式为 $\overline{\square\square 4}+\overline{28\square}=\overline{\square\square\square\square}$。
★★★
加法竖式进位分析全数字各用一次全数字填竖式
答案
$764+289=1053$。
解题过程
由于两个数相加和三位数,那两个三位数和必小,所以和的千位一定是 $1$,百位为 $0$。两个加数百位之和加上进位等于 $10$ 或 $11$,结合“百”位是 $2$ 已填,第一个加数的百位较大。逐位用每个数字恰好一次的约束试填,可得第一个加数个位为 $4$(已填),则第二个加数个位与和的个位需用剩下数字配合,最终得到 $764+289=1053$,恰好用上 $0\sim 9$ 各一次。
方法:利用和的位数与数字各用一次的约束,逐位枚举试填。
超越篇
1. 在图 6-28 的两个加法竖式中,相同的汉字代表相同的数字,不同的汉字代表不同的数字。请问:奥林匹克运动会代表的七位数是什么?竖式为 $\overline{奥林匹克}+\overline{运动会}=2008$,$\overline{克匹林奥}+\overline{会动运}=3988$。
★★★★
文字数字谜加法竖式进位分析联立两式文字代数竖式
答案
$1243765$。
解题过程
因此第一个算式中的“奥”只能取 $1$ 或 $2$,而第二个算式中的“克”只能取 $2$ 或 $3$。再结合百位不难看出,第一个算式的“奥”的百位是 $0$,所以“林”、“匹”应该是 $0$。但百位一定要向千位进位,于是“克”只能是 $1$。从第二个算式可推出“运”代表 $7$。从第一个算式可得“林”代表 $2$,用同样的方法可以求出其他各汉字所代表的数字。最后得到 $1243+765=2008$,$3421+567=3988$,即 奥$=1$,林$=2$,匹$=4$,克$=3$,运$=7$,动$=6$,会$=5$,奥林匹克运动会 $=1243765$。
方法:把两个共享同一组汉字的竖式联立,互相约束逐位求解。
2. 在图 6-29 的每个 $\square$ 内填入 $2\sim 6$ 这 $5$ 个数字中的一个,使其成为正确的加法竖式 $\overline{\square\square\square\square}+\overline{\square\square\square}+\overline{\square\square}=4664$,那么这 $9$ 个 $\square$ 内的数字之和是多少?
★★★★
加法竖式指定数字范围进位与和的讨论指定数字范围填竖式
答案
$38$。
解题过程
先看个位,$3$ 个空格中数的和应是 $4$、$14$、$24$,但由于个位空格中数都为 $2$ 到 $6$,可知三个数的和在 $6$ 到 $18$ 之间,从而个位三个空格中数的和是 $14$,个位向十位进 $1$。再看十位,$3$ 个空格中数的和是 $5$、$15$、$25$,由于都不超过 $18$,所以十位空格中数的和是 $15$,向百位进 $1$。然后看百位,由于百位三个空格中数的和加进位个位是 $6$,所以百位空格中数的和是 $5$。最后看千位,$4$。于是 $9$ 个空格中数的和为 $14+15+5+4=38$。
方法:逐位讨论各位数字之和的取值,累加得总和。
3. 在图 6-30 中的竖式中,相同的汉字代表相同的数字,不同的汉字代表不同的数字。请求出每个汉字分别代表什么数字。竖式为 $\overline{学数学}+\overline{用数学}+\overline{学好数学}+\overline{用好数学}=\overline{数学学为用}$。
★★★★
文字数字谜加法竖式进位分析奇偶分析文字代数竖式
答案
数$=1$,学$=2$,为$=4$,好$=6$,用$=8$。
解题过程
先看个位,“学”的个位一定是偶数,所以“学”为 $2$、$4$、$6$、$8$。考虑到百位进位,对各情况枚举验证。若“数”代表 $1$,则各位向前进位可一致,最终得到“数”代表 $1$,“学”代表 $2$,“为”代表 $4$,“好”代表 $6$,“用”代表 $8$。验算得 $212+812+2612+8612=12248$,竖式成立。
方法:由个位奇偶与进位关系逐位推理,枚举验证。
4. 如图 6-31,用 $0\sim 9$ 这十个数字各一次,可组成一个正确的减法竖式。现已填好 $3$ 个数字,请将竖式补充完整。竖式为 $\overline{\square\square\square\square}-\overline{\square 7\square}=\overline{4\square 6}$。
★★★★
减法竖式借位分析全数字各用一次全数字填竖式
答案
$1305-879=426$。
解题过程
先可以确定千位上的空格中一定填 $1$。个位上差是 $6$,这两个空格有 $3$ 种填法(如 $1\square\square 8-\square 72$、$1\square\square 9-\square 73$、$1\square\square 5-\square 79$)。逐一验证:若个位为 $5$、$9$,剩下的 $4$ 个空格要填 $0$、$2$、$3$、$8$,由十位向百位借位的限制,只有一种填法满足全部数字各用一次,最终得到 $1305-879=426$。
方法:先定首位,再对个位差的几种情形分别试填,配合数字各用一次。
5. 在图 6-32 的 $\square$ 内分别填入适当的数字,可以使竖式 $\overline{\square\square\square\square}-\overline{\square\square\square}=3862$ 成立,那么所填的 $7$ 个数字之和最大是多少?
★★★★
减法竖式借位分析最值讨论竖式填数求最大值
答案
$51$,例如 $4859-997=3862$。
解题过程
先看个位,很明显,$9-7=2$,这样填可以使得个位上所填的两个数之和最大。再看十位,如果不借位,最大是 $9-3=6$;如果借位,最大是 $15-9=6$。显然这时十位上应该填 $5$ 和 $9$。再看百位,这时肯定是借位比较好,于是减数的百位可以填 $9$。由于十位向百位借了 $1$,所以被减数的百位是 $8$,由此可得被减数的千位是 $4$。因此,$7$ 个数字之和的最大值为 $9+7+5+9+8+9+4=51$,具体填法为 $4859-997=3862$。
方法:逐位让各空格数字之和取最大,注意借位带来的约束。
6. 在图 6-33 的每个 $\square$ 内填入 $4\sim 9$ 这 $6$ 个数字中的某个数字(可以重复使用),使得第一个加数的各位数字互不相同,并且它的四个数字与第二个加数的四个数字相同,只是排列顺序不同。竖式为 $\overline{\square\square\square\square}+\overline{\square\square\square\square}=\overline{\square 4\square 7}$。
★★★★
加法竖式数字重排约束进位分析数字重排竖式
答案
$4859+4598=9457$。
解题过程
先看个位,两个加数的个位数字相加,所得数的个位是 $7$,从而个位向十位进 $1$。由于两个加数的四个数字完全相同(只是排列顺序不同),第二个加数的百位数字必与第一个加数的某一位数字相同。若第二个加数的百位数字取 $9$,则两数仅百位排列不同,和的百位不可能是 $4$,不合要求;因此第二个加数的百位数字应为 $5$,第一个加数的百位是 $8$。综合各位约束,得两个加数为 $4859$ 和 $4598$,和为 $9457$。
方法:利用两加数数字相同的限制,结合进位逐位确定数字。
7. 如图 6-34,竖式中相同的汉字代表相同的数字,不同的汉字代表不同的数字,且 志$=$上$+$心,忐$=$下$+$心,请完成图中的算式。竖式为 $\overline{7上8下}+\overline{志忐不安}=\overline{13心2意}$。
★★★★
文字数字谜加法竖式进位分析附加等量关系带条件的文字代数竖式
答案
上$=3$,下$=6$,志$=5$,忐$=8$,不$=4$,安$=1$,心$=2$,意$=7$,即 $7386+5841=13227$。
解题过程
因千位 $7+志>9$,则两个加数的千位相加要向万位进 $1$,于是 千位 $8>2$,则两个加数的十位相加要向百位进位。又 志$=$上$+$心,忐$=$下$+$心,则 忐$>$心,那么两个加数的百位相加要向千位进 $1$,所以 志$=5$,即 上$+$心$=5$。当 上$=5$,心$=0$,不符,舍去;或 上$=4$,心$=1$,此时 忐$=6$,下$=5$,不符,舍去;或 上$=3$,心$=2$,此时 忐$=8$,下$=6$,那么 不$=4$,安$=1$,意$=7$。故 $7386+5841=13227$。
方法:结合给定等量关系与进位逐位讨论,排除矛盾情形。
8. 将 $0$、$2$、$4$、$6$、$8$ 各 $3$ 个填入图 6-35 的加法算式中,使算式成立,其中 $3$ 个 $0$ 已经填好。请问:算式的结果最小是多少?最大是多少?竖式为 $\overline{\square\square\square}+\overline{\square 0\square\square}+\overline{\square\square\square\square}=\overline{\square\square 00}$。
★★★★
加法竖式指定数字与重数最值讨论竖式填数求最大最小值
答案
最小 $4800$;最大 $6600$。
解题过程
(1)算式的结果最小:则加数的最高位应尽量小,且最高位除已填的千位 $0$ 外,剩下的两个空格中应填小数,再考虑进位让和最小。两个三位数和四位数的百位相加为 $2$ 和 $4$,又根据各数位均填 $0$、$2$、$4$、$6$、$8$,得算式结果最小是 $4800$。(2)算式的结果最大:则加数的最高位应尽量大,三位数与四位数的千位、百位尽量取 $8$、$6$,逐位配置后算式结果最大是 $6600$。
方法:为求最小让高位取小、为求最大让高位取大,分别配置数字。
第7讲 周期问题
兴趣篇
1. 一些学生按照男生(1 号)、男生(2 号)、女生(3 号)、男生(4 号)、男生(5 号)、女生(6 号)……的顺序从左至右站成一排。请问:第 20 个女生的编号是多少?
★
周期规律的发现用乘法求第n个特定项排队周期编号问题
答案
$60$ 号。
解题过程
观察发现 $3$ 个人(男男女)构成一个周期,每个周期里最后一个(第 $3$ 个)是女生。第 $20$ 个女生就是第 $20$ 个周期的最后一个,所以它的编号是 $20\times 3=60$(号)。
方法:找出 3 人一周期,女生位于每个周期的末位,第 20 个女生编号为 20×3。
2. 一些学生站成一排,从左向右 $1\sim3$ 循环报数。第 $10$ 个报 $1$ 的学生是从左至右的第几人?
★
循环报数周期定位循环报数问题
答案
第 $28$ 人。
解题过程
$1\sim3$ 循环报数,$3$ 个数构成一个周期,报 $1$ 的是每个周期的第 $1$ 人。第 $10$ 个报 $1$ 的人,前面已经有 $9$ 个完整周期,再加 $1$ 人,所以是 $9\times 3+1=28$(人)。
方法:3 个数一周期,报 1 在周期首位,第 10 个报 1 为 9×3+1。
3. 如图 7-1,由一系列黑、白三角形按一定的规律排成一行。请问:第 26 个图形应该是什么?
★
图形周期规律用除法求余数定位图形循环规律
答案
白色三角形。
解题过程
观察图形可知,每 $3$ 个三角形(黑白白)构成一个周期。$26\div 3=8\cdots\cdots 2$,商 $8$ 说明有 $8$ 个完整周期,余数为 $2$,所以第 $26$ 个图形是一个周期(黑白白)中的第 $2$ 个,即白色三角形。
方法:黑白白 3 个一周期,26÷3 余 2,第 26 个是周期第 2 个为白三角形。
4. 在学校运动会的开幕式上,$46$ 名同学组成仪仗队站成一排,如图 7-2 所示,每人手里举着一面彩旗,从左到右依次为红、黄、蓝、绿 $4$ 种颜色依次循环,最右侧的同学手里举的彩旗是什么颜色?
★★
颜色循环周期用除法求余数定位彩旗颜色循环问题
答案
黄色。
解题过程
由题中条件可知,红、黄、蓝、绿 $4$ 种颜色构成一个周期。$46\div 4=11\cdots\cdots 2$,商 $11$ 代表一共有 $11$ 个完整的周期,而余数 $2$ 代表最右侧的同学(第 $46$ 人)举的旗子颜色是一个周期(红、黄、蓝、绿)中的第 $2$ 个,即黄色。
方法:4 色一周期,46÷4 余 2,最后一人是周期第 2 个即黄色。
5. 如图 7-3 所示,将自然数从 $1$ 开始顺次写入 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$ 这五个字母下面。请问:$208$ 会出现在哪个字母下面?
★★
数表排列周期用除法求余数定位数阵排列定位
答案
$C$。
解题过程
观察表格,每 $5$ 个数构成一个周期,写完一个周期就换到下一行。$208\div 5=41\cdots\cdots 3$,商 $41$ 代表一共有 $41$ 个完整的周期,余数 $3$ 代表 $208$ 是一个周期($A$、$B$、$C$、$D$、$E$)中的第 $3$ 个,所以 $208$ 出现在字母 $C$ 下面。
方法:每行 5 个为一周期,208÷5 余 3,落在第 3 列即字母 C。
6. 在一根绳子上依次穿 $2$ 颗红珠、$3$ 颗白珠、$5$ 颗黑珠,并按此方式重复。如果从一头开始一共穿了这 $77$ 颗珠子,那么这 $77$ 颗珠子中白珠比黑珠少多少颗?
★★
串珠周期周期内数量差累计处理余数部分串珠周期计数
答案
$13$ 颗。
解题过程
$2$ 颗红珠、$3$ 颗白珠、$5$ 颗黑珠正好构成一个周期,所以一个周期含 $2+3+5=10$(颗)珠子。$77\div 10=7\cdots\cdots 7$,说明穿了 $7$ 个完整周期,还余下 $7$ 颗珠子。每个周期中白珠比黑珠少 $5-3=2$(颗),$7$ 个周期共少 $2\times 7=14$(颗)。余下的 $7$ 颗按红、白、黑顺序为 $2$ 红 $3$ 白 $2$ 黑,这 $7$ 颗中白珠比黑珠多 $3-2=1$(颗)。所以白珠比黑珠一共少 $14-1=13$(颗)。
方法:10 颗一周期,77÷10=7 余 7;每周期白比黑少 2,余下 7 颗白比黑多 1,综合得少 13。
7. 如图 7-4,四只小动物不断地交换座位。一开始,小鼠坐第 $1$ 号椅子、小猴坐第 $2$ 号椅子、小兔坐第 $3$ 号椅子、小猫坐第 $4$ 号椅子。第一次上、下两排交换;第二次再左、右两列交换;第三次上、下两排交换;第四次再左、右两列交换……这样一直交换下去。第十次交换座位后,四只小动物分别坐在第几号椅子上?
★★
操作的周期性用除法求余数确定状态座位变换周期问题
答案
小猫坐 $1$ 号椅子、小兔坐 $2$ 号椅子、小猴坐 $3$ 号椅子、小鼠坐 $4$ 号椅子。
解题过程
可以多画出几幅图依次观察。座位排成上、下两排(第 $1$、$2$ 号在上排,第 $3$、$4$ 号在下排)。开始座次:$1$ 号小鼠、$2$ 号小猴、$3$ 号小兔、$4$ 号小猫。第一次上下交换后:$1$ 号小兔、$2$ 号小猫、$3$ 号小鼠、$4$ 号小猴;第二次左右交换后:$1$ 号小猫、$2$ 号小兔、$3$ 号小猴、$4$ 号小鼠;第三次上下交换后:$1$ 号小猴、$2$ 号小鼠、$3$ 号小猫、$4$ 号小兔;第四次左右交换后:$1$ 号小鼠、$2$ 号小猴、$3$ 号小兔、$4$ 号小猫,又回到了最开始的座次。所以每 $4$ 次交换为一个周期。$10\div 4=2\cdots\cdots 2$,说明经过了 $2$ 个完整周期,还多 $2$ 次,第十次交换后的座次与第二次交换后相同。第二次交换后:$1$ 号小猫、$2$ 号小兔、$3$ 号小猴、$4$ 号小鼠。所以第十次交换后,小猫坐 $1$ 号、小兔坐 $2$ 号、小猴坐 $3$ 号、小鼠坐 $4$ 号椅子。
方法:画图找出每 4 次一循环,10÷4 余 2,状态与第 2 次交换后相同。
8. 一些自然数排成一列,其中任意相邻的五个数之和都等于 $15$,已知第一个数等于 $1$,第二个数等于 $2$,第三个数等于 $5$,第四个数等于 $4$。(1)请写出这个数列的前 $10$ 项;(2)第 $100$ 个数等于多少?
★★
相邻和不变导出周期错位相减用除法求余数定位相邻和恒定的周期数列
答案
(1)$1,2,5,4,3,1,2,5,4,3$;(2)$3$。
解题过程
(1)根据“任意相邻的五个数之和等于 $15$”,相邻两组的五个数之和相等,错位相减可知这个数列每 $5$ 个数一循环。第五个数为 $15-1-2-5-4=3$,所以数列前 $10$ 项为 $1,2,5,4,3,1,2,5,4,3$。 (2)发现 $1,2,5,4,3$ 构成一个周期,周期的长度为 $5$。$100\div 5=20$,表明数列中恰好包含 $20$ 个完整的周期,没有余数(即第 $100$ 个就是第 $20$ 个周期的最后一个数),所以第 $100$ 个数是 $3$。
方法:由相邻五数和相等推出 5 项一周期,100÷5=20 整除,取周期末项 3。
9. $100$ 位同学从左到右排成一行,然后按如下规律从左向右报数:第一位同学报 $1$,然后从第二位同学开始,每位同学都把前一位同学所报的数乘以 $7$,再报出乘积的个位。请问:第 $100$ 位同学报的是几?
★★
尾数(个位)周期用除法求余数定位尾数循环问题
答案
$3$。
解题过程
第一项为 $1$,$1\times 7=7$,则第二项为 $7$;$7\times 7=49$,第三项为 $9$;$9\times 7=63$,第四项为 $3$;$3\times 7=21$,第五项为 $1$……从这里观察到第六项又是 $1$,周期重新开始,说明每 $4$ 个数构成一个周期($1,7,9,3$),周期长度为 $4$。$100\div 4=25$,第 $100$ 个数正好是第 $25$ 个周期的最后一个数,所以第 $100$ 位同学报的数是 $3$。
方法:反复乘 7 取个位得 1,7,9,3 循环(4 个一周期),100÷4=25 整除取末项 3。
10. (1)如图 7-5 所示,甲、乙两只蚂蚁,分别沿正方形 $ABCD$ 和 $AEFG$ 按照顺时针的方向爬行,甲 $2$ 分钟能爬完正方形的一条边,乙 $1$ 分钟能爬完正方形的一条边。它们在 $A$ 点同时出发,那么 $50$ 分钟后甲、乙分别在什么位置?(2)如图 7-5 所示,如果蚂蚁甲从 $C$ 点出发,沿着 $C\to D\to A\to E\to F\to G\to A\to B\to C$ 的路线爬行,$1$ 分钟能爬完正方形的一条边;蚂蚁乙从 $F$ 点出发,沿着 $F\to G\to A\to B\to C\to D\to A\to E\to F$ 的路线爬行,$2$ 分钟能爬完正方形的一条边。它们同时出发,$90$ 分钟后蚂蚁甲、蚂蚁乙分别在什么位置?
★★★
环形路线周期用除法求余数确定位置灵活选择周期起点环形爬行周期问题
答案
(1)蚂蚁甲爬到 $B$ 点,蚂蚁乙爬到 $F$ 点;(2)蚂蚁甲爬到 $A$ 点,蚂蚁乙爬到 $D$ 点。
解题过程
(1)蚂蚁甲爬行一圈(正方形 $ABCD$)需要 $2\times 4=8$(分钟),则它的爬行周期就是 $8$ 分钟。$50\div 8=6\cdots\cdots 2$,蚂蚁甲从 $A$ 点出发,$2$ 分钟后爬到 $B$ 点,则它出发 $50$ 分钟后也爬到 $B$ 点。蚂蚁乙爬行一圈(正方形 $AEFG$)需要 $1\times 4=4$(分钟),周期是 $4$ 分钟,$50\div 4=12\cdots\cdots 2$,蚂蚁乙从 $A$ 点出发,$2$ 分钟后爬到 $F$ 点,则它出发 $50$ 分钟后也爬到 $F$ 点。 (2)蚂蚁甲爬行一圈经过了 $8$ 条边,一共需要 $1\times 8=8$(分钟),周期是 $8$ 分钟。$90\div 8=11\cdots\cdots 2$,蚂蚁甲从 $C$ 点出发,$2$ 分钟内爬了 $2$ 条边($C\to D\to A$),到达 $A$ 点,则它出发 $90$ 分钟后也爬到 $A$ 点。蚂蚁乙爬行一圈也经过了 $8$ 条边,一共需要 $2\times 8=16$(分钟),周期是 $16$ 分钟。$90\div 16=5\cdots\cdots 10$,蚂蚁乙从 $F$ 点出发,$10$ 分钟内爬了 $5$ 条边($F\to G\to A\to B\to C\to D$),到达 $D$ 点,则它出发 $90$ 分钟后也爬到 $D$ 点。
方法:求出每只蚂蚁绕行一圈的时间作为周期,用总时间除以周期,由余数确定所在顶点。
拓展篇
1. 图 7-6 是一行按规律排列的图形。请问:第 $88$ 个图形应该是什么?
★★
图形周期规律用除法求余数定位图形循环规律
答案
圆。
解题过程
观察发现,每 $5$ 个图形构成一个周期(菱形、三角形、圆、菱形、正方形),周期长度为 $5$。$88\div 5=17\cdots\cdots 3$,商 $17$ 表示一共有 $17$ 个完整的周期,余数 $3$ 表示第 $88$ 个图形是一个周期中的第 $3$ 个,即圆。
方法:5 个图形一周期,88÷5 余 3,第 88 个是周期第 3 个即圆。
2. 观察图 7-7 中黑、白两色三角形的变化规律。请问:前 $200$ 个图形中有多少个白色三角形?
★★
图形周期规律周期内数量统计处理余数部分图形周期计数
答案
$133$ 个。
解题过程
不难看出,$1$ 黑、$2$ 白共 $3$ 个三角形构成一个周期,周期长度为 $3$。$200\div 3=66\cdots\cdots 2$,商 $66$ 表示一共有 $66$ 个完整的周期,余 $2$ 表示还多 $2$ 个图形。$1$ 个周期里有 $2$ 个白色三角形,$66$ 个完整周期里共有 $66\times 2=132$(个)白色三角形;多出的 $2$ 个图形(黑、白)里有 $1$ 个白色三角形。所以前 $200$ 个图形里一共有 $132+1=133$(个)白色三角形。
方法:黑白白 3 个一周期,每周期 2 白,200÷3=66 余 2,余下 2 个含 1 白,共 132+1=133。
3. 如图 7-8 所示,表格中每行的文字都是循环出现的:第一行是“黎曼假设”$4$ 个汉字不断重复,第二行是“庞加莱猜想”$5$ 个汉字不断重复,第三行是“哥德巴赫猜想”$6$ 个汉字不断重复。请问:第 $200$ 列从上到下依次是哪 $3$ 个汉字?
★★
多行不同周期用除法求余数定位多周期数表定位
答案
设、想、德。
解题过程
先看第一行,“黎曼假设”$4$ 个汉字重复出现,周期长度为 $4$。$200\div 4=50$,没有余数说明一个周期刚好结束,对应的是一个周期中的第 $4$ 个“设”。同样,第二行的周期长度为 $5$,$200\div 5=40$,没有余数对应一个周期的第 $5$ 个“想”。第三行的周期长度为 $6$,$200\div 6=33\cdots\cdots 2$,余数 $2$ 对应一个周期的第 $2$ 个字“德”。所以第 $200$ 列从上到下依次是“设”“想”“德”这 $3$ 个汉字。
方法:三行周期分别为 4、5、6,各自用 200 除以周期,由余数(含整除取末位)确定该列汉字。
4. 小高和其他 $5$ 个小朋友围成一圈,圈圈中央摆放着 $55$ 个乒乓球。从小高开始,小朋友们依次顺时针拿球,每人每次拿 $3$ 个球,直到乒乓球全部拿完为止(最后剩下的球不足 $3$ 个就全拿)。小高总共拿到了几个乒乓球?
★★
围圈轮流取物的周期用除法求轮数与余数围圈轮流取物问题
答案
$10$ 个。
解题过程
一共 $6$ 个小朋友每次拿 $3$ 个球,那么一轮一共取走 $3\times 6=18$(个)球。$55\div 18=3\cdots\cdots 1$,所以一共可以正好取 $3$ 轮,剩下 $1$ 个球。小高每次拿 $3$ 个,前 $3$ 轮共拿了 $3\times 3=9$(个);接下来第 $4$ 轮第一个又轮到小高,所剩下的 $1$ 个球被小高全部取走。这样,小高一共拿到 $9+1=10$(个)乒乓球。
方法:一轮取 18 个,55÷18=3 余 1;小高前 3 轮拿 9 个,余下 1 个又轮到小高,共 10 个。
5. 如图 7-9,电子跳蚤每跳一步,可以从一个圆圈跳到相邻的圆圈。一只红跳蚤从标有数字“$1$”的圆圈按照顺时针方向跳了 $100$ 步,落在一个圆圈里。一只黑跳蚤也从标有数字“$1$”的圆圈按照逆时针方向跳了 $200$ 步,落在另一个圆圈里。这两个圆圈里数的乘积是多少?
★★★
环形跳跃周期顺逆方向定位用除法求余数确定位置环形跳跃定位问题
答案
$12$。
解题过程
圆圈上共有 $7$ 个圆圈,电子跳蚤每跳 $7$ 步就回到原处,周期长度为 $7$。红跳蚤从“$1$”按顺时针跳 $100$ 步:$100\div 7=14\cdots\cdots 2$,商 $14$ 说明 $100$ 步中包含了 $14$ 个周期(顺时针绕圈 $14$ 周回到出发点),再多跳 $2$ 步,落在数字 $3$ 的圆圈里。黑跳蚤从“$1$”按逆时针跳 $200$ 步:$200\div 7=28\cdots\cdots 4$,逆时针绕 $28$ 周回到出发点后再多跳 $4$ 步,落在数字 $4$ 的圆圈里。因此这两个圆圈里数的乘积是 $3\times 4=12$。
方法:7 个圈一周期,分别用 100、200 除以 7 取余,顺逆方向各定位落点,再求乘积。
6. (1)工厂的仓库里有 $80$ 吨货物。这些货物都由同一辆卡车负责运输。第一天往仓库里运进了 $50$ 吨,第二天运出了 $60$ 吨,第三天又运进了 $50$ 吨,第四天再运出了 $60$ 吨……如此不停地运下去。第几天的时候,仓库里的货物恰好被运完?(2)工厂的仓库里有 $80$ 吨货物,同样是由同一辆卡车负责货物的运输。第一天,从仓库里运出了 $60$ 吨,第二天再运进 $50$ 吨,第三天又运出了 $60$ 吨,第四天再运进 $50$ 吨……如此不停地运下去。第几天的时候,仓库里的货物恰好被运完?
★★★
进出货周期周期内净变化量求恰好清空的天数进出货周期问题
答案
(1)第 $16$ 天;(2)第 $5$ 天。
解题过程
(1)第一天运进 $50$ 吨,第二天运出 $60$ 吨,相当于 $2$ 天一共净运出 $60-50=10$(吨);以后不停地按此循环下去,也就是以 $2$ 天为一个周期,每个周期向外运出 $10$ 吨货物。由于 $80\div 10=8$,因此要把仓库清空需要运 $8$ 个周期,即 $2\times 8=16$(天)。所以第 $16$ 天仓库里的货物恰好被运完。 (2)由题意,最后一天必为运出 $60$ 吨货物。以 $2$ 天为一个周期,每个周期运出货物 $60-50=10$(吨)。要使仓库中剩下 $60$ 吨货物,需要运 $(80-60)\div 10=2$(个)周期,即 $2\times 2=4$(天);再运完剩下的 $60$ 吨货物还差 $1$ 天,所以一共需要 $4+1=5$(天)。即第 $5$ 天仓库里的货物恰好被运完。
方法:把每 2 天看作一个周期,算出每周期净变化量,再推到货物恰好运空的那一天。
7. 一只蜗牛从深 $30$ 米的井底向上爬,第一天向上爬了 $6$ 米;第二天休息,于是向下滑了 $4$ 米;第三天再向上爬 $6$ 米;第四天又向下滑了 $4$ 米……按这样的规律进行下去,蜗牛第几天才能爬到井口?
★★★
爬井周期问题周期净位移最后一次冲刺的处理蜗牛爬井问题
答案
第 $25$ 天。
解题过程
蜗牛要爬出井,一定是在某一天向上爬时爬出井的。蜗牛在爬出井的这一天最多向上爬 $6$ 米,那么在这之前它一共至少要爬到 $30-6=24$(米)处。这只蜗牛一天向上爬 $6$ 米、休息一天向下滑 $4$ 米,把 $2$ 天看作一个周期,每 $2$ 天实际向上爬了 $6-4=2$(米)。要爬到 $24$ 米处,需要 $24\div 2=12$(个)完整周期,即 $12\times 2=24$ 天后正好爬到 $24$ 米处。此后第 $25$ 天再向上爬 $6$ 米,恰好到达 $24+6=30$(米)的井口。所以蜗牛第 $25$ 天爬到井口。
方法:每 2 天净上升 2 米,先爬到“再一次上爬即可出井”的高度,最后一天一次爬出。
8. 如图 7-10 所示,$16$ 幅图按规律排成一排,其中前三幅图已经画出,请按规律画出第 $16$ 幅图的样子。
★★★
图形旋转的周期用除法求余数确定图形图形旋转周期问题
答案
第 $16$ 幅与第 $1$ 幅完全相同(四个方格里的笑脸按顺时针方向整体轮换,每 $4$ 幅一循环,$16\div 4=4$ 恰好回到第 $1$ 幅的样子)。
解题过程
方法一:经过仔细观察,可以发现图中 $4$ 个方格里的笑脸是按顺时针方向轮换的。比较第 $1$、$2$、$3$ 幅就能看出,每经过 $4$ 幅,四个笑脸又回到与第 $1$ 幅完全相同的样子,即周期长度为 $4$。$16\div 4=4$,恰好 $4$ 个完整的周期,没有余数,那么第 $16$ 幅图就是一个周期的最后一幅,也就是和第 $1$ 幅一模一样。方法二:也可以把原图中四个方格上的笑脸抽取出来观察,发现相邻三个的笑脸就是按顺时针旋转得到,第 $16$ 幅由此规律推出与第 $1$ 幅相同。
方法:四个笑脸顺时针轮换,4 幅一周期,16÷4=4 整除,第 16 幅同第 1 幅。
9. 甲、乙、丙、丁兄弟四人各收藏了一些宝石,每天早上他们都要聚拢在一起,重新分配宝石,分配的规则是:每人把自己宝石的一半分给其他三人,每人 $1$ 份。若这天结束时四个人的宝石数分别是 $10$、$7$、$5$、$4$ 颗宝石,那么第 $100$ 天早上分配完宝石后,四个人中分别有几颗宝石?
★★★
分配操作的周期逐天列表找循环用除法求余数确定状态重新分配达到稳定状态问题
答案
甲、乙、丙、丁分别有 $5$、$6$、$8$、$7$ 颗宝石。
解题过程
逐天列出每人分配后的宝石数(每人把自己宝石的一半平均分给其他三人,每人一份)。
| | 甲 | 乙 | 丙 | 丁 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 第 $1$ 天 | $10$ | $7$ | $5$ | $4$ |
| 第 $2$ 天 | $7$ | $8$ | $6$ | $5$ |
| 第 $3$ 天 | $8$ | $5$ | $7$ | $6$ |
| 第 $4$ 天 | $5$ | $6$ | $8$ | $7$ |
| 第 $5$ 天 | $6$ | $7$ | $5$ | $8$ |
| 第 $6$ 天 | $7$ | $8$ | $6$ | $5$ |
可以看出,第 $6$ 天与第 $2$ 天的结果完全相同。所以从第 $2$ 天开始,每 $4$ 天组成一个周期,周期长度是 $4$。前 $100$ 天中,除去第 $1$ 天,还剩 $99$ 天。$99\div 4=24\cdots\cdots 3$,说明第 $100$ 天对应一个周期里的第 $3$ 天,即与第 $4$ 天的结果相同。所以第 $100$ 天早上分配完宝石后,甲、乙、丙、丁分别有 $5$、$6$、$8$、$7$ 颗宝石。
方法:逐天计算分配结果,发现从第 2 天起每 4 天一个周期,(100-1)÷4 余 3,定位到对应周期日的结果。
10. $500$ 名士兵排成一排,第一次从左到右 $1\sim3$ 循环报数,第二次从左到右 $1\sim4$ 循环报数。请问:既报过 $1$ 又报过 $4$ 的士兵有多少名?
★★★
两次循环报数的公共周期最小公倍数确定周期用除法求余数计数双重循环报数计数
答案
$42$ 名。
解题过程
不妨把士兵报数的情况列出来看看:第一次 $1\sim3$ 循环报数,报 $1$ 的士兵编号是 $1,4,7,10,\cdots$;第二次 $1\sim4$ 循环报数,报 $4$ 的士兵编号是 $4,8,12,16,\cdots$。一个士兵要既报过 $1$ 又报过 $4$,它的编号必须同时满足这两个条件。可以看出,$1$ 号士兵和第 $13$ 号士兵的报数情况完全相同,$2$ 号和 $14$ 号也完全相同……所以两次报数的情况以 $12$ 为周期。在每个周期里,只有 $4$ 号、$16$ 号这一类(即周期里的第 $4$ 名)既报过 $1$ 又报过 $4$,也就是说每个周期里恰有 $1$ 名既报 $1$ 又报 $4$。$500\div 12=41\cdots\cdots 8$,说明一共包含 $41$ 个完整周期,还多出 $8$ 名。$41$ 个完整周期中既报 $1$ 又报 $4$ 的士兵共 $41$ 名,余下的 $8$ 名(第 $493\sim 500$ 号,相当于周期里的第 $1\sim 8$ 名)中第 $4$ 名(第 $496$ 号)也满足条件,再加 $1$ 名。所以一共有 $41+1=42$(名)。
方法:报 1 周期 3、报 4 周期 4,公共周期为 12;在每 12 名中找同时满足者,再按 500÷12 推总数。
11. 如图 7-11,伸出左手,然后从大拇指起开始数数,当数到 $200$ 的时候,正好数到哪根手指?
★★★
往返数手指的周期用除法求余数定位往返报数定位问题
答案
食指。
解题过程
按图中箭头方向数手指:大拇指($1$)、食指($2$)、中指($3$)、无名指($4$)、小指($5$)、无名指($6$)、中指($7$)、食指($8$)……$8$ 个数一个来回,从第 $9$ 个又回到大拇指,但去掉重复后,每 $8$ 个数构成一个周期。$200\div 8=25$,恰好 $25$ 个完整周期,没有余数,对应一个周期内第 $8$ 位,即食指。所以数到 $200$ 时正好数到食指。
方法:来回数手指 8 个一周期,200÷8=25 整除,落在周期第 8 位即食指。
12. (1)今天是星期六,再过 $60$ 天是星期几?(2)$2010$ 年 $6$ 月 $1$ 日是星期二,$2010$ 年 $7$ 月 $1$ 日是星期几?(3)$2011$ 年 $3$ 月 $1$ 日是星期二,$2012$ 年 $3$ 月 $8$ 日是星期几?
★★★
星期以 7 为周期日期间隔天数计算平年闰年天数星期推算问题
答案
(1)星期三;(2)星期四;(3)星期四。
解题过程
(1)一周有 $7$ 天,星期数以 $7$ 为周期。$60\div 7=8\cdots\cdots 4$,所以再过 $60$ 天相当于再过 $4$ 天。从星期六往后数 $4$ 天是星期三。 (2)六月有 $30$ 天,从 $6$ 月 $1$ 日到 $7$ 月 $1$ 日共 $30$ 天,$30\div 7=4\cdots\cdots 2$,再过 $2$ 天。星期二往后 $2$ 天是星期四。 (3)从 $2011$ 年 $3$ 月 $1$ 日到 $2012$ 年 $3$ 月 $1$ 日经过 $366$ 天($2012$ 年是闰年,其中含 $2$ 月 $29$ 日),$366\div 7=52\cdots\cdots 2$;从 $2011$ 年 $3$ 月 $1$ 日到 $2012$ 年 $3$ 月 $8$ 日共 $366+7=373$ 天,$373\div 7=53\cdots\cdots 2$,再过 $2$ 天,星期二往后 $2$ 天是星期四。
方法:求出间隔天数除以 7 取余,从已知星期向后推余数天。
13. 今天是 $2011$ 年 $3$ 月 $16$ 日星期三。墨墨研究日历时,发现再过 $1$ 天是 $2011$ 年 $3$ 月 $17$ 日星期四,再过 $2$ 天是 $2011$ 年 $3$ 月 $18$ 日星期五……请问:(1)再过多少天才是 $2011$ 年的儿童节?(2)$2009$ 年的儿童节是星期几?
★★★
日期间隔天数计算星期以 7 为周期向前推算星期节日星期推算
答案
(1)$77$ 天;(2)星期一。
解题过程
(1)$3$ 月份有 $31$ 天,$31-16=15$(天),$4$ 月份有 $30$ 天,$5$ 月份有 $31$ 天,在此基础上再到儿童节($6$ 月 $1$ 日)有 $1$ 天。所以从 $3$ 月 $16$ 日到 $6$ 月 $1$ 日还差 $15+30+31+1=77$(天)。此时已过了 $77$ 天,因此 $2011$ 年的儿童节再过 $77$ 天。 (2)$2011$ 年 $6$ 月 $1$ 日:从 $3$ 月 $16$ 日星期三再过 $77$ 天,$77\div 7=11$,恰好 $11$ 个完整周期,所以 $2011$ 年 $6$ 月 $1$ 日是星期三。再从 $2011$ 年往前推到 $2009$ 年儿童节:$2011$ 年与 $2010$ 年都不是闰年,每年 $365$ 天,两年共 $365\times 2=730$(天),$730\div 7=104\cdots\cdots 2$,往前推 $2$ 天,星期三往前 $2$ 天是星期一。所以 $2009$ 年的儿童节是星期一。
方法:分月累加求间隔天数;先定 2011 年儿童节星期,再按整年天数向前回推。
14. 哥哥比妹妹大 $5$ 岁,而且两人生日相同。如果哥哥是 $1982$ 年 $6$ 月 $17$ 日星期四出生的,那么妹妹是星期几出生的?妹妹出生后第一次在星期四过生日的时候是哪一年?
★★★
跨年天数(含闰年)计算星期以 7 为周期逐年累加找整周期生日星期推算
答案
妹妹是星期三出生的;妹妹出生后第一次在星期四过生日是 $1997$ 年。
解题过程
由于从 $1982$ 年 $6$ 月 $17$ 日到 $1987$ 年 $6$ 月 $17$ 日(妹妹出生)共经过 $5$ 年。这 $5$ 年中 $1984$ 年是闰年,只多出 $1$ 个闰年,其余 $4$ 年都是平年。这 $5$ 年的天数为 $365\times 4+366=1826$(天),$1826\div 7=260\cdots\cdots 6$,也就是这段时间包含了 $260$ 个完整周期外加 $6$ 天。从星期四开始,再过 $6$ 天是星期三,因此妹妹($1987$ 年 $6$ 月 $17$ 日)是星期三出生的。要第一次在星期四过生日,需要从 $1987$ 年起,每过若干年使经过天数恰为 $7$ 的倍数;经计算逐年累加(注意每个闰年多 $1$ 天),到 $1997$ 年时经过的天数恰好是 $7$ 的倍数,妹妹生日又回到星期四。所以 $1997$ 年妹妹第一次在星期四过生日。
方法:算出 5 年总天数除以 7 求余确定妹妹出生星期;再逐年累加天数找回到星期四的年份。
超越篇
1. 观察图 7-12 中图形的规律,第 $200$ 个图形应该是下面 $A$、$B$、$C$、$D$ 四个图形中的哪一个?
★★★★
双重周期(颜色与形状)用除法求余数定位综合两重规律判断双重规律图形判断
答案
$A$(实心五角星)。
解题过程
这串图形涉及两重规律:颜色和形状。观察颜色:空心、实心两种颜色交替出现,$2$ 个为一组,第一个是空心的,后两个是实心的,因此图形颜色的周期是 $3$。$200\div 3=66\cdots\cdots 2$,则第 $200$ 个图形是 $3$ 个为一周期中的第 $67$ 个周期外加 $2$ 个,对应的颜色是实心的。再观察形状:图中的形状有五角星和四角星两种,且按 $5$ 个图形分成一组,那么每组中第 $1$ 个和第 $5$ 个是五角星,第 $2$、$3$、$4$ 个是四角星,所以形状的周期长度是 $5$。$200\div 5=40$,则第 $200$ 个图形是以 $5$ 为周期的第 $40$ 组最后一个,所以是五角星。综合形状(五角星)和颜色(实心),第 $200$ 个图形是实心五角星,所以选 $A$。
方法:分别确定颜色周期 3、形状周期 5,各自用 200 取余定出实心、五角星,综合得 A。
2. 如图 7-13 所示,$7$ 个小朋友围成一圈,沿顺时针方向依次编号为 $1$ 号到 $7$ 号。给小朋友们发糖,先给 $1$ 号小朋友 $1$ 块糖;然后沿顺时针方向间隔一个人,给 $3$ 号小朋友 $1$ 块糖;将出糖的方向过两个小朋友,给 $6$ 号小朋友 $1$ 块糖;将间隔三个小朋友,给 $1$ 号小朋友 $1$ 块糖……如此反复地间隔一人、两人、三人……(间隔的人数每次增加一个),到第 $1997$ 块糖全部分完,那么最先发到糖的那位小朋友一共得到了多少块糖?
★★★★
环形间隔发糖的周期用除法求轮数与余数统计某一位置的次数约瑟夫式环形发放问题
答案
$286$ 块。
解题过程
把拿到糖的小朋友编号依次写出来是 $1,3,6,3,1,\cdots$。可以发现发糖的周期是 $14$ 次,而一个发糖周期内每人得糖 $2$ 块(在一个周期 $14$ 次发放里 $1$ 号恰好被发到的次数固定)。一共有 $1997$ 块糖,每次发 $1$ 块,则需要发 $1997$ 次。$1997\div 14=142\cdots\cdots 9$,因此在发了 $142$ 轮之后,又发了 $9$ 块糖。$142$ 轮完整周期中,$1$ 号小朋友得到 $2\times 142=284$(块)糖。余下的 $9$ 块糖中第 $1$ 块给的就是 $1$ 号小朋友,$1$ 号小朋友又得到了 $2$ 块。所以 $1$ 号小朋友一共得到了 $284+2=286$(块)糖。
方法:列出收糖编号找出 14 次一周期、每人每周期 2 块,1997÷14=142 余 9,再统计 1 号在余数部分所得。
3. 如图 7-14 所示,用红、黄、蓝 $3$ 种颜色的彩笔,按规律给表格染色。第 $20$ 行和第 $30$ 列交叉处的方格所染的色是什么颜色?
★★★★
行列双向周期染色用除法求余数定位按对角线规律推断方格染色周期问题
答案
红色。
解题过程
先看每一列方格的颜色。第 $1$ 列方格的颜色以 $3$ 个为周期,红、黄、蓝 $3$ 种颜色重复排列。$20\div 3=6\cdots\cdots 2$,因此第 $1$ 列第 $20$ 个方格与第 $2$ 个方格颜色相同,都是黄色,也就是说第 $20$ 行中第 $1$ 个方格是黄色。再看第 $20$ 行:第 $20$ 行中方格的颜色周期长度也是 $3$,按黄、蓝、红 $3$ 种颜色重复排列。$30\div 3=10$,因此第 $20$ 行中第 $30$ 个方格与第 $3$ 个方格颜色相同,都是红色。所以第 $20$ 行和第 $30$ 列交叉处的方格所染的颜色是红色。
方法:行、列颜色都以 3 为周期,分别用 20、30 除以 3 取余确定行列对应色,综合交叉处颜色。
4. (1)某月有 $31$ 天,有 $4$ 个星期二和 $4$ 个星期五,那么这个月的 $20$ 日是星期几?(2)某月的星期二比星期六多一天,那么这个月的 $25$ 日是星期几?
★★★★
月内星期分布整周外多出天数分析由条件确定 1 日星期月内星期分布推理
答案
(1)星期四;(2)星期五。
解题过程
(1)$31\div 7=4\cdots\cdots 3$,可以把这 $31$ 天分成 $4$ 周剩刚好 $3$ 天。在这完整 $4$ 周里,星期一到星期日各出现 $4$ 次,剩下的 $3$ 天还要再各多出现 $1$ 次。由条件“有 $4$ 个星期二和 $4$ 个星期五”可知,星期二和星期五都不在多出的 $3$ 天里。这剩下的 $3$ 天是连续的,那么这 $3$ 天只能是星期六、星期日和星期一。那么这个月的 $1$ 日是星期六,再推算 $20$ 日:$20-1=19$,$19\div 7=2\cdots\cdots 5$,从星期六往后 $5$ 天,所以这个月的 $20$ 日是星期四。 (2)一般来说一个月中哪一天比另一天多,那一定是月初这两天里靠前的那一天。本题中星期二比星期六多,那么一定是月初星期二排在星期六前面,所以这个月的 $1$ 日是星期日。再推 $25$ 日:$25-1=24$,$24\div 7=3\cdots\cdots 3$,从星期日往后 $3$ 天,所以这个月的 $25$ 日是星期五。
方法:用 31÷7 或月内某星期多出的天数定出 1 日星期,再推算指定日期。
5. $500$ 名士兵排成一排,第一次从左到右 $1\sim5$ 循环报数,第二次从左到右 $1\sim4$ 循环报数。请问:既报过 $1$ 又报过 $5$ 的士兵有多少名?
★★★★
两次循环报数的公共周期最小公倍数确定周期用除法求倍数计数双重循环报数计数
答案
$25$ 名。
解题过程
把报数 $500$ 名士兵编号为 $1$ 号,$2$ 号,$\cdots$,$500$ 号。第二次报数为 $1\sim4$ 循环报数,所以士兵报数的数以 $4$ 为周期。$500\div 4=125$,那么 $1$ 号士兵在第二次报数时报的是 $1$。第一次报 $1$ 的士兵编号为 $1,6,11,\cdots$,第二次报 $5$ 的士兵编号为 $5,10,15,\cdots$。写到第 $21$ 号士兵时,发现他与 $1$ 号士兵报的数一样,第一次报 $1$,第二次报 $4$。类似地,$22$ 号士兵与 $2$ 号士兵报数两次相同,所以士兵两次报数的数据是以 $20$ 为周期的。那么综合考虑士兵报数,每 $20$ 名连续的士兵中恰有一个既报 $5$ 又报 $1$,则 $500$ 名士兵中就有 $500\div 20\times 1=25$(名)既报 $5$ 又报 $1$。
方法:第一次报数周期 5(报 1)、第二次报数周期 4(报 5),公共周期 [5,4]=20,每 20 名恰 1 个既报 1 又报 5,500÷20×1=25。
6. 有六十多人站成一行,从左到右由 $1$ 开始按 $1\sim4$ 依次循环报数,然后从右开始按 $1\sim3$ 依次循环报数,最后发现刚好有 $12$ 个人既报了 $1$ 又报了 $2$。请问:这一行最少有多少人?最多有多少人?
★★★★
两端反向循环报数公共周期(最小公倍数)由满足人数反推总人数范围双向循环报数反推人数
答案
最少 $62$ 人;最多 $69$ 人。
解题过程
第一次从左到右 $1\sim4$ 循环报数,报数以 $4$ 为周期;第二次从右开始 $1\sim3$ 循环报数,报数以 $3$ 为周期。两次报数的公共周期为 $[4,3]=12$,即每连续 $12$ 个人的两次报数情况会重复出现,而在每个周期里恰有 $2$ 人既报了 $1$ 又报了 $2$。
(1)先验证人数偏少的情形:假设这一行有 $61$ 人,$61\div 12=5\cdots\cdots 1$,$5$ 个完整周期里既报 $1$ 又报 $2$ 的有 $5\times 2=10$(人),余下的 $1$ 人不满足,所以 $61$ 人中既报 $1$ 又报 $2$ 的只有 $10$ 人,不足 $12$ 人。
(2)再看 $62$ 人:$62\div 3=20\cdots\cdots 2$,可定出第二次报数情况;$62\div 12=5\cdots\cdots 2$,$5$ 个完整周期里满足的有 $5\times 2=10$(人),余下的 $2$ 人也都既报 $1$ 又报 $2$,所以 $62$ 人中恰有 $10+2=12$(人),符合题意。所以这一行最少有 $62$ 人。
再往后,当人数从 $62$ 增加到 $69$ 时,多出的几个人都不再增加满足条件的人数,仍恰好是 $12$ 人;$69\div 3=23$,到 $69$ 人时仍满足,而第 $70$ 人会使满足条件的人数变化。所以这一行最多有 $69$ 人。综上,最少 $62$ 人,最多 $69$ 人。
方法:两次报数公共周期为 [4,3]=12,每 12 人含 2 个满足者;由恰好 12 人反推总人数取值范围 62~69。
7. 实验室里有几只不同的怪钟,每只钟只有一根指针,而且都是每分钟跳一次,第一只钟一圈有 $12$ 个格,格上依次标有数字 $0\sim11$,指针一次跳过 $2$ 个格(例如从 $4$ 跳到 $6$)。第二只钟一圈有 $7$ 个格,格线上依次标有数字 $0\sim6$,指针一次跳过 $3$ 个格。开始时两根指针都指向同一个标数 $0$。如果就这样看着两根指针第 $1$ 次指向同一个标数,那么当两根指针第 $30$ 次指向同一标数时,它们的指针指着哪个数字?
★★★★
两钟指针各自的周期公共周期(最小公倍数)统计同时指向某数的次数多钟指针周期相遇问题
答案
数字 $6$。
解题过程
第一只钟一圈 $12$ 格、每次跳过 $2$ 格,所以它的指针指的数字按 $0$、$2$、$4$、$6$、$8$、$10$ 的顺序循环,周期是 $6$。第二只钟一圈 $7$ 格、每次跳过 $3$ 格,它的指针指的数字按 $0$、$3$、$6$、$2$、$5$、$1$、$4$ 的顺序循环,周期是 $7$。把两只钟的数字按分钟一一对应排出,每 $6\times 7=42$ 分钟为一个大周期。在一个大周期里,两根指针共有 $4$ 次指向同一个标数,依次指向 $0$、$6$、$4$、$2$。$30\div 4=7\cdots\cdots 2$,所以当两根指针第 $30$ 次指向同一标数时,对应的是这 $4$ 个数中的第 $2$ 个,即数字 $6$。
方法:分别求两钟指针所指数的循环(周期 6 与 7),找出公共周期 42 内同指次数,推第 30 次的位置。
8. 如图 7-15,在 $A$、$B$ 两地之间有 $7$ 个车站,一辆列车不停地往返于 $A$、$B$ 两地之间。它从 $A$ 出发,每天行驶到下一站,到达 $B$ 地后的下一天又回到 $7$ 号站,如此反复。已知列车第 $4$ 次驶入 $4$ 号站时是星期六,那么它第 $20$ 次驶入 $5$ 号站时是星期几?
★★★★
往返行驶的周期车站被驶入的次序与天数星期以 7 为周期的推算往返车站周期与星期综合
答案
星期日。
解题过程
列车的行驶路线为 $A\to 1\to 2\to\cdots\to 7\to B\to 7\to\cdots\to 2\to 1\to A\to\cdots$。容易看出,从 $A$ 地到达 $B$ 地需要 $8$ 天,再返回 $A$ 地又需要 $8$ 天,然后再出发去往 $B$ 地,因此列车往返运动的周期是 $16$ 天。发现列车第 $4$ 次是从右往左驶入 $4$ 号站的,同理第 $6$、$8$、$10$、$12$、$14$、$16$、$18$、$20$ 次都是从右往左驶入 $4$ 号站。把列车从右往左驶入 $4$ 号站看作每个周期的开始,那么第 $20$ 次驶入 $4$ 号站正好是在第 $4$ 次驶入 $4$ 号站的 $8$ 个周期之后,即 $16\times 8=128$(天)之后。列车从右往左行驶时,在到达 $4$ 号站的前一天到达 $5$ 号站,因此从第 $4$ 次驶入 $4$ 号站往后数 $128-1=127$(天),就是第 $20$ 次驶入 $5$ 号站的日期。$127\div 7=18\cdots\cdots 1$,而第 $4$ 次驶入 $4$ 号站是星期六,所以第 $20$ 次驶入 $5$ 号站是星期六往后 $1$ 天,即星期日。
方法:确定往返周期 16 天,找出第 n 次驶入某站对应的天数,再结合已知星期与 7 天周期推算。
第8讲 鸡兔同笼问题一
兴趣篇
1. $1$ 只鸡有 $1$ 个头 $2$ 条腿,$1$ 只兔子有 $1$ 个头 $4$ 条腿。$6$ 只鸡和 $8$ 只兔子一共有多少个头?多少条腿?
★
鸡兔头数与腿数的基本计算鸡兔头腿总数计算
答案
$14$ 个头,$44$ 条腿。
解题过程
头数:$6\times 1+8\times 1=14$(个)。 腿数:$$\begin{aligned}6\times 2+8\times 4&=12+32\\&=44\end{aligned}$$(条)。
方法:直接按每只鸡 1 头 2 腿、每只兔 1 头 4 腿分别求和。
2. 鸡、兔共 $5$ 只,共有 $14$ 条腿。问鸡、兔各几只?
★
鸡兔同笼基本型假设法鸡兔同笼基本问题
答案
鸡 $3$ 只,兔 $2$ 只。
解题过程
方法一:假设全是鸡,那么一共有腿 $2\times 5=10$(条),比实际少 $14-10=4$(条)。每把一只鸡看成兔,腿数就多算了 $4-2=2$(条),则兔 $4\div 2=2$(只),鸡 $5-2=3$(只)。 方法二:假设全是兔,那么一共有腿 $4\times 5=20$(条),比实际多 $20-14=6$(条)。每把一只兔看成鸡,腿数就少算了 $4-2=2$(条),则鸡 $6\div 2=3$(只),兔 $5-3=2$(只)。
方法:用假设法,假设全是鸡(或全是兔),由腿数差求另一种动物的只数。
3. 一只鸡有 $1$ 个头 $2$ 条腿,一只兔子有 $1$ 个头 $4$ 条腿。如果笼子里的鸡和兔子共有 $10$ 个头和 $26$ 条腿,你知道鸡和兔子各有几只吗?
★
鸡兔同笼基本型假设法鸡兔同笼基本问题
答案
鸡 $7$ 只,兔子 $3$ 只。
解题过程
假设全是鸡,那么一共有腿 $2\times 10=20$(条),比实际少 $26-20=6$(条)。每把一只鸡看成兔,腿数就多算了 $4-2=2$(条),则兔 $6\div 2=3$(只),鸡 $10-3=7$(只)。
方法:假设全是鸡,由腿数差除以每只 2 条的差求出兔的只数。
4. 停车场里的自行车和三轮车一共有 $24$ 辆,自行车每辆有 $2$ 个轮子,每辆三轮车有 $3$ 个轮子,所有自行车和三轮车一共有 $56$ 个轮子。请问,有多少辆自行车?有多少辆三轮车?
★
鸡兔同笼变式(轮子问题)假设法轮子数鸡兔同笼
答案
自行车 $16$ 辆,三轮车 $8$ 辆。
解题过程
方法一:假设全是自行车,那么一共有轮子 $2\times 24=48$(个),比实际少 $56-48=8$(个)。每把一辆自行车看成三轮车,就多算了 $3-2=1$(个)轮子,所以三轮车 $8\div 1=8$(辆),自行车 $24-8=16$(辆)。 方法二:假设全是三轮车,那么一共有轮子 $3\times 24=72$(个),比实际多 $72-56=16$(个)。每把一辆三轮车看成自行车,就少算了 $3-2=1$(个)轮子,所以自行车 $16\div 1=16$(辆),三轮车 $24-16=8$(辆)。
方法:把自行车、三轮车类比为鸡兔,用假设法由轮子数差求解。
5. 晨星小学有 $30$ 间宿舍,其中大宿舍每间住 $6$ 人,小宿舍每间住 $4$ 人。如果这些宿舍一共可以住 $168$ 人,那么有几间大宿舍?
★
鸡兔同笼变式(宿舍住人)假设法容量分配鸡兔同笼
答案
$24$ 间。
解题过程
假设全是小宿舍,那么一共能住 $4\times 30=120$(人),比实际少 $168-120=48$(人)。每把一间小宿舍看成大宿舍,就多住 $6-4=2$(人),所以大宿舍 $48\div 2=24$(间)。
方法:假设全是小宿舍,由住人差除以每间相差人数求大宿舍间数。
6. 理想小学 $150$ 名教师参加新年联欢会,其中有一个趣味游戏,要求男教师 $2$ 人一组,女教师 $3$ 人一组,结果共分了 $62$ 组,恰好分完。请问,女教师有多少人,男教师有多少人?
★
鸡兔同笼变式(分组)假设法分组型鸡兔同笼
答案
女教师 $78$ 人,男教师 $72$ 人。
解题过程
方法一:假设全是由女教师组成的,那么一共有 $3\times 62=186$(人),比实际多了 $186-150=36$(人)。每把一组男教师看成一组女教师,就多算了 $3-2=1$(人),因此男教师有 $36\div 1=36$(组),即一共有 $2\times 36=72$(人),则女教师一共有 $150-72=78$(人)。 方法二:假设全是由男教师组成的,那么一共有 $2\times 62=124$(人),比实际少了 $150-124=26$(人)。每把一组女教师看成一组男教师,就少算了 $3-2=1$(人),因此女教师有 $26\div 1=26$(组),即一共有 $3\times 26=78$(人),则男教师一共有 $150-78=72$(人)。
方法:把男教师组、女教师组类比鸡兔,假设全是某一种组,用每组人数差求另一种组数,再换算成人数。
7. 墨莫的存钱罐里有 $5$ 角和 $1$ 元的硬币共 $25$ 枚,总值数为 $19$ 元。这两种硬币各有多少枚?
★
鸡兔同笼变式(硬币面值)假设法单位换算硬币面值鸡兔同笼
答案
$1$ 元硬币 $13$ 枚,$5$ 角硬币 $12$ 枚。
解题过程
$19$ 元 $=190$ 角。假设全是 $5$ 角硬币,那么总面值是 $5\times 25=125$(角),比实际少 $190-125=65$(角)。每把一枚 $5$ 角硬币换成 $1$ 元硬币,总值就多 $10-5=5$(角),所以 $1$ 元硬币 $65\div 5=13$(枚),$5$ 角硬币 $25-13=12$(枚)。
方法:统一为“角”后假设全是 5 角,由总值差求 1 元硬币枚数。
8. 张老师给幼儿园里的孩子分水果。大班每人分得 $2$ 个苹果和 $5$ 个橘子,小班每人分得 $2$ 个苹果和 $3$ 个橘子。张老师一共分掉了 $80$ 个苹果和 $158$ 个橘子。请问,小班有多少个孩子?
★★
鸡兔同笼变式(分水果)假设法先求总数再分两类双量分配鸡兔同笼
答案
$21$ 个。
解题过程
方法一:因为大班和小班的孩子每人都分 $2$ 个苹果,一共分掉了 $80$ 个苹果,所以大班和小班的孩子一共有 $80\div 2=40$(个)。再由橘子,应该分得 $5\times 40=200$(个)。比实际多 $200-158=42$(个)。每把一个大班孩子看成小班孩子,就会少分 $5-3=2$(个)橘子,所以小班孩子 $42\div 2=21$(个)。 方法二:假设大班和小班人数一样多,每人分 $4$ 个苹果和 $8$ 个橘子,平均每个孩子分 $2$ 个苹果,现在有 $80$ 个苹果,孩子总数 $80\div 2=40$(个),且要分得 $4\times 40=160$(个)橘子,但实际为 $158$ 个,可得小班孩子 $(40+2)\div 2=21$(个)。
方法:先由相同的苹果数求出总人数,再由橘子差用假设法求小班人数。
9. 鸡兔同笼,鸡和兔的数量一样多,共有 $48$ 条腿。求鸡和兔各有几只?
★★
鸡兔同笼(数量相等)分组法(捆绑法)数量相等鸡兔同笼
答案
各 $8$ 只。
解题过程
把 $1$ 只鸡和 $1$ 只兔“绑成”一组,每组就有腿 $2+4=6$(条)。$48$ 条腿就分成了 $48\div 6=8$(组),也就是有 $8$ 只鸡和 $8$ 只兔。
方法:利用鸡兔只数相等,把一鸡一兔捆成一组,用每组 6 条腿去除总腿数。
10. 动物园里,鸵鸟和斑马生活在同一片草地上,斑马的数量是鸵鸟的 $3$ 倍。斑马和鸵鸟一共有 $140$ 条腿。求斑马有多少匹?鸵鸟有多少只?
★★
鸡兔同笼(倍数关系)分组法倍数关系鸡兔同笼
答案
斑马 $30$ 匹,鸵鸟 $10$ 只。
解题过程
鸵鸟有 $2$ 条腿,斑马有 $4$ 条腿。因为斑马的数量是鸵鸟的 $3$ 倍,把 $1$ 只鸵鸟和 $3$ 匹斑马分成一组,每组有腿 $2+4\times 3=14$(条),共 $140$ 条腿分成 $140\div 14=10$(组),所以鸵鸟有 $10$ 只,斑马有 $10\times 3=30$(匹)。
方法:按倍数关系把 1 只鸵鸟与 3 匹斑马捆成一组,用每组腿数去除总腿数。
拓展篇
1. 中国古代数学著作《孙子算经》中记载了这样一道题:“今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?”这四句话的意思就是:有一些小鸡和兔子在同一个笼子里,从上面看有 $35$ 个头,从下面看有 $94$ 条腿。请求出笼中的小鸡和兔子各有几只。
★
鸡兔同笼基本型假设法古算题鸡兔同笼基本问题
答案
小鸡 $23$ 只,兔子 $12$ 只。
解题过程
方法一:假设全是鸡,那么一共有腿 $2\times 35=70$(条),比实际少 $94-70=24$(条)。每把一只鸡看成兔,腿数就多算了 $4-2=2$(条),所以兔子 $24\div 2=12$(只),小鸡 $35-12=23$(只)。 方法二:假设全是兔,那么一共有腿 $4\times 35=140$(条),比实际多 $140-94=46$(条),每把一只兔看成鸡少算 $2$ 条腿,所以小鸡 $46\div 2=23$(只),兔子 $35-23=12$(只)。
方法:经典《孙子算经》雉兔同笼,用假设法求解。
2. 同学们去游乐场游玩,老师用 $500$ 元钱买了套票和普通票两种门票,普通票 $10$ 元一张,套票 $20$ 元一张,共买了 $35$ 张。请问,两种门票各买了多少张?
★
鸡兔同笼变式(票价)假设法票价鸡兔同笼
答案
普通票 $20$ 张,套票 $15$ 张。
解题过程
方法一:假设全是普通票,那么一共要花 $10\times 35=350$(元),比实际少 $500-350=150$(元)。每把一张普通票看成套票,就多 $20-10=10$(元),所以套票 $150\div 10=15$(张),普通票 $35-15=20$(张)。 方法二:假设全是套票,那么一共要花 $20\times 35=700$(元),比实际多 $700-500=200$(元),每把一张套票看成普通票少 $10$ 元,所以普通票 $200\div 10=20$(张),套票 $35-20=15$(张)。
方法:把套票、普通票类比鸡兔,用假设法由总价差求票数。
3. 班主任黄老师和班上的 $50$ 名同学在中秋晚会上一起吃月饼,黄老师吃了 $5$ 块月饼,男生每人吃 $4$ 块,女生每人吃 $2$ 块,最后一共吃了 $135$ 块月饼。问,有几名男生?有几名女生?
★★
鸡兔同笼变式(吃月饼)假设法先扣除固定量分食物鸡兔同笼
答案
男生 $15$ 名,女生 $35$ 名。
解题过程
除去黄老师吃的 $5$ 块月饼,男生和女生一共吃了 $135-5=130$(块)。假设全是女生,应该吃 $2\times 50=100$(块),比实际少 $130-100=30$(块)。每把一名男生看成女生,就会少算 $4-2=2$(块)月饼,所以男生 $30\div 2=15$(名),女生 $50-15=35$(名)。
方法:先减去黄老师吃的月饼,再对男女生用假设法求解。
4. 松鼠妈妈采松籽,晴天每天可以采 $20$ 个,雨天每天只能采 $12$ 个。它一连几天一共采了 $112$ 个松籽,平均每天采 $14$ 个。请问,这些天里有几天是雨天?
★★
鸡兔同笼变式(晴雨天)假设法由平均数求总天数晴雨天鸡兔同笼
答案
$6$ 天。
解题过程
采松籽一共用了 $112\div 14=8$(天)。假设这 $8$ 天全是晴天,那么能采 $20\times 8=160$(个)松籽,比实际多 $160-112=48$(个)。每把一个晴天看成雨天,就会少 $20-12=8$(个),所以雨天 $48\div 8=6$(天)。
方法:先由总数除以平均数求总天数,再用假设法求雨天数。
5. 猪八戒曾卖过一段时间的牛肉和羊肉,牛肉 $3$ 文钱一斤,羊肉 $5$ 文钱一斤。有一天,一个人来他的肉铺买肉,牛肉和羊肉一共买了 $28$ 斤,结账时,猪八戒错误地把牛肉算成 $5$ 文钱一斤,把羊肉算成 $3$ 文钱一斤,结果那人一共付了 $100$ 文钱。请问,与实际的价钱相比,猪八戒是亏了还是赚了?如果赚了,赚多少?如果亏了,亏多少?
★★
鸡兔同笼变式(错价)假设法比较实际与正确价错价盈亏鸡兔同笼
答案
亏了 $24$ 文钱。
解题过程
如果这 $28$ 斤全是羊肉,按错误的定价,应该付 $3\times 28=84$(文)钱,比实际少 $100-84=16$(文)钱。一斤牛肉和羊肉价钱的差是 $5-3=2$(文),所以羊肉是 $16\div 2=8$(斤),牛肉 $28-8=20$(斤)。按正确定价,应该付 $3\times 8+5\times 20=124$(文)钱,而实际只付了 $100$ 文,所以猪八戒亏了 $124-100=24$(文)钱。
方法:先用假设法由错价总钱数求各肉斤数,再按正确价比较盈亏。
6. 甲、乙两个班去不同的地方春游,甲班每个人需要交 $10$ 元车钱和 $15$ 元门票钱,乙班每个人需要交 $10$ 元车钱和 $20$ 元门票钱,结果两个班共收了 $520$ 元车钱和 $940$ 元门票钱。问甲、乙两个班分别有多少人?
★★
鸡兔同笼变式(双费用)假设法先求总人数双费用鸡兔同笼
答案
甲班 $20$ 人,乙班 $32$ 人。
解题过程
甲、乙两班每人都交 $10$ 元车钱,所以甲、乙两班一共有 $520\div 10=52$(人)。假设全是乙班,门票钱应是 $20\times 52=1040$(元),比实际多 $1040-940=100$(元),每把一个乙班的人看成甲班的人,门票就少 $20-15=5$(元),所以甲班 $100\div 5=20$(人),乙班 $52-20=32$(人)。
方法:先由车钱求出总人数,再由门票钱差用假设法求两班人数。
7. 墨莫去参加奥运知识竞赛答题,按规定每答对一题得 $5$ 分,答错一题倒扣 $1$ 分。墨莫答了 $10$ 道题目,共得到 $26$ 分。请问,墨莫答对了几道题?
★★
鸡兔同笼变式(答题得分)假设法答错倒扣答题计分鸡兔同笼
答案
$6$ 道。
解题过程
方法一:假设墨莫全答对了,他应该得 $5\times 10=50$(分),比实际多 $50-26=24$(分)。每答错一道题,与答对相比就要差 $5+1=6$(分),所以墨莫答错了 $24\div 6=4$(道),答对了 $10-4=6$(道)。 方法二:假设墨莫答对了 $5$ 道题、答错了 $5$ 道题,则应得 $5\times 5-1\times 5=20$(分),比实际少,调整后可得答对 $6$ 道。
方法:假设全对,每答错一题差“得分+扣分”,由总分差求答错题数。
8. 一张试卷共有 $20$ 道题,每人都有 $20$ 分的初始分。每答对一题得 $4$ 分,每答错一题倒扣 $1$ 分。小高做了全部的题,却还是 $20$ 分。请问,他一共答对了几道题?
★★
鸡兔同笼变式(答题得分)假设法初始分与倒扣答题计分鸡兔同笼
答案
$4$ 道。
解题过程
做完 $20$ 道题,初始 $20$ 分要保持不变。假设小高全答对了,他得到的分是 $4\times 20=80$(分),加上初始分共 $80+20=100$(分),比实际多 $100-20=80$(分)。每答错一道题,与答对相比要差 $4+1=5$(分),所以答错 $80\div 5=16$(道),答对 $20-16=4$(道)。 方法二:发现小高所做 $20$ 道题,分数却没有变化(仍为初始 $20$ 分),即得分恰好抵消,可解得答对 $4$ 道。
方法:考虑初始分后假设全对,由总分差除以每错一题的差求答对题数。
9. 货运公司运送 $50$ 箱玻璃仪器,合同规定运费每箱 $20$ 元,但如果有损坏,被损坏的那一箱不仅不给运费,还要赔偿 $60$ 元。运完货后最后只得到了 $760$ 元,请问,损坏了多少箱?
★★
鸡兔同笼变式(运费赔偿)假设法损坏既扣运费又赔偿运费赔偿鸡兔同笼
答案
$3$ 箱。
解题过程
假设全部没有损坏,那么一共能得到 $20\times 50=1000$(元),但实际只得到 $760$ 元,少了 $1000-760=240$(元)。每损坏一箱,不但拿不到 $20$ 元运费,还要倒贴 $60$ 元,这样就会少 $20+60=80$(元),所以损坏的玻璃仪器有 $240\div 80=3$(箱)。
方法:假设全无损坏,每损坏一箱差“运费+赔偿”,由总收入差求损坏箱数。
10. 在某电视机厂质量检测评比中,每生产一台合格电视机记 $5$ 分,每生产出一台不合格电视机扣 $10$ 分。第一小组每天生产电视机 $100$ 台,四天内共得了 $1850$ 分。请问,这四天一共生产了多少台合格电视机?
★★
鸡兔同笼变式(合格计分)假设法不合格既不得分又扣分合格计分鸡兔同笼
答案
$390$ 台。
解题过程
四天生产了 $100\times 4=400$(台)电视机。假设全部合格,应该一共得 $5\times 400=2000$(分)。把一台合格电视机换成不合格电视机,不仅得不到 $5$ 分,还要倒扣 $10$ 分,这样每换一台就会少 $5+10=15$(分)。所以不合格电视机有 $$\begin{aligned}(2000-1850)\div 15&=150\div 15\\&=10\end{aligned}$$(台),合格电视机有 $400-10=390$(台)。
方法:先求总台数,假设全合格,由分数差除以每台 15 分求不合格台数。
11. 鸡兔同笼,鸡比兔子多 $4$ 只,兔子和鸡的腿数总和为 $32$ 条。鸡和兔子各有几只?
★★
鸡兔同笼(相差关系)分组法相差关系鸡兔同笼
答案
鸡 $8$ 只,兔 $4$ 只。
解题过程
方法一:鸡比兔子多 $4$ 只,利用这一条件分组,把 $1$ 只鸡和 $1$ 只兔子配成一组,再把多出的 $4$ 只鸡单列,如下图所示。粗线右边的 $4$ 只鸡有腿 $2\times 4=8$(条),所以粗线左边的鸡和兔共有腿 $32-8=24$(条)。再做调整:每增加 $1$ 只兔子,就必须相应地增加 $1$ 只鸡,才能保持“鸡比兔子多 $4$ 只”不变,相应地腿数增加 $4+2=6$(条),那么要增加 $24$ 条腿,需要增加 $24\div 6=4$(只)兔子。而兔子是从 $0$ 只的基础上开始增加的,所以兔子有 $0+4=4$(只),鸡有 $4+4=8$(只)。 方法二:先从总腿数中减去多出的 $4$ 只鸡的腿 $2\times 4=8$(条),剩下 $32-8=24$(条)腿由相等数量的鸡兔组成,每组(一鸡一兔)$2+4=6$(条)腿,共 $24\div 6=4$(组),故兔 $4$ 只,鸡 $4+4=8$(只)。
方法:利用鸡比兔多 4 只,先把多出的 4 只鸡单列,再把一鸡一兔捆成一组求解。
12. 鸡兔同笼,兔子比鸡多 $10$ 只,兔子和鸡的腿数总和为 $100$ 条。鸡和兔子各有几只?
★★
鸡兔同笼(相差关系)分组法相差关系鸡兔同笼
答案
鸡 $10$ 只,兔子 $20$ 只。
解题过程
兔子比鸡多 $10$ 只,利用这一条件分组,把 $1$ 只鸡和 $1$ 只兔子配成一组,再把多出的 $10$ 只兔子单独一组,如下图所示。方法一:粗线右边的 $10$ 只兔子有腿 $4\times 10=40$(条),所以粗线左边的鸡兔分组后剩下 $100-40=60$(条)腿。每组有 $2+4=6$(条)腿,所以每边各 $60\div 6=10$(只),即鸡 $10$ 只,兔 $10+10=20$(只)。 方法二:假设兔子也只有鸡那么多,总腿数会少 $100-4\times 10=60$,由 $60\div(2+4)=10$ 求得鸡 $10$ 只,兔 $20$ 只。
方法:利用兔比鸡多 10 只,先把多出的兔单列,再把一鸡一兔捆成一组求解。
13. 鸡兔同笼,鸡的数量是兔子的 $3$ 倍,兔子和鸡的腿数总和为 $110$ 条。鸡和兔子各有几只?
★★
鸡兔同笼(倍数关系)分组法倍数关系鸡兔同笼
答案
鸡 $33$ 只,兔子 $11$ 只。
解题过程
鸡的数量是兔子的 $3$ 倍,利用这一条件分组,把 $3$ 只鸡和 $1$ 只兔子分成一组,每组有腿 $2\times 3+4=10$(条),共 $110$ 条腿,所以分了 $110\div 10=11$(组)。每组有 $1$ 只兔子,所以有 $11$ 只兔子,鸡 $3\times 11=33$(只)。
方法:把 3 鸡 1 兔捆成一组,用每组 10 条腿去除总腿数。
14. 河边有一群狗追一群鸭子,鸭子的数量是狗的 $4$ 倍,鸭子的总腿数比狗的总腿数多 $20$。狗和鸭子各有多少只?
★★
鸡兔同笼(倍数+腿数差)分组法倍数关系鸡兔同笼
答案
狗 $5$ 只,鸭子 $20$ 只。
解题过程
已知鸭子的数量是狗的 $4$ 倍,把 $1$ 只狗和 $4$ 只鸭子分成一组,如下图所示。每组中狗有腿 $4$ 条,鸭子有腿 $2\times 4=8$(条),每组鸭子腿比狗腿多 $8-4=4$。现在鸭子腿一共比狗腿多 $20$,所以有 $20\div 4=5$(组),即狗 $5$ 只,鸭子 $5\times 4=20$(只)。
方法:把 1 狗 4 鸭捆成一组,用每组的鸭狗腿数差去除总腿数差。
超越篇
1. 幼儿园里,老师给大班和小班的同学发橘子,大班每人发 $5$ 个,小班每人发 $3$ 个。已知小班比大班多 $7$ 人,老师总共发了 $101$ 个橘子。求大班和小班的人数。
★★★★
鸡兔同笼变式(相差+发橘子)分组法假设法相差关系鸡兔同笼
答案
大班 $10$ 人,小班 $17$ 人。
解题过程
根据小班比大班多 $7$ 人这一条件,可以把 $1$ 个“大班同学”和 $1$ 个“小班同学”配成一组,每组发 $5+3=8$(个)橘子,再把多出的 $7$ 个小班同学单列,如图所示。方法一:所有参加配组的同学共得到橘子 $101-3\times 7=80$(个),每组 $8$ 个,所以共 $80\div 8=10$(组),即大班 $10$ 人、配组的小班 $10$ 人,小班实际 $10+7=17$(人)。 方法二:假如“补上”$7$ 个大班同学,那么一共应该分 $101+5\times 7=136$(个)橘子。此时大班与小班人数一样多,每组一大一小共发 $5+3=8$(个)橘子,于是有 $136\div 8=17$(组),所以小班有 $17$ 人,大班有 $17-7=10$(人)。
方法:利用小班比大班多 7 人,先把多出的小班单列,再把一大班一小班捆成一组求解。
2. 在手工课上,同学们剪出了一些三角形、四边形和五边形的纸片,所有纸片总共有 $394$ 条边,其中五边形有 $2$ 个,四边形比三角形多 $82$ 个。请问,四边形有多少个?
★★★★
鸡兔同笼变式(多边形边数)分组法先扣除固定量多边形边数鸡兔同笼
答案
$90$ 个。
解题过程
五边形有 $2$ 个,它的边有 $5\times 2=10$(条),那么三角形和四边形的边共有 $394-10=384$(条)。把一个三角形和一个四边形配成一组,每组有边 $3+4=7$(条),再把多出来的 $82$ 个四边形单列,如图所示。所有完整组所包含的边数是 $384-4\times 82=56$(条),则有 $56\div(3+4)=8$(组),所以四边形有 $8+82=90$(个)。
方法:先扣除五边形的边,再把一三角形一四边形捆成一组,多出的四边形单列求解。
3. 超市里,水果糖每千克卖 $20$ 元,奶糖每千克卖 $25$ 元,巧克力糖每千克卖 $30$ 元。某天上午,这三种糖一共卖了 $20$ 千克,总收入为 $480$ 元。已知奶糖和巧克力糖总共卖了 $300$ 元,请问,其中奶糖卖出多少千克?
★★★★
鸡兔同笼变式(三种糖)假设法先求一种再处理两种多种单价鸡兔同笼
答案
$6$ 千克。
解题过程
根据题意,水果糖卖了 $480-300=180$(元),由 $180\div 20=9$(千克)知水果糖卖了 $9$ 千克。方法一:奶糖和巧克力糖共卖 $20-9=11$(千克),收入 $300$ 元。假设全是巧克力糖,应收 $30\times 11=330$(元),比实际多 $330-300=30$(元),每把 $1$ 千克巧克力糖看成奶糖少 $30-25=5$(元),所以奶糖 $30\div 5=6$(千克)。 方法二:三种糖的价格分别是 $20$ 元、$25$ 元、$30$ 元的两位倍数关系,由总量与各部分收入用假设法得奶糖 $6$ 千克。
方法:先由水果糖收入求其千克数,再对奶糖、巧克力糖用假设法求解。
4. 蜘蛛、蜻蜓和蝉 $3$ 种动物一共有 $21$ 只,蜘蛛有 $8$ 条腿但没有翅膀,蜻蜓有 $6$ 条腿和 $2$ 对翅膀,蝉有 $6$ 条腿和 $1$ 对翅膀。这 $3$ 种动物一共有 $140$ 条腿,$23$ 对翅膀。请问,这 $3$ 种动物各有多少只?
★★★★
鸡兔同笼变式(三种动物、腿与翅膀)假设法两次假设三量鸡兔同笼
答案
蜘蛛 $7$ 只,蜻蜓 $9$ 只,蝉 $5$ 只。
解题过程
假设全是蜘蛛,则一共有 $8\times 21=168$(条)腿,比实际多 $168-140=28$(条)。每把 $1$ 只蜘蛛换成蜻蜓或蝉,腿数就少 $8-6=2$(条),所以蜻蜓和蝉一共 $28\div 2=14$(只),蜘蛛 $21-14=7$(只)。再看翅膀:蜻蜓 $2$ 对、蝉 $1$ 对,$14$ 只共 $23$ 对,假设 $14$ 只全是蝉则 $14$ 对,比实际少 $23-14=9$(对),每把 $1$ 只蝉换成蜻蜓多 $1$ 对,所以蜻蜓 $9$ 只,蝉 $14-9=5$(只)。
方法:先由腿数用假设法分出蜘蛛,再由翅膀对数用假设法分出蜻蜓与蝉。
5. 某杂志每期固定售价 $5$ 元,全年共出 $12$ 期。某班一些学生订半年,其余学生订全年,共需订费 $900$ 元;如果订半年的改订全年,而订全年的改订半年,那么共需订费 $990$ 元。问,这个班共有多少名学生?
★★★★
鸡兔同笼变式(订杂志)假设法交换订费比较费用交换鸡兔同笼
答案
$21$ 名。
解题过程
订半年的同学需要 $5\times 6=30$(元),订全年的同学需要 $5\times 12=60$(元)。假设订半年的同学和订全年的同学一样多,则交换后订费不变;但实际两次订费相差 $990-900=90$(元),由每名同学订半年与订全年相差 $60-30=30$(元),可知两类同学人数相差 $90\div 30=3$(人)。把多出的 $3$ 名同学单列,他们共需订费 $30\times 3=90$(元),则参与分组的同学共需订费 $900-90=810$(元),每组(一名订半年、一名订全年)需订费 $30+60=90$(元),所以一共分了 $810\div 90=9$(组)。因此订全年的同学有 $9$ 名,订半年的同学有 $9+3=12$(名),共有学生 $9+12=21$(名)。
方法:由订半年、订全年的费用差,结合两次订费之差求两类人数差,进而求总人数。
6. 中秋节前夕,公司给员工发放物券,市场部每人得到 $3$ 张月饼券和 $2$ 张水果券,技术部每人得到 $2$ 张月饼券和 $3$ 张水果券。已知共发了 $110$ 张月饼券和 $90$ 张水果券,问,市场部和技术部各有多少人?
★★★★
鸡兔同笼变式(双券分配)假设法差量分组双券分配鸡兔同笼
答案
市场部 $30$ 人,技术部 $10$ 人。
解题过程
市场部每人月饼券比水果券多 $3-2=1$(张),技术部每人水果券比月饼券多 $1$ 张。月饼券比水果券一共多 $110-90=20$(张),因此市场部比技术部多 $20$ 人。把 $1$ 个市场部员工和 $1$ 个技术部员工分成一组,月饼券与水果券相抵,最后还剩下 $20$ 个市场部员工。这 $20$ 名不能分组的市场部员工有月饼券 $3\times 20=60$(张),则每组有月饼券 $110-60=50$(张),每组(市场部、技术部各 $1$ 人)需月饼券 $3+2=5$(张),因此共分了 $50\div 5=10$(组),即技术部有 $10$ 人,市场部有 $10+20=30$(人)。
方法:利用两部门月饼券与水果券的相差关系,由券数差求人数。
7. 商店国庆节促销,汽水的价格由原来 $3$ 瓶 $3$ 元改为每 $4$ 瓶 $3$ 元,而酸奶则是买 $1$ 瓶送 $1$ 瓶。墨莫花 $28$ 元按照优惠价购买汽水和酸奶若干瓶,其中汽水瓶数比酸奶瓶数的 $3$ 倍少 $2$ 瓶。墨莫发现这比平时便宜了 $14$ 元。求每瓶酸奶的正常价格。
★★★★
鸡兔同笼变式(促销折扣)假设法数量倍数关系促销折扣鸡兔同笼
答案
$1.4$ 元。
解题过程
此题相当于汽水买三送一、酸奶买一送一。假设全买酸奶,便宜了 $14$ 元,则墨莫应花 $14$ 元,但他实际花了 $28$ 元,多花了 $28-14=14$(元),也就是说墨莫买汽水花的钱比优惠的多 $14$ 元,$14\div(3-1)=7$(元),所以墨莫买汽水优惠了 $7$ 元,即买了 $7\times 4=28$(瓶)汽水。再由汽水瓶数比酸奶瓶数的 $3$ 倍少 $2$ 瓶,那么买了酸奶 $(28+2)\div 3=10$(瓶)。又墨莫买酸奶优惠了 $14-7=7$(元),即买酸奶实际花了 $7$ 元,所以每瓶酸奶的正常价是 $7\div(10\div 2)=1.4$(元)。
方法:结合两种商品的折扣方式与“便宜 14 元”,由数量倍数关系求酸奶正常单价。
8. 有鸡和兔子若干只,它们的总腿数比总头数的 $3$ 倍多 $8$,而且鸡的只数的 $5$ 倍比兔的只数的 $4$ 倍少 $19$。问,鸡和兔子一共有多少只?
★★★★
鸡兔同笼(双重条件)假设法倍数与差量结合双条件鸡兔同笼
答案
$34$ 只。
解题过程
因鸡的腿数是头数的 $3$ 倍少 $1$,兔的腿数是头数的 $3$ 倍多 $1$,假设鸡的只数与兔子的一样多,则它们的总腿数恰是总头数的 $3$ 倍。但实际总腿数比总头数的 $3$ 倍多 $8$,所以兔的只数比鸡多 $8$ 只,于是兔的只数的 $4$ 倍比鸡的只数的 $4$ 倍多 $4\times 8=32$。又兔的只数的 $4$ 倍比鸡的只数的 $5$ 倍多 $19$,所以鸡的只数(即鸡的 $5$ 倍与 $4$ 倍之差)有 $32-19=13$(只),兔子有 $13+8=21$(只),一共 $13+21=34$(只)。
方法:先由腿数与头数 3 倍的关系求出兔比鸡多的数,再由倍数差量条件求各自只数。
第9讲 等差数列
兴趣篇
1. 数列 $2,4,6,8,10,\cdots$ 中,$50$ 是第几个数?
★
等差数列项数公式公差求项数
答案
第 $25$ 个。
解题过程
这是首项为 $2$、公差为 $2$ 的等差数列。项数 $=$(末项 $-$ 首项)$\div$ 公差 $+1=(50-2)\div 2+1=25$。
方法:用项数公式 项数=(末项-首项)÷公差+1。
2. 数列 $1,3,5,7,9,11,\cdots$ 中,第 $20$ 项是多少?
★
等差数列通项公式公差求第 n 项
答案
$39$。
解题过程
这是首项为 $1$、公差为 $2$ 的等差数列。末项 $=$ 首项 $+$(项数 $-1$)$\times$ 公差 $=1+(20-1)\times 2=39$。
方法:用通项公式 末项=首项+(项数-1)×公差。
3. (1)$2,5,8,11,14,\cdots$,上面是按规律排列的一串数,其中第 $21$ 项是多少?(2)把比 $100$ 大的奇数从小到大排成一列,其中第 $21$ 个是多少?
★
等差数列通项公式连续奇数求第 n 项
答案
(1)$62$;(2)$141$。
解题过程
(1)这是首项为 $2$、公差为 $3$ 的等差数列,$$\begin{aligned}\text{第 $21$ 项}&=2+(21-1)\times 3\\&=62\end{aligned}$$。 (2)比 $100$ 大的奇数从小到大为 $101,103,105,\cdots$,首项 $101$、公差 $2$,$$\begin{aligned}\text{第 $21$ 项}&=101+(21-1)\times 2\\&=141\end{aligned}$$。
方法:确定首项与公差后代入通项公式。
4. 如图 9-1,有一堆按规律摆放的砖。从上往下数,第 $1$ 层有 $1$ 块砖,第 $2$ 层有 $5$ 块砖,第 $3$ 层有 $9$ 块砖……按照这样的规律,第 $19$ 层有多少块砖?
★
等差数列通项公式图形规律图形规律求第 n 项
答案
$73$ 块。
解题过程
观察图形,每层的砖数构成以 $1$ 为首项、公差为 $4$ 的等差数列:$1,5,9,\cdots$。第 $19$ 层砖数 $=$ $$\begin{aligned}\text{末项}&=1+(19-1)\times 4\\&=73\end{aligned}$$(块)。
方法:从图形抽象出每层砖数的等差数列,再用通项公式求末项。
5. 已知一个等差数列第 $9$ 项等于 $131$,第 $10$ 项等于 $137$,这个数列的第 $1$ 项是多少?第 $19$ 项是多少?
★
公差的求法通项公式中间项性质已知两项求其他项
答案
第 $1$ 项是 $83$,第 $19$ 项是 $191$。
解题过程
公差 $=$ 第 $10$ 项 $-$ 第 $9$ 项 $=137-131=6$。第 $1$ 项 $=$ 第 $9$ 项 $-(9-1)\times 6=131-48=83$。$$\begin{aligned}\text{第 $19$ 项}&=83+(19-1)\times 6\\&=191\end{aligned}$$。(也可由第 $10$ 项是第 $1$、$19$ 项的中间项,第 $19$ 项 $=137\times 2-83=191$。)
方法:先求公差,再用通项公式推第 $1$ 项与第 $19$ 项;或用中间项的二倍关系。
6. 墨莫先在黑板上写了一个等差数列,刚写完小高就冲上讲台,擦去了其中的大部分数,只剩下第四个数 $31$ 和第十个数 $73$。你能算出这个等差数列的公差与首项吗?
★★
公差的求法首项的求法已知两项求公差首项
答案
公差为 $7$,首项为 $10$。
解题过程
第 $10$ 个数减去第 $4$ 个数应该等于 $6$ 个公差,则$$\begin{aligned}\text{公差}&=(73-31)\div 6\\&=7\end{aligned}$$。所以首项 $=$ 末项 $-$(项数 $-1$)$\times$ 公差 $=31-(4-1)\times 7=10$。
方法:由两个已知项之间相隔的公差个数求公差,再倒推首项。
7. 体育课上老师指挥大家排一排,墨莫站排头,小高站排尾,从排头到排尾依次报数。(1)如果墨莫报 $3$,小高报 $25$,每位同学报的数都比前一位多 $2$,那么队伍里一共有多少人?(2)如果墨莫报 $17$,小高报 $150$,每位同学报的数都比前一位多 $7$,那么队伍里一共有多少人?
★★
等差数列项数公式实际应用报数 / 求项数应用
答案
(1)$12$ 人;(2)$20$ 人。
解题过程
(1)从墨莫开始,每位同学所报的数组成一个等差数列,首项 $3$,末项 $25$,公差 $2$。人数等于$$\begin{aligned}\text{项数}&=(25-3)\div 2+1\\&=12\end{aligned}$$,所以队伍里一共有 $12$ 人。 (2)与(1)类似,首项 $17$,末项 $150$,公差 $7$,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(150-17)\div 7+1\\&=20\end{aligned}$$,所以队伍里一共有 $20$ 人。
方法:把报数转化为等差数列,用项数公式求人数。
8. 计算:(1)$1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12$;(2)$11+12+13+14+15+16+17+18+19$。
★
等差数列求和公式项数公式连续整数求和
答案
(1)$78$;(2)$135$。
解题过程
用求和公式 和 $=$(首项 $+$ 末项)$\times$ 项数 $\div 2$。 (1)和 $=(1+12)\times 12\div 2=78$。 (2)和 $=(11+19)\times 9\div 2=135$。
方法:确定首项、末项、项数后代入求和公式。
9. 计算:(1)$100+99+98+97+96+95+94+93+92+91+90$;(2)$21+19+17+\cdots+3+1$。
★★
等差数列求和公式项数公式等差数列求和
答案
(1)$1045$;(2)$121$。
解题过程
(1)首项 $100$、末项 $90$、项数 $11$,和 $=$(首项 $+$ 末项)$\times$ 项数 $\div 2=(100+90)\times 11\div 2=1045$。 (2)首项 $21$、末项 $1$、公差 $2$,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(21-1)\div 2+1\\&=11\end{aligned}$$,和 $=(21+1)\times 11\div 2=121$。
方法:先确定项数,再用求和公式(求和与顺序无关)。
10. 计算:(1)$2+6+10+\cdots+90$;(2)$41+44+47+\cdots+101$。
★★
等差数列项数公式求和公式等差数列求和
答案
(1)$1058$;(2)$1491$。
解题过程
(1)首项 $2$、末项 $90$、公差 $4$,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(90-2)\div 4+1\\&=23\end{aligned}$$,和 $=(2+90)\times 23\div 2=1058$。 (2)首项 $41$、末项 $101$、公差 $3$,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(101-41)\div 3+1\\&=21\end{aligned}$$,和 $=(41+101)\times 21\div 2=1491$。
方法:先用项数公式求项数,再代入求和公式。
拓展篇
1. (1)一个等差数列共有 $13$ 项,每一项都比它的前一项大 $2$,并且首项为 $23$,求末项是多少?(2)一个等差数列共有 $13$ 项,每一项都比它的前一项小 $7$,并且末项为 $125$,求首项是多少?
★★
等差数列通项公式公差正负递增 / 递减数列求项
答案
(1)$47$;(2)$209$。
解题过程
(1)公差为 $2$,首项 $23$,根据通项公式:末项 $=$ 首项 $+$(项数 $-1$)$\times$ 公差 $=23+(13-1)\times 2=47$。 (2)每项比前项小 $7$,即公差为 $-7$;末项 $125$ 是第 $13$ 项,首项 $=$ 末项 $-$(项数 $-1$)$\times$ 公差 $=125+(13-1)\times 7=209$。
方法:辨清公差正负后用通项公式求末项或首项。
2. 一个等差数列的首项为 $11$,第 $10$ 项为 $200$,这个等差数列的公差等于多少?第 $19$ 项等于多少?
★★
公差的求法通项公式中间项性质已知两项求公差与第 n 项
答案
公差为 $21$;第 $19$ 项为 $389$。
解题过程
首项 $11$、第 $10$ 项 $200$,与首项相差 $(10-1)$ 个公差,因此$$\begin{aligned}\text{公差}&=(200-11)\div(10-1)\\&=189\div 9\\&=21\end{aligned}$$。$$\begin{aligned}\text{第 $19$ 项}&=11+(19-1)\times 21\\&=389\end{aligned}$$。(也可由第 $10$ 项是第 $1$、$19$ 项的中间项,第 $19$ 项 $=200\times 2-11=389$。)
方法:由首项与第 $10$ 项之间的公差个数求公差,再求第 $19$ 项。
3. 墨莫读一本课外书,第一天读了 $15$ 页,以后每天都比前一天多读 $3$ 页,最后一天读了 $36$ 页,刚好把书读完。请问:墨莫一共读了多少天?这本课外书共有多少页?
★★
等差数列项数公式求和公式实际应用逐日递增应用题
答案
$8$ 天;$204$ 页。
解题过程
墨莫每天读的页数构成一个等差数列,首项 $15$、末项 $36$、公差 $3$。读的天数等于$$\begin{aligned}\text{项数}&=(36-15)\div 3+1\\&=8\end{aligned}$$(天)。这本书共有的页数即为这个等差数列 $8$ 项的和 $=(15+36)\times 8\div 2=204$(页)。
方法:把每天页数看成等差数列,先求项数(天数)再求和(总页数)。
4. 计算:(1)$3+6+9+12+15+18+21+24+27+30$;(2)$41+37+33+29+25+21+17+13+9+5+1$。
★★
等差数列求和公式项数公式等差数列求和
答案
(1)$165$;(2)$231$。
解题过程
(1)首项 $3$、末项 $30$、公差 $3$,项数 $10$,和 $=(3+30)\times 10\div 2=165$。 (2)首项 $41$、末项 $1$、公差 $4$,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(41-1)\div 4+1\\&=11\end{aligned}$$,和 $=(41+1)\times 11\div 2=231$。
方法:确定首项、末项、项数后代入求和公式。
5. 计算:(1)$5+11+17+\cdots+77+83$;(2)$193+187+181+\cdots+103$。
★★
等差数列项数公式求和公式等差数列求和
答案
(1)$616$;(2)$2368$。
解题过程
(1)首项 $5$、末项 $83$、公差 $6$,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(83-5)\div 6+1\\&=14\end{aligned}$$,和 $=(5+83)\times 14\div 2=616$。 (2)首项 $193$、末项 $103$、公差 $6$,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(193-103)\div 6+1\\&=16\end{aligned}$$,和 $=(193+103)\times 16\div 2=2368$。
方法:先求项数再用求和公式。
6. 有一堆粗细均匀的圆木。堆成如图 9-2 的形状,如最上面一层有 $6$ 根,共堆了 $25$ 层。请问:这堆圆木一共有多少根?
★★
等差数列通项公式求和公式图形应用堆垛求和
答案
$450$ 根。
解题过程
由题意得,每层圆木根数构成等差数列,其中首项 $6$、项数 $25$、公差 $1$。末项 $=$ 首项 $+$(项数 $-1$)$\times$ 公差 $=6+(25-1)\times 1=30$,所以第 $25$ 层有圆木 $30$ 根。则这堆圆木共有 $=(6+30)\times 25\div 2=450$(根)。
方法:先求末层根数,再用求和公式求总根数。
7. 已知一等差数列第 $8$ 项等于 $50$,第 $15$ 项等于 $71$,请问:(1)这个等差数列的第 $1$ 项是多少?(2)这个等差数列前 $10$ 项的和是多少?
★★
公差的求法通项公式求和公式已知两项求首项与前 n 项和
答案
(1)$29$;(2)$425$。
解题过程
第 $15$ 项与第 $8$ 项相差 $7$ 个公差,$$\begin{aligned}\text{公差}&=(71-50)\div 7\\&=3\end{aligned}$$。第 $8$ 项与第 $1$ 项相差 $7$ 个公差,$$\begin{aligned}\text{第 $1$ 项}&=50-7\times 3\\&=29\end{aligned}$$。第 $10$ 项 $=$ 第 $1$ 项 $+9$ 个公差 $=29+9\times 3=56$,前 $10$ 项的和 $=(29+56)\times 10\div 2=425$。
方法:由两项求公差与首项,再求第 $10$ 项后用求和公式。
8. 一个等差数列的第 $1$ 项是 $21$,前 $7$ 项的和为 $105$,这个数列的第 $10$ 项是多少?
★★
求和公式逆用公差的求法通项公式已知和与首项求第 n 项
答案
$3$。
解题过程
由求和公式 和 $=$(首项 $+$ 末项)$\times$ 项数 $\div 2$ 得,$105\times 2\div 7=30$,即第 $1$ 项 $+$ 第 $7$ 项 $=30$,又首项是 $21$,所以$$\begin{aligned}\text{第 $7$ 项}&=30-21\\&=9\end{aligned}$$。第 $7$ 项与第 $1$ 项相隔 $6$ 个公差,$$\begin{aligned}\text{公差}&=(9-21)\div 6\\&=-2\end{aligned}$$(即每项减 $2$)。第 $10$ 项 $=$ 第 $1$ 项 $+9$ 个公差 $=21+9\times(-2)=3$。
方法:由和求出第 $7$ 项,再求公差,最后求第 $10$ 项。
9. 把 $248$ 表示成 $8$ 个连续偶数的和,其中最大的那个偶数是多少?
★★
连续偶数与等差数列求和公式逆用和差关系连续偶数分解
答案
$38$。
解题过程
$8$ 个连续偶数组成一个公差为 $2$、项数为 $8$ 的等差数列。由求和公式 和 $=$(首项 $+$ 末项)$\times$ 项数 $\div 2$ 得,首项 $+$ 末项 $=248\times 2\div 8=62$。又末项与首项相差 $(8-1)\times 2=14$,所以$$\begin{aligned}\text{末项}&=(62+14)\div 2\\&=38\end{aligned}$$,即最大的偶数是 $38$。
方法:用和求首末项之和,结合首末项之差求最大项。
10. 编号为 $1\sim 9$ 的九个玻璃杯中共放有 $351$ 颗小玻璃珠,除编号为 $1$ 的杯子外,每个杯子里的小玻璃珠都比前一号杯子多同样的颗数。(1)如果 $1$ 号杯子内放了 $11$ 颗小玻璃珠,那么后面的杯子比前一号杯子多放几颗?(2)如果 $3$ 号杯子内放了 $23$ 颗小玻璃珠,那么 $8$ 号杯子中放了几颗?
★★★
中间项性质公差的求法通项公式中间项与公差求项
答案
(1)$7$ 颗;(2)$63$ 颗。
解题过程
九个杯子里的珠数构成等差数列,根据求和公式 和 $=$ 中间项 $\times$ 项数,得$$\begin{aligned}\text{中间项(第 }5\text{ 个)}&=351\div 9\\&=39\end{aligned}$$。 (1)$1$ 号是首项 $11$,第 $5$ 个为 $39$,二者相差 $4$ 个公差,$$\begin{aligned}\text{公差}&=(39-11)\div 4\\&=7\end{aligned}$$,即每个杯子比前一号多 $7$ 颗。 (2)$3$ 号杯子是 $23$,$$\begin{aligned}\text{公差}&=(39-23)\div(5-3)\\&=8\end{aligned}$$,$$\begin{aligned}8\text{ 号杯子}&=23+(8-3)\times 8\\&=63\end{aligned}$$(颗)。
方法:由总和除以项数得中间项,再求公差与指定项。
11. 魔术师表演魔术,刚开始,桌上的盒子里放着 $3$ 个乒乓球。第一次,他从盒子里拿出盒子里乒乓球的 $3$ 倍放回盒子里;第二次,他从盒子里拿出此时盒子里乒乓球的 $3$ 倍放回盒子里……第 $10$ 次,他从盒子里拿出 $10$ 个小球,把每个球变成了 $3$ 个,再全部放回盒子里。请你算一算,现在盒子里一共有多少个乒乓球?
★★★★
等差数列求和公式增量分析逐次增长求和
答案
$113$ 个。
解题过程
他第一次从盒子里拿出 $1$ 个球,放回 $3$ 个,盒子里的球比原来多 $3-1=2$ 个;第二次拿出 $2$ 个,放回 $2\times 3=6$ 个,比原来多 $6-2=4$ 个;依此类推,第十次拿出 $10$ 个,放回 $3\times 10=30$ 个,比原来多 $30-10=20$ 个。每次比原来多的个数 $2,4,\cdots,20$ 组成一个公差为 $2$、项数为 $10$ 的等差数列,$$\begin{aligned}\text{其和}&=(2+20)\times 10\div 2\\&=110\end{aligned}$$。即经过十次拿球放球后,盒子里乒乓球比开始时多了 $110$ 个。由于开始时盒子里有 $3$ 个乒乓球,因此最后盒子里有 $110+3=113$(个)乒乓球。
方法:分析每次增加的个数构成等差数列,求和后加上原有数。
12. 小王和小李同时开始工作。小王第一个月得到 $1000$ 元工资,以后每月多得 $60$ 元;小李第一个月得到 $500$ 元工资,以后每月多得 $45$ 元。两人工作一年后,两人的工资总数相差多少元?
★★★
等差数列求和公式差额累加实际应用差额累计应用题
答案
$6990$ 元。
解题过程
第一个月,小王的工资比小高的多 $1000-500=500$(元)。第二个月,小王的工资涨了 $60$ 元,小高涨了 $45$ 元,那么两人工资的差距拉大了 $60-45=15$(元)。以后每月差距都比上月增加 $15$ 元,第十二个月两人工资的差累计 $=500+(500+15)+(500+15\times 2)+\cdots+(500+15\times 11)$。这是首项 $500$、公差 $15$、项数 $12$ 的等差数列求和,$$\begin{aligned}\text{末项}&=500+15\times 11\\&=665\end{aligned}$$,$$\begin{aligned}\text{和}&=(500+665)\times 12\div 2\\&=6990\end{aligned}$$(元)。所以两人工作一年后工资总数相差 $6990$ 元。
方法:考察每月工资差构成的等差数列,求其前 $12$ 项之和。
13. 在一次考试中,第一组同学的分数恰好构成公差为 $3$ 的等差数列,总分为 $609$,卡莉娅发现自己的分数算少了 $21$ 分,加了 $21$ 分后,他们的成绩还是一个等差数列,请问:卡莉娅正确的分数是多少?
★★★★
中间项性质公差与项的关系逻辑推理成绩等差数列推理
答案
$99$ 分。
解题过程
把卡莉娅的分数加上 $21$ 分后,这组数仍构成等差数列,那自然知道卡莉娅的分数在原数列中是最低的,也就是首项;同理,卡莉娅更正后的分数是新数列的末项,而数列中其他各数没有变化。因此卡莉娅的分数更正后,比原先分数最高的同学还要高 $3$ 分,所以原先卡莉娅的分数比其他同学中最高分低 $21-3=18$(分),即原数列的首项比末项少 $18$。根据项数公式,$$\begin{aligned}\text{项数}&=(末项 - 首项)\div 公差 +1\\&=18\div 3+1\\&=7\end{aligned}$$,所以这组同学有 $7$ 人。又$$\begin{aligned}\text{中间项}&= 和 \div 项数 \\&=609\div 7\\&=87\end{aligned}$$,则成绩处于中间位置的第 $4$ 名同学得了 $87$ 分。原先卡莉娅的分数比他少 $(4-1)\times 3=9$(分),更正后就比他多 $21-9=12$(分),所以卡莉娅更正后的分数为 $87+12=99$(分)。
方法:由总和与项数求中间项,再分析更正前后保持等差数列的条件求解。
14. 已知一个等差数列的前 $15$ 项之和为 $450$,前 $20$ 项之和为 $750$,请问:这个数列的公差是多少?首项是多少?
★★★★
求和公式逆用中间项性质公差的求法已知两段和求公差首项
答案
公差为 $3$;首项为 $9$。
解题过程
等差数列前 $15$ 项之和为 $450$,根据“首项 $+$ 末项 $=$ 和 $\times 2\div$ 项数”得,$$\begin{aligned}\text{第 }1\text{ 项}+\text{第 }15\text{ 项}&=450\times 2\div 15\\&=60\end{aligned}$$。同理,前 $20$ 项之和为 $750$,$$\begin{aligned}\text{第 }1\text{ 项}+\text{第 }20\text{ 项}&=750\times 2\div 20\\&=75\end{aligned}$$。因此$$\begin{aligned}\text{第 }20\text{ 项与第 }15\text{ 项的差}&=75-60\\&=15\end{aligned}$$,而第 $20$ 项与第 $15$ 项之间相差 $5$ 个公差,所以$$\begin{aligned}\text{公差}&=15\div 5\\&=3\end{aligned}$$。又$$\begin{aligned}\text{第 }15\text{ 项}&=\text{第 }1\text{ 项}+(15-1)\times 3\\&=\text{第 }1\text{ 项}+42\end{aligned}$$,代入第 $1$ 项 $+$ 第 $15$ 项 $=60$,得 $2\times$ 首项 $+42=60$,所以首项 $=9$。
方法:用两段前 n 项和分别求出对应中间项,再求公差与首项。
超越篇
1. 图 9-3 是一个堆放铅笔的“V”形架。如果“V”形架上一共放有 $210$ 枝铅笔,那么最上层有多少枝铅笔?
★★★
等差数列求和公式图形堆叠试值求项数堆叠求层数
答案
$20$ 枝。
解题过程
根据图形,层的编号与该层的铅笔数目相同:第 $1$ 层 $1$ 枝铅笔,第 $2$ 层 $2$ 枝铅笔……每层铅笔数构成首项 $1$、公差 $1$ 的等差数列。设最上层有 $n$ 枝,则从第 $1$ 层到第 $n$ 层共 $1+2+3+\cdots+n=210$ 枝。由 $(1+n)\times n\div 2=210$ 得 $n\times(n+1)=420=20\times 21$,所以 $n=20$。即最上面一层是 $20$ 枝铅笔,该层有 $20$ 枝。
方法:把每层铅笔数看成 $1$ 到 $n$ 的连续整数求和,令和为 $210$ 求 $n$。
2. 下面的各算式是按规律排列的:$1+1,2+3,3+5,1+7,2+9,3+11,1+13,2+15,3+17,\cdots$。请写出其中和结果为 $98$ 的算式。
★★★★
数列规律连续奇数奇偶分析规律算式求项
答案
第 $48$ 个算式 $3+95$,第 $49$ 个算式 $1+97$。
解题过程
不难发现,各算式都是对两个加数的求和,其中第一个加数依次是 $1,2,3,1,2,3,\cdots$ 循环,第二个加数是 $1,3,5,7,\cdots$ 的连续奇数。如果某个算式中两个加数的和为 $98$(偶数),由于只有奇数 $+$ 奇数才得偶数,因此第二个加数(奇数)只能是 $95$ 或 $97$,对应第一个加数为 $3$ 或 $1$。第二个加数构成首项 $1$、公差 $2$ 的等差数列:$95$ 是第 $(95-1)\div 2+1=48$ 个奇数,对应第 $48$ 个算式;$97$ 是第 $49$ 个奇数,对应第 $49$ 个算式。再看第一个加数的循环 $1,2,3,1,2,3,\cdots$:$48\div 3=16$,余 $0$,故第 $48$ 项是周期里的第 $3$ 个数 $3$;第 $49$ 项是周期里的第 $1$ 个数 $1$。所以满足条件的算式为第 $48$ 个算式 $3+95=98$ 与第 $49$ 个算式 $1+97=98$。
方法:分别找出两个加数的变化规律,利用奇偶性确定满足条件的项。
3. 一串数共有 $11$ 个,中间数最大。从中间数往前数,每一个比前一个小 $2$;从中间数往后数,每一个比前一个小 $3$。已知这 $11$ 个数的总和为 $200$,那么中间数是多少?
★★★
对称分析等差数列求和列式求解中间数求值
答案
$25$。
解题过程
设中间数(第 $6$ 个)为 $a$。它前面 $5$ 个数依次比 $a$ 小 $2,4,6,8,10$,它后面 $5$ 个数依次比 $a$ 小 $3,6,9,12,15$。$$\begin{aligned}11\text{ 个数的总和}&=11a-(2+4+6+8+10)-(3+6+9+12+15)\\&=11a-30-45\\&=11a-75\\&=200\end{aligned}$$,所以 $11a=275$,$$\begin{aligned}a&=275\div 11\\&=25\end{aligned}$$。中间数是 $25$。
方法:以中间数为基准表示各数,列总和方程求中间数。
4. 如图 9-4,有一个边长为 $1$ 米的大等边三角形,将它分割成许多边长为 $2$ 厘米的小等边三角形。(1)边长为 $2$ 厘米的小等边三角形共有多少个?(2)图中所有长度为 $2$ 厘米的线段的总长度是多少?
★★★★
等差数列求和三角形分割计数几何与数列结合三角形分割计数与求长
答案
(1)$2500$ 个;(2)$7650$ 厘米。
解题过程
$1$ 米 $=100$ 厘米,故大三角形每条边被分成 $100\div 2=50$ 段,整个大三角形被分为 $50$ 行。(1)把小三角形按正立、倒立两类分别求和。所有正立的小三角形从上到下每行依次为 $1,2,3,\cdots,50$ 个,共 $$\begin{aligned}1+2+3+\cdots+50&=(1+50)\times 50\div 2\\&=1275\end{aligned}$$(个);所有倒立的小三角形每行依次为 $1,2,3,\cdots,49$ 个,共 $$\begin{aligned}1+2+3+\cdots+49&=(1+49)\times 49\div 2\\&=1225\end{aligned}$$(个)。因此边长为 $2$ 厘米的小三角形共有 $1275+1225=2500$(个)。(2)所有长度为 $2$ 厘米的线段分三个方向(水平、左斜、右斜)。每个方向的线段长度按行构成等差数列:依次为 $2,4,6,\cdots,100$ 厘米,项数 $50$,$$\begin{aligned}\text{单方向总长}&=(2+100)\times 50\div 2\\&=2550\end{aligned}$$(厘米)。由对称性,三个方向总长相等,所以$$\begin{aligned}\text{总长}&=2550\times 3\\&=7650\end{aligned}$$(厘米)。
方法:按行(层)将小三角形与线段归为等差数列,分类求和。
5. 按规律写出一列算式:$1000-1,993-4,986-7,979-10,\cdots$,如果要保证被减数比减数大,最多能写出几个算式?请写出最后的算式。
★★★★
两个等差数列差的变化规律项数公式并列数列求项数
答案
$100$ 个;第 $100$ 个算式为 $307-298$。
解题过程
被减数依次为 $1000,993,986,\cdots$,是首项 $1000$、公差 $-7$ 的等差数列;减数依次为 $1,4,7,10,\cdots$,是首项 $1$、公差 $3$ 的等差数列。每写一个算式,被减数减少 $7$,减数增加 $3$,二者差距每次缩小 $7+3=10$。第 $1$ 个算式被减数与减数之差为 $1000-1=999$。从首项 $999$ 开始每次减去 $10$,根据 $999\div 10=99\cdots 9$,则最多可以减去 $99$ 个 $10$,最终得到 $9$,仍保证被减数大于减数。那么项数 $=99+1=100$,所以最后算式的被减数 $=1000-(100-1)\times 7=307$,减数 $=1+(100-1)\times 3=298$,所以最后算式为 $307-298$。
方法:分析被减数与减数之差构成的等差数列,求出保持大于关系的最大项数。
6. 在一次数学竞赛中,获得一等奖的八名同学的分数恰好构成等差数列,总分为 $656$,且第一名的分数超过了 $90$ 分(满分 $100$ 分),已知同学们的分数都是整数,那么第三名的分数是多少?
★★★★
等差数列求和中间项性质整数与范围限制成绩等差数列求项
答案
$88$ 分。
解题过程
八名同学的分数构成等差数列中连续的 $8$ 项,把它们首尾配对分为 $4$ 组,每组之和相等,所以$$\begin{aligned}\text{首项}+\text{末项}&=656\div 4\\&=164\end{aligned}$$。由于各项为整数,首项与末项的差是 $7$ 个公差,又末项(最高分)在 $90\sim 100$ 之间,且首项与末项的差应能被 $7$ 整除,结合各项为整数可知首项与末项的差可能等于 $14,28,42,\cdots$。逐一检验:当首项与末项的差为 $28$ 时,由 首项 $+$ 末项 $=164$ 得$$\begin{aligned}\text{末项}&=(164+28)\div 2\\&=96\end{aligned}$$、首项 $=68$,此时$$\begin{aligned}\text{公差}&=28\div 7\\&=4\end{aligned}$$,末项 $96$ 在 $90\sim 100$ 之间,符合题意。所以以第一名(最高分,第 $8$ 项)为 $96$ 分,$$\begin{aligned}\text{第三名的分数}&=96-(3-1)\times 4\\&=88\end{aligned}$$(分)。
方法:由总和求首末项之和(中间值),结合整数与超 $90$ 分的限制确定公差,再求第三名分数。
7. 三年级一班期末数学考试中,前 $10$ 名的成绩恰好构成一个等差数列,已知考试满分 $100$ 分,每个同学的得分都是整数,而且第 $3$、$4$、$5$、$6$ 名一共得了 $354$ 分,又知道小高得了 $96$ 分,那么第 $10$ 名得了多少分?
★★★★
等差数列求和连续四项配对整数限制与分类讨论成绩等差数列推理
答案
$72$ 分。
解题过程
第 $3$、$4$、$5$、$6$ 名的分数恰构成等差数列中连续的 $4$ 项,由题意 第 $3$ 名 $+$ 第 $6$ 名 $=$ 第 $4$ 名 $+$ 第 $5$ 名 $=354\div 2=177$。由于各人得分都是整数且 $177$ 为奇数,所以公差一定是奇数。分情形讨论:①若公差 $=1$,则第 $3$ 名 $-$ 第 $6$ 名 $=3$,$$\begin{aligned}\text{第 }3\text{ 名}&=(177+3)\div 2\\&=90\end{aligned}$$,$$\begin{aligned}\text{第 }1\text{ 名}&=90+2\\&=92\end{aligned}$$,此时无人得 $96$ 分,不合题意,舍去;②若公差 $=3$,则第 $3$ 名 $-$ 第 $6$ 名 $=9$,$$\begin{aligned}\text{第 }3\text{ 名}&=(177+9)\div 2\\&=93\end{aligned}$$,$$\begin{aligned}\text{第 }2\text{ 名}&=93+3\\&=96\end{aligned}$$,恰为小高的分数,符合题意,$$\begin{aligned}\text{第 }10\text{ 名}&=93-3\times(10-3)\\&=72\end{aligned}$$(分);③若公差 $=5$,则$$\begin{aligned}\text{第 }3\text{ 名}&=(177+15)\div 2\\&=96\end{aligned}$$,$$\begin{aligned}\text{第 }2\text{ 名}&=96+5\\&=101\end{aligned}$$,超过满分,不合题意,舍去。综上所述,第 $10$ 名同学得了 $72$ 分。
方法:由四项之和求出中间两项之和,分类讨论公差,确定第 $10$ 名。
8. 王老师给小区里的一些小朋友发游戏卡片,这些小朋友得到的卡片数目恰好构成一个等差数列。小高发现自己分到的最少,于是找王老师要卡片,王老师给小高加了 $36$ 张,这时所有小朋友的卡片数也构成一个等差数列;变化后,墨莫的卡片最少,于是向王老师要来 $18$ 张,这时所有小朋友的卡片数仍构成一个等差数列。又已知在发卡片的过程中,每个小朋友手中的卡片都没有超过 $100$ 张,而且刚开始时有人拿的卡片数超过了 $90$ 张。请问:王老师开始时发给墨莫的卡片比发给小高的多几张?
★★★★
等差数列性质公差与增量关系逻辑推理与分类讨论等差数列逻辑推理
答案
$24$ 张。
解题过程
若小朋友超过 $3$ 个人,则墨莫也需向王老师要 $36$ 张卡片才能构成等差数列,与题意不符,所以小朋友只有 $3$ 个人,卡片张数从少到多依次为 小高、墨莫、$X$。王老师给小高加 $36$ 张后,顺序可能变为 墨莫、$X$、小高 或 墨莫、小高、$X$。①若顺序是 墨莫、$X$、小高,则开始时墨莫比小高多 $36\div 3=12$(张),又此时 $X$ 的卡片数超过 $90$ 张,则此时小高超过了 $100$ 张,不合题意,舍去。②若顺序是 墨莫、小高、$X$,则开始时墨莫比小高多 $36\times 2\div 3=24$(张),王老师给墨莫加 $18$ 张后,顺序变为 小高、墨莫、$X$,符合题意。所以王老师开始时发给墨莫的卡片比发给小高的多 $24$ 张。
方法:由两次加卡片后仍构成等差数列推断人数,再分类讨论顺序求差值。
第10讲 几何图形的认知
兴趣篇
1. 正三角形、正方形和正五边形中,哪个图形的内角最大?
★
正多边形内角和正多边形内角正多边形内角比较
答案
正五边形(内角 $108^\circ$ 最大)。
解题过程
三角形的内角和是 $180^\circ$,那么正三角形内角是 $180^\circ\div 3=60^\circ$;正方形的内角和是 $360^\circ$,那么正方形内角是 $360^\circ\div 4=90^\circ$;正五边形的内角和是 $540^\circ$,那么正五边形内角是 $540^\circ\div 5=108^\circ$。所以正五边形内角最大。
方法:用多边形内角和除以边数求每个内角,再比较大小。
2. 请在图 10-1 中分别画出三角形、长方形、正方形、平行四边形和梯形,其中每个图形的两条边已经画出。
★
平面图形的认识图形的画法补全图形
答案
按所给两条边,分别补成三角形、长方形、正方形、平行四边形和梯形即可。
解题过程
观察每组已画出的两条边的位置关系:把它们分别补全成三角形、长方形、正方形、平行四边形和梯形。只要所补图形满足相应图形的边、角特征即可。
方法:根据三角形、长方形、正方形、平行四边形、梯形各自的边角特征,把已知两条边补成完整图形。
3. 根据图 10-2 中的几个图形的变化规律,在横线上画出适当的图形。
★
图形变化规律正多边形找规律图形找规律
答案
应画一个正六边形。
解题过程
观察发现,第一个图形有 3 条边,第二个图形有 4 条边,第三个图形有 5 条边,第五个图形有 7 条边。由此可以断定,第四个未画出的图形有 6 条边。又每个图形中各角都相等,已经画出的是正三角形、正四边形、正五边形和正七边形,那么未画出的就是正六边形。
方法:观察各图形边数依次递增的规律,确定缺失图形的边数,画出对应的正多边形。
4. 如图 10-3,数一数,图中共有多少个角?
★
角的认识数角数角问题
答案
$8$ 个。
解题过程
角是由同一个顶点出发的两条射线组成的。正方形的四个角各算一个,加上对角线把两个直角各分成两个角,对角线还与正方形的边组成若干个角。按图中所示数出,原图中一共有 $8$ 个角。
方法:以同一顶点出发的射线为依据,分类不重不漏地数出所有的角。
5. 如图 10-4,将一个边长为 4 厘米的正方形对折,再沿折线剪开,得到两个长方形。请问:这两个长方形的周长之和比原来正方形的周长多几厘米?
★
长方形周长图形剪拼周长比较剪拼后周长变化
答案
多 $8$ 厘米。
解题过程
方法一:正方形的边长是 4 厘米,周长为 $4\times 4=16$(厘米)。折叠后得到的长方形长 4 厘米,宽 2 厘米,周长为 $(4+2)\times 2=12$(厘米)。两个长方形的周长和与正方形周长相差 $12\times 2-16=8$(厘米)。方法二:不难看出,沿着折痕(原图中的虚线)把正方形剪开后,折痕处增加出来的两条边长各 4 厘米,且这两条边同时出现在剪开的两个长方形上,因此周长和比原来多 $4\times 2=8$(厘米)。
方法:比较剪开前后边的增减:剪开多出两条折痕长的边,增加的周长就是这两条边之和。
6. 用 7 根长度都是 1 寸的火柴棒拼成了一个三角形。请问:这个三角形的三条边长分别是多少?
★★
三角形三边关系整数拆分周长一定火柴棒拼三角形三角形整数边讨论
答案
三边长为 $3$ 寸、$3$ 寸、$1$ 寸,或 $3$ 寸、$2$ 寸、$2$ 寸,共两种情况。
解题过程
7 根火柴棒拼成一个三角形,三角形周长一定是 $1\times 7=7$(寸)。注意到三角形的两边之和大于第三边,且每条边都至少 1 寸,所以最短边长度之和为 $7-3=4$。当最短边长度为 1 寸时,第三边为 $7-1-3=3$,三边长分别为 3 寸、3 寸、1 寸;当最短边长度为 2 寸时,第三边为 $7-2-3=2$,三边长分别为 3 寸、2 寸、2 寸。最短边长度不能超过 2,否则三边之和将超过 $2+2+3=7$。因此三角形的三边长有 3 寸、3 寸、1 寸,以及 3 寸、2 寸、2 寸这 2 种情况。
方法:利用三角形两边之和大于第三边的性质,对固定周长 7 进行整数拆分讨论。
7. 有两个相同的直角三角形纸片,三条边分别为 3 厘米、4 厘米和 5 厘米,不许重叠,用这两个直角三角形可以拼成几种平行四边形(经过旋转或翻转后相同的平行四边形算同一种)?
★★
图形拼接平行四边形的认识分类讨论三角形拼平行四边形
答案
$3$ 种。
解题过程
要把 2 个三角形粘成平行四边形,就必须把其中长度相同的 2 条边粘在一起。把 2 条长为 3 厘米的边粘在一起,可以得到对边长分别是 4 厘米和 5 厘米的平行四边形(另一种粘法得到的是三角形,不是平行四边形);把 2 条长为 4 厘米的边粘在一起,可得到对边长分别是 3 厘米和 5 厘米的平行四边形;把 2 条长为 5 厘米的边(斜边)粘在一起,可得到一个长方形(特殊的平行四边形)。因此 2 个三角形一共能拼成 3 种平行四边形。
方法:把长度相等的对应边两两相粘,按粘合的边分类,分别得到不同的平行四边形。
8. 图 10-5 中哪些是三角形?哪些是长方形?哪些是平行四边形?哪些是菱形?
★
平面图形分类图形从属关系图形分类判断
答案
三角形有 2 个:④⑦;长方形有 2 个:①②;平行四边形有 4 个:①②③⑥;菱形有 2 个:①⑥。
解题过程
用示意图来表示三角形与特殊三角形、四边形与特殊四边形之间的关系:长方形、菱形都是特殊的平行四边形,正方形又是特殊的长方形和菱形。据此判断:④⑦是三角形;①②是长方形;①②③⑥都是平行四边形;①⑥是菱形。
方法:依据三角形、长方形、平行四边形、菱形的定义及包含关系逐一判断。
9. 图 10-6 的“金字塔”和图 10-7 的正八面体各有几条棱,几个面?
★
立体图形的棱与面四棱锥正八面体立体图形数棱数面
答案
“金字塔”有 8 条棱、5 个面;正八面体有 12 条棱、8 个面。
解题过程
把“金字塔”与正八面体的棱和面都用数字标号。“金字塔”(四棱锥)的棱:底面 4 条加侧面 4 条,共 8 条棱;面:底面 1 个加侧面 4 个,共 5 个面。正八面体的棱:上半部分 4 条加中间 4 条加下半部分 4 条,共 12 条棱;面:上半部分 4 个加下半部分 4 个,共 8 个面。
方法:把棱、面分层标号,分类计数,避免重复或遗漏。
10. 一个正方体的六个面上分别写着 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$、$F$ 六个字母。请你根据图 10-8 的三种摆放情况,判断每个字母的对面是什么?
★★★
正方体相对面空间想象排除法正方体相对面判断
答案
$A$ 与 $E$ 相对,$B$ 与 $D$ 相对,$C$ 与 $F$ 相对。
解题过程
由于正方体的 6 个面写了 6 个不同的字母,那么每个字母在正方体的面上只能出现 1 次;如果 2 个字母在相邻的面上出现,那么它们一定不能相对。第一步,先看前 2 种摆放情况:只有字母 $B$ 出现了 2 次,由第一种摆放可知 $B$ 不与 $A$ 相对,也不与 $F$ 相对;由第二种摆放可知 $B$ 不与 $C$ 相对,也不与 $E$ 相对。那么 $B$ 只能与 $D$ 相对。第二步,再看后 2 种摆放情况:只有字母 $E$ 出现了 2 次,由第二种摆放可知 $E$ 不与 $B$ 相对,也不与 $C$ 相对;由第三种摆放可知 $E$ 不与 $D$ 相对,也不与 $F$ 相对。那么 $E$ 只能与 $A$ 相对。正方体有三组对面,已知 $B$ 与 $D$ 相对、$E$ 与 $A$ 相对,那么第三组对面一定是 $C$ 与 $F$ 相对。综上:$A$ 与 $E$ 相对,$B$ 与 $D$ 相对,$C$ 与 $F$ 相对。
方法:找出重复出现的字母,逐次排除与它相邻的字母,从而确定每组相对面。
拓展篇
1. 如图 10-9,数一数,图中共有多少个直角?多少个锐角?多少个钝角?
★
角的分类数角直角、锐角、钝角数角并分类
答案
直角 $8$ 个,锐角 $12$ 个,钝角 $6$ 个。
解题过程
图中两个正方形各贡献 4 个直角,组成一条直线的不算,共数得直角 $8$ 个。两条对角线(斜线)把直角分成的小角中,小于直角的是锐角,大于直角的是钝角。按位置分类、不重不漏地数出:锐角共 $12$ 个,钝角共 $6$ 个。
方法:先数原有直角,再看斜线分割直角后产生的锐角与钝角,分类计数。
2. 如图 10-10,数一数,图中共有多少个正方形?
★
正方形计数分类计数数正方形
答案
$5$ 个。
解题过程
易看出,图中有 4 个小正方形,又 4 个小正方形正好组成 1 个大正方形。因此,一共有 $4+1=5$ 个正方形。
方法:按边长大小分类:先数最小的正方形,再数由它们拼成的更大正方形。
3. 用两个完全相同的、各边长分别为 3、4、5 的直角三角形纸片,可以拼成多少种不同的(1)等腰三角形?(2)平行四边形?
★★
图形拼接等腰三角形平行四边形分类讨论直角三角形拼图
答案
(1)等腰三角形 2 种;(2)平行四边形 3 种。
解题过程
把 2 个三角形纸片拼在一起,得到 2 个三角形纸片的某一条边完全重合。①斜边(长 5)重合:可得 2 种拼法,其中一个是一般三角形(不合要求),另一个图 2 是长方形,自然也是平行四边形。②长度为 3 的直角边重合:可得 2 种拼法,其中图 3 是等腰三角形(两腰长 5),图 4 是平行四边形。③长度为 4 的直角边重合:可得 2 种拼法,其中图 5 是等腰三角形(两腰长 5),图 6 是平行四边形。综上所述,一共能拼成 2 种等腰三角形、3 种平行四边形。
方法:按重合的边(斜边、两直角边)分类,逐一拼接并判断所得图形的类型。
4. 如图 10-11,一张长方形纸片,长为 2,宽为 1,$A$ 点是长边上的中点。沿着图中虚线将这张纸片剪成两块,再将这两块重新组合(不能重叠),可以拼成哪些你熟悉的图形?请将它们画出来。
★★
图形剪拼等腰直角三角形等腰梯形平行四边形剪拼变换图形
答案
可以拼成等腰直角三角形、等腰梯形、平行四边形和长方形,共 4 种图形。
解题过程
长方形长 2、宽 1,剪下来的三角形是底为 1、高为 1 的直角三角形(直角顶点在 $A$)。把剪下来的三角形的直角边拼接在直角梯形与底边垂直的腰上,得到一个等腰直角三角形(图 1);把它的直角边拼接在直角梯形与底边垂直的腰上,得到上底为 1、下底为 3、高为 1 的等腰梯形(图 2),以及底为 2、高为 1 的平行四边形(图 3);把剪下来的三角形的斜边拼接在直角梯形的斜腰上,得到原图中长 2 宽 1 的长方形(图 4)。综上一共可以拼出 4 种图形。
方法:沿虚线剪出一个直角三角形,将它分别拼到剩余直角梯形的不同边上,得到不同的熟悉图形。
5. 如图 10-12,将正方形纸片沿对角线对折一次,得到一个等腰直角三角形;再对折一次,得到一个较小的三角形;最后,再对折一次,然后将所得的小等腰直角三角形用剪刀沿斜边上的高线剪开。那么展开后,原来的正方形纸片一共被剪成了几片?都是什么图形?
★★★
图形折叠对称等腰直角三角形折叠剪开问题
答案
一共被剪成 5 片:4 个等腰直角三角形和 1 个正方形。
解题过程
把最后得到的小三角形一步步展开,把剪痕用虚线表示,折痕用实线表示。从展开的图中看到,虚线部分把大正方形分成了 5 个部分:四周的 4 个等腰直角三角形和中间的 1 个小正方形。因此剪刀使原来的正方形纸片剪成了这 5 个部分,即 4 个等腰直角三角形和 1 个正方形。
方法:把折叠过程逆向展开,标出折痕与剪痕,借助对称性数出并判断所分成的三角形。
6. 用 12 个边长为 1 的小正方形拼一个大长方形,那么这个长方形的周长最短是多少?
★★
长方形周长因数分解面积一定周长比较面积一定求最短周长
答案
$14$。
解题过程
①拼成 $1\times 12$ 的长方形,周长为 $(12+1)\times 2=26$。②拼成 $2\times 6$ 的长方形,周长为 $(6+2)\times 2=16$。③拼成 $3\times 4$ 的长方形,周长为 $(3+4)\times 2=14$。由于宽不能比长还长,因此不必考虑这些正方形排成同行或同列的情况,只有上述 3 种情况。综上,长方形的周长有 26、16、14 三种,其中周长最小者是 14。
方法:把 12 分解成长×宽的各组因数,分别求周长,比较得最短周长。
7. 如图 10-13,用 4 个完全相同的边长分别为 5、12、13 的直角三角形拼成一个“风车”,求这个风车的周长。
★★
图形拼接周长直角三角形重叠部分风车拼图求周长
答案
$80$。
解题过程
方法一:风车的外沿由 8 条直线段组成,这 8 条直线段中有 4 条是直角三角形的斜边(长 13),另外 4 条短线段是直角三角形两条直角边的差,长度为 $12-5=7$。因此风车的周长是 $$\begin{aligned}4\times 13+4\times 7&=52+28\\&=80\end{aligned}$$。方法二:由题意,风车是由 4 个完全相同的直角三角形拼成的。三角形三边长为 5、12、13,周长就是 $5+12+13=30$,4 个三角形周长 $30\times 4=120$。但风车的周长不包括叠合的边,每个三角形在拼接时较短的直角边(长 5)的一段与相邻三角形重叠,使每个三角形周长中各有 $5+5=10$ 的部分没有计入风车周长,所以风车的周长是 $120-10\times 4=80$。
方法:分析风车外沿由哪些线段组成,把斜边与直角边之差累加;或用总周长减去重叠部分。
8. 一个等腰三角形的两条边的长度分别是 3 和 4,那么这个三角形的周长可能是多少?另外一个等腰三角形的两条边的长度分别是 4 和 9,这个三角形周长可能是多少?
★★
等腰三角形三角形三边关系分类讨论等腰三角形周长讨论
答案
第一个三角形周长为 10 或 11;第二个三角形周长为 22。
解题过程
(1)等腰三角形的两边长是 3 和 4。如果腰长为 3,底边长为 4,那么两条较短边长度之和 $3+3=6$,大于第三边的长度 4,可以组成三角形,此时三角形周长 $3+3+4=10$。如果腰长为 4,底边长为 3,那么两条较短边长度之和 $3+4=7$,大于第三边的长度 4,可以组成三角形,此时三角形周长 $4+4+3=11$。因此三角形的周长可能是 10 或 11。(2)等腰三角形的两边长是 4 和 9。如果腰长为 4,底边长为 9,则两条较短边长度之和 $4+4=8$,小于第三边的长度 9,不能组成三角形。如果腰长为 9,底边长为 4,则两条较短边长度之和 $4+9=13$,大于第三边的长度 9,可以组成三角形,此时三角形周长 $9+9+4=22$。因此三角形的周长只能是 22。
方法:分别假设给定的两条边谁作腰,利用三角形两边之和大于第三边检验是否成立,再求周长。
9. 周长是 12,各边长都是整数的等腰三角形有几种?长方形有几种?
★★
等腰三角形长方形整数枚举三角形三边关系整数边图形计数
答案
等腰三角形有 2 种;长方形有 3 种。
解题过程
周长 12 也是偶数,则底边的长度也是偶数,因此只能是 2 或 4。当底边为 2 时,腰长为 $(12-2)\div 2=5$;当底边为 4 时,腰长为 $(12-4)\div 2=4$。这两种情况都能组成三角形,因此周长是 12,各边长都是整数的等腰三角形有 2 种。长方形周长是 12,则长与宽之和为 $12\div 2=6$。长与宽都是整数的长方形可能是 5 和 1、4 和 2、3 和 3,因此周长是 12、各边长是整数的长方形有 3 种。
方法:由周长为偶数确定底边为偶数,枚举满足三边关系的等腰三角形;长方形按长宽之和枚举整数组合。
10. 图 10-14 中的四个正方体标字母的方式是完全相同的,请你根据图中已知的信息,判断 $A$、$B$、$C$ 的对面分别标的是哪个字母?
★★★
正方体相对面空间想象排除法正方体相对面判断
答案
$A$ 的对面标有 $D$,$B$ 的对面标有 $F$,$C$ 的对面标有 $E$。
解题过程
由已知条件,$D$、$C$ 都与 $A$ 的两个不同面相邻,因此 $A$ 的对面不是 $D$,也不是 $C$;又 $A$ 与 $B$ 相邻,所以 $A$ 的对面也不是 $B$。第一步,先确定 $A$ 的对面:在能看到 $A$ 的面里,$A$ 都和 $C$、$D$、$E$、$F$ 相邻,所以 $A$ 的对面只能是它们之外的字母。综合各图的相邻关系可得 $A$ 的对面标有 $D$,$B$ 的对面标有 $F$,$C$ 的对面标有 $E$。
方法:由相同标法的几个正方体找出各字母的相邻关系,排除相邻字母,确定对面。
11. 如图 10-15,第 1 个方格内放着一个正方体木块,木块六个面上分别写着 $ABCDEF$ 六个字母,其中 $A$ 与 $D$ 相对,$B$ 与 $E$ 相对,$C$ 与 $F$ 相对。木块上写有字母 $A$ 的那个面朝下,标有字母 $D$ 的那个面朝向第一格,然后让木块按照箭头方向,沿着图中方格滚动。当木块滚到 21 格时,木块向上的面上写的是哪个字母?
★★★
正方体滚动周期规律空间想象正方体滚动找规律
答案
$A$。
解题过程
发现木块向左滚 4 格到第 5 格时,各个面上的字母与初始时的情况完全一样,即木块每滚动连滚 4 格,它的各个面上的字母不变。所以木块向左滚 4 格到第 5 格时各个面上的情况与初始完全一样。再向下滚 4 格到第 9 格,各个面上的情况又和最初完全一样。再向右滚 4 格到第 13 格,每次都是朝同一方向滚 4 格,最后向左滚 4 格到第 21 格,各面上的情况都和最初完全一样。因此第 21 格木块向上的面上总是写着字母 $A$。
方法:找出正方体每滚动 4 格各面字母恢复原样的周期,确定到第 21 格时朝上的字母。
12. 如图 10-16,在一个正方体的表面上写着 $1\sim 6$ 这 6 个自然数,并且 1 对着 4,2 对着 5,3 对着 6。现在将正方体的一些棱剪开,使它的表面能展开如图 10-17 所示。如果只知道 1 和 2 所在的面,那么图中标“?”(这里用字母代号)应该填什么?
★★★
正方体展开图相对面与相邻面空间想象正方体展开图还原
答案
$A$。
解题过程
对于立方体展开图,我们可以把任一个面当作底面,把它还原成立方体的表面。如图,观察虚线圈住的部分,$A$、$B$、$D$ 三个面两两相邻;再观察图 2 的虚线圈住的部分,发现可知 $A$、$B$、$C$ 三个面两两相邻。所以 $A$ 与 $D$ 相邻,$B$ 与 $D$ 相邻,$C$ 与 $D$ 相邻,因此写有 1 的面与 $D$ 面相对,即 $C$ 面与写上的面相对。把 $D$ 面、$A$ 面、$B$ 面还原成立方体,沿着展开图判断各面位置,最终确定标“?”处填的是字母 $A$。
方法:把展开图沿不同底面还原成正方体,根据相邻、相对关系推断未知面上的数字。
13. 图 10-18 是一个立体图形的展开图,请问:原来立体图形的棱和面各有多少?
★★★
立体图形展开图棱与面计数空间想象展开图数棱数面
答案
棱有 16 条,面有 9 个。
解题过程
展开图中有 4 个三角形和 5 个长方形(4 个侧面长方形和 1 个底面长方形),其中 5 个面都是立体图形的面,共 9 个面。把展开图折回成立体图形(底面为长方形的四棱柱顶上加四棱锥的“房子”形状)。考虑四棱柱部分:底面 4 条棱、顶面 4 条棱、侧棱 4 条;上面四棱锥部分与四棱柱顶面共用 4 条棱,另有 4 条侧棱。这样原立体图形共有 $4+5=9$ 个面,$8+8=16$ 条棱。因此原立体图形有 16 条棱、9 个面。
方法:由展开图判断立体形状,分别数出折叠后立体图形的面和棱,注意共用棱不重复计。
14. 一个棱长为 4 厘米的正方体木块,将它 6 个面都涂满红漆,然后把它锯成棱长为 1 厘米的小正方体。请问,在这些小正方体中:(1)3 面涂上红色的有多少块?(2)只有 2 面涂上红色的有多少块?(3)只有 1 面涂上红色的有多少块?(4)没有涂色的有多少块?(5)至少有 1 面涂上红色的有多少块?
★★★
正方体染色小正方体计数分类讨论正方体染色问题
答案
(1)$8$ 块;(2)$24$ 块;(3)$24$ 块;(4)$8$ 块;(5)$56$ 块。
解题过程
棱长 4 厘米的大正方体锯成棱长 1 厘米的小正方体,共 $4\times 4\times 4=64$(块)。(1)3 面涂红的小正方体在大正方体的顶点处,正方体有 8 个顶点,所以第一类小正方体有 8 块。(2)只有 2 面涂红的位于大正方体的棱上(去掉两端顶点),正方体有 12 条棱,因此第二类小正方体有 $12\times(4-2)=24$(块)。(3)只有 1 面涂红的位于大正方体的面中央,正方体有 6 个面,每个面上有 $(4-2)\times(4-2)=4$ 块,因此第三类小正方体有 $6\times 4=24$(块)。(4)没有涂色的小正方体在大正方体内部,为 $(4-2)\times(4-2)\times(4-2)=8$(块)。(5)至少 1 面涂红的就是总数减去内部没涂色的,$64-8=56$(块)。
方法:按小正方体在大正方体中所处位置(顶点、棱、面、内部)分类,分别计算各类的块数。
超越篇
1. 图 10-19 是一个任意形状的三角形 $ABC$,可以把它折叠成如图所示的长方形,使得 $A$、$B$、$C$ 都重合在 $BC$ 上 $P$ 这一点。请在三角形 $ABC$ 中标出 $P$ 点的位置,并画出折痕。
★★
三角形折叠中点连线垂足三角形折成长方形
答案
$P$ 是 $A$ 到 $BC$ 的垂足;折痕分别是 $AB$、$AC$ 两边中点的连线,以及 $D$、$E$ 与垂足 $P$ 的连线。
解题过程
在 $\triangle ABC$ 中找出最长的边(这里取 $BC$)。不妨设最长边 $BC$ 上的高为 $AP$,则 $P$ 就是顶点 $A$ 在 $BC$ 上的投影(垂足)。把折痕标出:横的折痕是 $AB$ 和 $AC$ 两边中点 $D$、$E$ 的连线(与底边平行);由于折叠后的四个小角都是直角,相邻两边中点的连线及 $D$、$E$ 与垂足 $P$ 的连线就是折痕。此时折痕的位置已经确定,可以准确地画出折叠图。
方法:取最长边作高,垂足即为 $P$;折痕为两腰中点的连线及它们与垂足的连线。
2. 请尝试:(1)把一个正方形折叠一次后变成一个三角形;(2)把一个正方形折叠一次后变成一个长方形;(3)把一个正方形折叠一次后变成一个梯形。
★★
图形折叠正方形三角形、长方形、梯形折叠变换图形
答案
(1)沿对角线对折成等腰直角三角形;(2)沿一组对边中点连线对折成长方形;(3)沿一条不过中心、与一组对边相交的斜线对折成梯形。
解题过程
(1)把正方形沿对角线对折一次,两个直角三角形重合,得到一个等腰直角三角形。(2)把正方形沿一组对边中点的连线对折一次,得到一个长方形。(3)把正方形沿一条斜的折线(不经过中心、与一组对边相交)对折一次,折叠后两部分拼成一个梯形。
方法:选择不同的对折线(对角线、中点连线、斜线),使折叠后得到指定的图形。
3. 如图 10-20,有 5 个完全相同的骰子摆成一排,5 个骰子底面的点数之和是多少?
★★★
骰子相对面空间想象排除法骰子点数问题
答案
$18$。
解题过程
在骰子中有 6 个面,每个面周围都有 4 个面与它相邻。易看出,点数为 5 的面与点数为 1、2、3、6 的面都相邻,那么 5 的对面是 4。发现点数为 2 的面与点数为 1、3 的两个面相邻,4 个面相邻的只能是点数为 6 的面,那么剩下与点数为 2 的面相对的只能是点数为 6 的面,因此点数为 6 的面与点数为 2 的面相对,点数为 1 和 3 的两个面自然就是另一组对面了。综上,得点数为 4 的面与点数为 5 的面相对,点数为 2 的面与点数为 6 的面相对,点数为 1 的面与点数为 3 的面相对。因此原图中五颗骰子的底面点数分别是 4、6、3、1、4,它们的和就是 $4+6+3+1+4=18$。
方法:先由相邻关系确定骰子各对面,再逐个判断每颗骰子底面的点数并求和。
4. 如图 10-21,在正方体的 6 个表面上写有计算机字体的 $1\sim 6$(虚线表示通过透视所能看到的情况)。现在将这个正方体剪开,如图 10-22 所示,请你在剩下的 5 个方格中标出数字 $1\sim 5$,请注意这些数字的方向要和原来的正方体保持一致。
★★★
正方体展开图相对面数字方向空间想象正方体展开图填数
答案
在展开图 10-22 的 5 个空格中按原正方体的相对面与朝向,正确填入 $1\sim 5$(与已给 6 保持方向一致)。
解题过程
由图 10-21 确定正方体各相对面与字母的方向:根据透视看到的 1、2、5 等面的位置,确定 6 的对面及与 6 相邻各面的字母和方向。把展开图 10-22 沿折痕还原成正方体,依次确定每个空格所对应的面,再按原正方体中数字的朝向把 $1\sim 5$ 填在相应方格里,注意每个数字的方向(正立、倒立或侧立)都要与原正方体保持一致。
方法:先由立体图确定各面数字及方向和相对面关系,再把展开图还原对应到立体图,逐格填数并保持朝向一致。
5. 如图 10-23,正方体的 8 个顶点都被截去后,得到一个新的几何体。这个新的几何体有几个面?几个顶点?几条棱?
★★★
截角多面体顶点、棱、面计数空间想象截角立体计数
答案
14 个面,24 个顶点,36 条棱。
解题过程
从图中不难看出,每截去一个顶点处的小三角形面,都使原正方体多出一个面。最初的 8 个顶点各截去一刀,因此截后增加 8 个新的三角形面,原正方体的 6 个面仍保留,所以新几何体的面数为 $8+6=14$(个)。原正方体的 8 个顶点全部被截去,截一个顶点产生 3 个新顶点,所以新顶点共 $8\times 3=24$(个)。原正方体的 12 条棱,每条棱两端各被截一刀,剩下中间一段,这样的中间段有 12 条;又每截一个顶点处增加 3 条新棱,截 8 个顶点共增加 $8\times 3=24$ 条,所以新几何体的棱共 $12+24=36$(条)。
方法:分析截去一个顶点对面、顶点、棱数量的影响,再乘以顶点数并与原图叠加。
6. 有一个 $3\times 4\times 5$ 的长方体,先把其中相邻的两个面染红,再把它切成 $60$ 个 $1\times 1\times 1$ 的小正方体。请问,这些小正方体中最多有多少个是恰有一面被染红的?
★★★
长方体染色小正方体计数最值分类讨论长方体相邻面染色
答案
$25$ 个。
解题过程
$3\times 4\times 5$ 的长方体有 6 个面,其中两个 $3\times 4$ 的面、两个 $3\times 5$ 的面、两个 $4\times 5$ 的面。要使恰有一面被染红的小正方体尽可能多,应使两个相邻的染色面尽量大。①如果被染红的两个面是 $3\times 4$ 和 $3\times 5$ 的面:在染色面上恰有一面被染红的小正方体,要去掉公共棱上同时染红的部分。在 $3\times 4$ 的面上恰有一面染红的有 $3\times(4-1)=9$(个),在 $3\times 5$ 的面上恰有一面染红的有 $3\times(5-1)=12$(个),它们共 $9+12=21$(个)。②如果被染红的两个面是 $3\times 4$ 和 $4\times 5$ 的面:恰有一面染红的小正方体在 $3\times 4$ 的面上有 $4\times(3-1)=8$(个),在 $4\times 5$ 的面上有 $4\times(4-1)=16$(个),共 $8+16=24$(个)。③如果被染红的两个面是 $3\times 5$ 和 $4\times 5$ 的面:恰有一面染红的小正方体在 $3\times 5$ 的面上有 $5\times(3-1)=10$(个),在 $4\times 5$ 的面上有 $5\times(4-1)=15$(个),共 $10+15=25$(个)。综合三种情况,可知恰有一面染红的正方体最多有 25 个。
方法:按相邻两染色面的不同选法分类计数,去掉公共棱上重复染色的小正方体,比较取最大值。
7. 将一个正方体纸盒的某些棱剪开后,可以将其平铺成一个“平面展开图”,也就是由 6 个正方形连接起来的一整张纸片。两个展开图如果经过旋转或者翻转后可以完全重合,那么就算是一种平面图形。请尝试:一共有多少种平面图形?
★★★
正方体展开图图形的旋转与翻转分类枚举正方体展开图种类
答案
一共有 11 种正方体的平面展开图。
解题过程
把正方体的某些棱剪开后平铺,可以得到由 6 个正方形拼成的平面展开图。按照中间一行(或一列)正方形的个数分类:“1-4-1”型(中间一行 4 个,上下各 1 个)、“2-3-1”型、“2-2-2”型、“3-3”型等。逐一画出并排除经旋转、翻转后重合的,最后得到一共有 11 种不同的正方体平面展开图。
方法:按中间一排正方形的个数分类,逐一画出展开图,剔除旋转翻转后重复的,统计种数。
8. 如图 10-24 所示,边长为 3 厘米的大正方体由边长为 1 厘米的小正方体组成,已知 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$、$F$、$G$、$H$ 是正方体的八个顶点,$P$ 是 $ABCD$ 面上的中心,请回答下列问题:(1)如图 10-25 所示,用一个过 $P$、$E$、$F$ 三点的平面将大正方体切开,这时切开的面是什么形状?此时一共还剩下多少个完整的小正方体(边长为 1 厘米的)?(2)如图 10-26 所示,用一个过 $P$、$E$、$F$、$C$ 四点的平面将大正方体切开,这时切开的面是什么形状?此时一共还剩下多少个完整的小正方体?
★★★
正方体切割截面形状小正方体计数空间想象正方体切割截面与计数
答案
(1)长方形,剩下 18 个;(2)正三角形,剩下 18 个。
解题过程
(1)$MEFN$ 是长方形,即这时切开的面是长方形。发现切割破坏了顶层的中间一排、中间层和底层的前面一排小正方体,共计 $3\times 3=9$(个)。所以,此时还剩下 $27-9=18$(个)完整的小正方体。(2)由 $AC=AF=FC$,则 $\triangle AFC$ 是一个正三角形,即过 $P$、$E$、$F$、$C$ 切开的面是正三角形。发现破坏了顶层 5 个、中间层 3 个、底层 1 个,共 $5+3+1=9$(个)小正方体,所以此时还剩下 $27-9=18$(个)完整的小正方体。
方法:确定切割平面经过哪些小正方体并将其破坏,用总数 27 减去被破坏的个数得完整块数;同时判断截面形状。
第11讲 盈亏问题一
兴趣篇
1. 绵羊村村长给羊羊们发青草丸子,每只羊分到的同样多,还剩下 $20$ 个青草丸子。后来又来了 $1$ 只小山羊,村长也发给它同样多的青草丸子,这时刚好剩下 $10$ 个青草丸子。请问:每只羊分到多少个青草丸子?
★
盈盈比较两次结余之差求每份量盈盈比较求每份量
答案
$10$ 个。
解题过程
后来的 $1$ 只小山羊发到 $20-10=10$(个)青草丸子,因每只羊分到的同样多,所以每只羊分到 $10$ 个青草丸子。
方法:两次分配剩余量之差等于多分出去的一只羊所得,即每只羊的份量。
2. 绵羊村村长给羊羊们发青草蛋糕,每只羊分到的同样多,还剩下 $10$ 块青草蛋糕。后来又来了 $2$ 只小山羊,村长也发给它们同样多的青草蛋糕,这时青草蛋糕恰好全部分完。请问:每只羊分多少块青草蛋糕?
★
盈盈比较由剩余量与增加份数求每份量盈盈比较求每份量
答案
$5$ 块。
解题过程
后来增加的 $2$ 只小山羊正好分掉了原来剩下的 $10$ 块青草蛋糕,所以每只羊分到 $10\div 2=5$(块)青草蛋糕。
方法:新增的羊所分掉的恰是原来的结余,用结余除以新增只数得每份量。
3. 老师给同学们发作业本,每人发了同样多的作业本,还剩下 $20$ 本。后来给新来的 $2$ 个同学也发了同样数目的作业本,就只剩下 $12$ 本了。请问:每个人发了几本?剩下的作业本还能再发给几个同学?
★
盈盈比较求每份量与可分份数盈盈比较综合
答案
每人 $4$ 本;还能再发给 $3$ 人。
解题过程
比较前后剩下的本数知,老师后来又发了作业本 $20-12=8$(本)。这些本子分给了新来的 $2$ 个人,每人分到了 $8\div 2=4$(本)。剩下的 $12$ 本还能再发给 $12\div 4=3$(人)。
方法:由两次结余之差求每人份量,再用剩余量除以每份量求可再分人数。
4. 老师把一堆苹果分给小朋友,每人分到的同样多,如果分给 $9$ 个人,那么还剩下 $21$ 个苹果;如果分给 $12$ 个人,就只剩下 $12$ 个苹果。这堆苹果一共有多少个?
★
盈盈比较求每份量与总量盈盈比较求总量
答案
$48$ 个。
解题过程
剩下的 $21$ 个苹果又被老师分出去了 $21-12=9$(个)。这 $9$ 个苹果都分给了 $12-9=3$(人),则每个人分了 $9\div 3=3$(个)苹果。所以这堆苹果一共有 $3\times 9+21=48$(个)。
方法:由两次结余之差与人数之差求每份量,再回代求总量。
5. 把一些桃子分给猴子们,每只猴子分到的一样多,如果分给 $5$ 只猴子,那么还剩下 $12$ 个桃子;如果分给 $7$ 只猴子,就会缺 $4$ 个桃子。问:每只猴子分到多少个桃子?
★
盈亏比较由盈与亏求每份量盈亏比较求每份量
答案
$8$ 个。
解题过程
第二次新来了 $7-5=2$(只)猴子,除了分给它们每人 $2$ 个桃子外,还把原来剩下的 $12$ 个桃子也分掉了,并且还缺 $4$ 个,也就是说给这两只猴子一共分了 $12+4=16$(个)桃子。所以每只猴子分到 $16\div 2=8$(个)桃子。
方法:盈与亏之和等于新增份数所需总量,除以新增份数得每份量。
6. 老师拿来一些香蕉,分给每个学生 $5$ 根之后,还剩下 $6$ 根。于是老师又拿来了 $4$ 根香蕉,正好能给每人再分 $1$ 根。问:一共有多少个学生?原来老师拿来了多少根香蕉?
★★
盈盈比较求人数与总量盈盈比较综合
答案
$10$ 个学生;$56$ 根香蕉。
解题过程
老师后来拿来的 $4$ 根香蕉加上开始剩下的 $6$ 根,一共 $6+4=10$(根),正好给每个学生再分 $1$ 根,所以一共有 $10\div 1=10$(个)学生。原来老师拿来香蕉 $5\times 10+6=56$(根)。
方法:把后补的量与原结余合并,恰好每人再分 $1$ 份,由此求人数,再回代求总量。
7. 学校将某个班的学生分到各个宿舍,如果每间宿舍安排 $5$ 个人,那么还有 $10$ 个人没地方住;如果每间宿舍安排 $6$ 个人,那么还有 $3$ 个人没地方住。请问:一共有多少间宿舍?多少个学生?
★
盈盈比较求份数与总量盈盈比较求份数
答案
$7$ 间宿舍;$45$ 个学生。
解题过程
第二次分配后,剩下的人数减少了 $10-3=7$(人)。第二次每间宿舍新增加了 $6-5=1$(个)学生,一共增加了 $7$ 人,所以一共有 $7\div 1=7$(间)宿舍。一共有 $5\times 7+10=45$(个)学生。
方法:两次“没住下”的人数之差,等于每间多住 $1$ 人乘宿舍数,由此求宿舍数再求总人数。
8. 运动会上,班长给参赛选手发矿泉水,如果每名选手分 $4$ 瓶水,那么还多 $5$ 瓶;如果每名选手分 $5$ 瓶水,就会缺少 $3$ 瓶。问:有多少名选手?多少瓶水?
★
盈亏比较求份数与总量盈亏比较求份数
答案
$8$ 名选手;$37$ 瓶水。
解题过程
第二次分水时,为了让每人都能再多分 $5-4=1$(瓶)水,一共需要 $5+3=8$(瓶)水,所以有 $8\div 1=8$(名)选手,共有水 $8\times 4+5=37$(瓶)。
方法:盈与亏之和除以每份增量得份数,再回代求总量。
9. 某车队买回了一些新轮胎,要是把每辆车的 $2$ 个前胎全部换掉,还能剩下 $20$ 个轮胎;要是把每辆车的 $4$ 个轮胎全部换掉,就只剩下 $6$ 个轮胎了。问:该车队一共有几辆汽车?
★★
盈盈比较求份数盈盈比较求份数
答案
$7$ 辆。
解题过程
第二次分配之后,剩下的轮胎又减少了 $20-6=14$(个)。这些轮胎都换掉了汽车上的后轮,每辆车多分到 $4-2=2$(个)轮胎,所以该车队一共有 $14\div 2=7$(辆)汽车。
方法:两次结余之差等于每辆多换 $2$ 个乘车辆数,由此求车辆数。
10. 张老师拿着一些图片发给小朋友,开始想给每个小朋友发 $5$ 张图片,结果发现差了 $12$ 张,所以只能给每个小朋友分 $3$ 张图片,这样还能剩下 $4$ 张。请问:一共有多少个小朋友?张老师一共有多少张图片?
★★
盈亏比较求人数与总量盈亏比较综合
答案
$8$ 个小朋友;$28$ 张图片。
解题过程
为了让每个小朋友能多拿到 $5-3=2$(张)图片,张老师一共需要 $4+12=16$(张)图片,所以一共有 $16\div 2=8$(个)小朋友,张老师一共有 $3\times 8+4=28$(张)图片。
方法:盈与亏之和除以每份增量得人数,再回代求图片总数。
拓展篇
1. 老师拿来很多张剪纸,分给 $5$ 个同学,每人分到的一样多,还剩下 $22$ 张。后来又来了 $2$ 个同学,分给他们每人同样多的剪纸,就只剩下 $6$ 张了。请问:老师一共拿来了多少张剪纸?
★
盈盈比较求每份量与总量盈盈比较求总量
答案
$62$ 张。
解题过程
分给新来的 $2$ 个同学共 $22-6=16$(张)剪纸,所以每个同学分到 $16\div 2=8$(张)剪纸。因为每位同学分到的剪纸数量都一样多,所以剪纸一共有 $8\times 5+22=62$(张)。
方法:两次结余之差除以新增人数求每份量,再回代求总量。
2. 萱萱去文具店买水彩笔,如果买 $7$ 枝,还能剩下 $7$ 元 $9$ 角钱;后来萱萱决定买 $13$ 枝,结果只剩 $1$ 角钱。请问:萱萱一共带了多少元钱?
★★
盈盈比较单价分配元角换算盈盈比较求总量
答案
$17$ 元。
解题过程
买 $7$ 元 $9$ 角 $=79$ 角,用刚才买笔剩的钱只有 $79-1=78$(角);用这些钱可买 $13-7=6$(枝)笔,所以每枝水彩笔的价格是 $78\div 6=13$(角)。因为每枝笔 $13$ 角,萱萱一共有 $13\times 7+79=170$(角)$=17$(元)钱。
方法:两次结余之差除以多买枝数得单价,再回代求总钱数,注意元角换算。
3. 某仓库开来了几辆货车,工人们都去卸货,每辆货车分配的工人一样多,剩下 $30$ 名工人。后来又来了 $6$ 辆货车要卸货,结果缺 $6$ 名工人。请问:每辆货车分配了几名工人?
★★
盈亏比较求每份量盈亏比较求每份量
答案
$6$ 名。
解题过程
新来的 $6$ 辆货车共需要让 $30+6=36$(名)工人去卸货,所以每辆货车需要工人 $36\div 6=6$(名)。
方法:盈(剩 $30$)与亏(缺 $6$)之和除以新增车辆数得每辆所需工人数。
4. 同学们午餐吃面包,每袋面包有 $10$ 片。开始来了 $9$ 个同学,老师给每人发了同样多片面包之后,还剩下半袋。后来又来了 $5$ 个同学,老师发现还要再买两袋面包,才够给新来的每人发同样多的面包。问:老师开始准备了几袋面包?
★★
盈亏比较求每份量袋片换算盈亏比较综合
答案
$5$ 袋。
解题过程
第一次分完面包后剩半袋,也就是 $10\div 2=5$(片)面包;第二次分时缺少 $10\times 2=20$(片)。新来的 $5$ 个同学共要分 $5+20=25$(片)面包才够,则每个同学分到了 $25\div 5=5$(片)。所以面包一共有 $5\times 9+5=50$(片),那么袋数就是 $50\div 10=5$(袋)。
方法:把结余与后补量化为片数求和,除以新增人数得每份量,再换算袋数。
5. 一个运输班有 $9$ 个人,如果每个人背的钢盔数都相同,后来增加了 $2$ 个人,但是有一个人偷懒少背了 $2$ 个钢盔。如果剩下的士兵每个人背的钢盔个数不变,那么一共就能比原来再多背 $10$ 个钢盔。请问,开始时一共有多少个钢盔?
★★
盈盈比较求每份量与总量盈盈比较综合
答案
$54$ 个。
解题过程
如果少背钢盔的那个士兵和其他人背的一样多,那么第二次比第一次一共多背 $10+2=12$(个)钢盔。这 $12$ 个钢盔由新增的 $2$ 个人背,每人背 $12\div 2=6$(个),即每个人背 $6$ 个钢盔。因为每个人背的钢盔数都相同,所以开始时一共有钢盔 $9\times 6=54$(个)。
方法:补足偷懒少背的量后求出每人份量,再乘原人数求总量。
6. 过年了,某工厂打算拿出一笔钱给表现优秀的工人发奖金,每人发同样多的钱。开始,共有 $40$ 名优秀的工人,按原计划发完奖之后还能剩下 $400$ 元。后来发现少统计了 $10$ 名优秀工人,结果总钱数不够了,还缺 $500$ 元。如果公司只有这么些奖金,那么只能给每名优秀工人发多少元钱?
★★
盈亏比较求每份量与总量总额再均分盈亏比较(总额再均分)
答案
$80$ 元。
解题过程
之前未统计的 $10$ 名优秀工人共需要 $400+500=900$(元),才够发同样多的奖金,所以原先发给每人 $900\div 10=90$(元)奖金。奖金总额为 $90\times 40+400=4000$(元),共有优秀工人 $40+10=50$(名)。所以在统计完所有的优秀工人后,每人可得奖金 $4000\div 50=80$(元)。
方法:盈与亏之和除以漏统计人数得原每份奖金,求出总额与总人数后再重新均分。
7. 老师拿来一批树苗,分给同学们去种,每人分 $8$ 棵树苗,最后还剩下 $6$ 棵。如果再拿来 $18$ 棵,正好可以给每个同学再分 $2$ 棵。请问:原来共有多少棵树苗?
★★
盈盈比较求人数与总量盈盈比较综合
答案
$102$ 棵。
解题过程
后拿来的 $18$ 棵树苗加上开始剩下的 $6$ 棵,一共 $6+18=24$(棵)。每个人又再分了 $2$ 棵,能分给 $24\div 2=12$(人)。所以原来共有树苗 $12\times 8+6=102$(棵)。
方法:后补量与原结余之和除以每人再分量得人数,再回代求总量。
8. 裁缝做衣服,他已经做好了一些西服,要往上面缝扣子,如果每件西服缝 $3$ 个扣子,那么还会剩下 $26$ 个扣子;如果每件缝 $5$ 个扣子,就只剩下 $4$ 个扣子了。请问:裁缝一共有多少个扣子?他已经做好了几件西服?
★★
盈盈比较求件数与总量盈盈比较综合
答案
$59$ 个扣子;$11$ 件西服。
解题过程
每件西服多缝 $5-3=2$(个)扣子,扣子减少 $26-4=22$(个),所以一共做了 $22\div 2=11$(件)西服,那么一共有扣子 $3\times 11+4=59$(个)。
方法:两次结余之差除以每件增量得件数,再回代求扣子总数。
9. 小张准备了一些钱买 CD 光盘,如果每张光盘的价格是 $30$ 元,买完后还能剩下 $10$ 元钱。结果 CD 光盘的实际价格是 $40$ 元一张,所以这些钱买完后还差 $50$ 元才正好买够。小张原来准备了多少钱?
★★
盈亏比较求数量与总量盈亏比较综合
答案
$190$ 元。
解题过程
每张 CD 光盘价格变动 $40-30=10$(元),因每张多 $10$ 元,所以这些钱总变动为 $10+50=60$(元),故要买的 CD 光盘数量为 $60\div 10=6$(张),所以小张准备了 $30\times 6+10=190$(元)钱。
方法:盈与亏之和除以单价差得数量,再回代求总钱数。
10. 小明的爸爸拿到一些奖金,准备用这些钱请全家去海南旅游,结果发现每人需要花费 $2600$ 元,需要的总钱数比奖金还会多出 $500$ 元。于是只能改去桂林,这样每人就只要花费 $2300$ 元,结果还能剩下 $400$ 元。请问,小明全家一共有多少人?爸爸一共有多少奖金?
★★
盈亏比较求人数与总量盈亏比较综合
答案
$3$ 人;$7300$ 元。
解题过程
人均花费减少 $2600-2300=300$(元),钱数的变化是 $500+400=900$(元),所以小明全家一共有 $900\div 300=3$(人),那么爸爸一共拿了奖金 $2600\times 3-500=7300$(元)。
方法:盈与亏之和除以人均花费差得人数,再回代求奖金总额。
11. 小高请三名同学一起去看电影,买完票之后还剩下一张 $10$ 元、一张 $5$ 元和两张 $1$ 元。这时又来了两名同学,小高想请他们一起看,可是发现还差 $3$ 元钱。请问:小高一共有多少钱?
★★
盈亏比较求单价与总量盈亏比较综合
答案
$57$ 元。
解题过程
小高第一次买完票后还剩下 $10+5+1\times 2=17$(元),他还要再补 $3$ 元钱才够给新来的 $2$ 个同学买票,一共需要 $17+3=20$(元)。每张电影票的价格就是 $20\div 2=10$(元),由于小高还要给自己买一张票,所以,小高一共有 $4\times 10+17=57$(元)钱。
方法:盈(剩 $17$)与亏(缺 $3$)之和除以新增人数得票价,再回代求总钱数。
12. 过年了,爷爷给小健一些压岁钱,都是 $10$ 元的新钞票,小健数了一下,如果买 $6$ 元一本的普通版《加菲猫》漫画,买一整套之后,还能剩下 $5$ 张新钞票;要是改买 $10$ 元一本的精装版,买一整套之后,就只剩下 $10$ 元了。请问:小健一共得了多少压岁钱?(一套普通版和一套精装版的本数一样多,只是包装不一样)
★★
盈亏比较求数量与总量盈亏比较综合
答案
$110$ 元。
解题过程
买普通版之后,还剩下 $5\times 10=50$(元);改买精装版之后,钱数一共减少了 $50-10=40$(元),那么用这 $40$ 元一共可以变 $40\div 4=10$(次),即全套《加菲猫》一共有 $10$ 本。所以小健的压岁钱有 $6\times 10+50=110$(元)。
方法:由两次结余之差与每本价差求出本数,再回代求压岁钱总数。
13. 学校组织学生们去农村郊游,如果每户农家住 $4$ 个学生,就会有 $7$ 个人没地方住;(1)如果每户农家住 $5$ 个学生,就会空出 $3$ 个床位,那么这批学生一共有多少人?(2)如果每户农家住 $5$ 个学生,最后 $2$ 个农家就正好空着没学生住,这批学生一共有多少人?
★★
盈亏比较空位转化求户数与人数盈亏比较(空位转化)
答案
(1)$47$ 个;(2)$75$ 个。
解题过程
(1)开始每户住 $4$ 个学生,后来改成了 $5$ 个学生,相当于每户增加了 $5-4=1$(个)学生。第二次分配空出 $3$ 个床位,如果再补上 $3$ 个学生,就会有 $7+3=10$(个)学生住进农家,一共有 $10\div 1=10$(户)人家,所以一共有 $4\times 10+7=47$(个)学生。(2)要想让每户农家都住上 $5$ 个学生,最后 $2$ 户农家还需要补上 $2\times 5=10$(个)学生,加上相当于把开始剩下的 $7$ 个没住下的人也住进去,所以相当于第二次比第一次多分了 $10+7=17$(个)人,每户相当于多住了 $5-4=1$(个)学生,所以 $17\div 1=17$(户)人家,则一共有 $4\times 17+7=75$(个)学生。
方法:把“空出的户”转化为相应的人数缺额,化为标准盈亏模型求户数与人数。
14. 有两堆一样多的苹果,老师将第一堆苹果分给男生,每人 $4$ 个,最后剩下 $6$ 个;老师又将第二堆苹果分给女生,每人 $5$ 个,最后刚好分完。已知男生比女生多 $1$ 人,问:每堆苹果有多少个?
★★
盈亏比较两堆相等条件人数差转化盈亏比较(双量相等)
答案
$30$ 个。
解题过程
如果增加 $1$ 个女生,则女生人数和男生一样多,那么在给女生分配时,苹果刚好分完。女生比男生多分到 $5-4=1$(个)苹果,所以男生共有 $6\div 1=6$(人),那么每堆苹果有 $6\times 4+6=30$(个)。
方法:利用两堆相等与男女人数差,把问题化为盈亏模型求人数与每堆苹果数。
超越篇
1. 少先队员去植树,如果每人挖 $5$ 个树坑,还剩下 $3$ 个树坑没人挖;如果其中两人各挖 $4$ 个树坑,其余每人挖 $6$ 个树坑,就恰好把所有的树坑都挖完。一共有少先队员多少人?各有多少个树坑要挖?
★★★★
盈亏比较分组差异调整求人数与总量盈亏比较(个别差异)
答案
$7$ 人,$38$ 个。
解题过程
由题意得,两次挖坑的情况:第一次,每人挖 $5$ 个树坑,就会少挖 $3$ 个树坑。第二次,每人挖 $6$ 个树坑,就会多挖 $2\times(6-4)=4$(个)树坑。比较两次情况,第二次比第一次多挖 $3+4=7$(个)树坑,每人会多挖 $6-5=1$(个)树坑。因此一共有少先队员 $7\div 1=7$(人),有 $5\times 7+3=38$(个)树坑要挖。
方法:把“个别人少挖”折算成额外亏空,并入结余,化为标准盈亏求人数。
2. 小明计划在若干天内完成一本习题集,如果他每天做 $5$ 道题,那么最后两天每天要做 $10$ 道题才能完成;如果他每天做 $6$ 道题,恰好可以提前一天完成。请问:这本习题集中共有多少道题?
★★★★
盈亏比较时间与工作量提前/拖延转化盈亏比较(工程/时间型)
答案
$90$ 道。
解题过程
方法一:由题意得,两次做题的情况:第一次,小明每天都做 $5$ 道题,就少做了 $2\times(10-5)=10$(道)题。第二次,小明每天都做 $6$ 道题,就多做了 $6$ 道题。比较两次情况,第二次比第一次一共多做了 $10+6=16$(道)题,每天多做 $6-5=1$(道)题。因此一共做了 $16\div 1=16$(天),即小明计划的天数是 $16$ 天。所以这本习题集中共有 $6\times(16-1)=90$(道)题。 方法二:第一次做题时只有最后两天与开始不同,那“砍”去最后两天,则每天做题的数目就一样了,这样就会有 $2\times 10=20$(道)题没做。第二次也将最后两天“砍”去,由于提前一天做完了,所以最后两天一共只做了 $6$ 道题,这样“砍”去两天后,就会有 $6$ 道题没做。所以,在剩下的前面这些天里,如果每天多做 $1$ 道题,总共就能多做 $20-6=14$(道)题。因此前面一共是 $14\div 1=14$(天),再加上最后被“砍”掉的 $2$ 天,一共是 $16$ 天。所以这本习题集中共有 $6\times(16-1)=90$(道)题。
方法:把“最后两天多做”与“提前一天完成”都化为标准盈亏的盈、亏量,求出天数再求总题数。
3. 幼儿园将一筐苹果分给小朋友,如果全部分给大班的小朋友,每人分 $5$ 个,则余 $10$ 个;如果全部分给小班的小朋友,每人分 $8$ 个,则缺 $2$ 个。已知大班比小班多 $3$ 个小朋友,问:这筐苹果共有多少个?
★★★★
盈亏比较两班人数差转化求人数与总量盈亏比较(双量人数差)
答案
$70$ 个。
解题过程
假设开始大班小朋友每人手中拿 $5$ 个苹果,然后每人都将自己的这 $5$ 个苹果交给一个小班的人,由于大班比小班多 $3$ 个人,所以还有 $3$ 个人给不出去,再加上本来就余下 $10$ 个苹果,这样一共余下 $5\times 3+10=25$(个)苹果。这样,题目的第一个条件就可以变为:“如果分给小班的小朋友每人 $5$ 个苹果,则余 $25$ 个。”又如果分给小班的小朋友每人 $8$ 个苹果,则缺 $2$ 个苹果。要给小班每人多分 $8-5=3$(个)苹果,则需 $25+2=27$(个)苹果,则小班共有 $27\div 3=9$(个)小朋友。所以,这筐苹果共有 $9\times 8-2=70$(个)。
方法:用人数差把两次分配统一到同一对象上,化为标准盈亏求小班人数与苹果总数。
4. 军训时全年级的同学一起吃午饭,教官算了一下,如果每张桌子坐 $6$ 人,那么还剩下 $22$ 人没地方坐;入座时发现有 $3$ 张桌子坏了,于是改为每张桌子坐 $8$ 人,结果还剩下 $6$ 人没地方坐。请问,全年级一共有多少人?
★★★★
盈亏比较桌椅减少转化求桌数与人数盈亏比较(份数变化)
答案
$142$ 人。
解题过程
方法一:开始每张桌子坐 $6$ 人,由于 $3$ 张桌子坏了,所以有 $6\times 3=18$(人)要起立。加上本来剩下的 $22$ 人,共有 $22+18=40$(人)没地方坐。改成每张桌子坐 $8$ 人后,每张桌子多坐 $8-6=2$(人),一共多坐了 $40-6=34$(人)。所以,好桌子共有 $34\div 2=17$(张),那么全年级一共有 $17\times 8+6=142$(人)。 方法二:假设 $3$ 张坏了的桌子修好了,每张也坐 $8$ 人,那么可以多坐 $3\times 8=24$(人)。这样不光剩下的 $6$ 人可以坐下,还能再多坐 $24-6=18$(人)。开始每张桌子坐 $6$ 人,现在每张桌子坐 $8$ 人,每张桌子多坐了 $8-6=2$(人)。开始剩 $22$ 人没地方坐,现在还能再坐 $18$ 人,与开始相比,一共可以多坐 $22+18=40$(人)。所以,一共有 $40\div 2=20$(张)桌子,那么全年级一共有 $20\times 6+22=142$(人)。
方法:把坏掉的桌子折算成相应的“没坐下人数”,并入盈量,化为标准盈亏求桌数与总人数。
5. 一班的同学去春游,原计划乘坐小车,还空出 $6$ 个座位。后来二班的 $38$ 个同学决定和一班同学一起去春游,于是两班的同学换乘大车,结果需要多派一辆车,并且还空出 $4$ 个座位。已知大车每车坐 $12$ 人,小车每车坐 $8$ 人。求一班的人数。
★★★★
盈亏比较换乘车型转化求车数与人数盈亏比较(换乘/份额变化)
答案
$42$ 人。
解题过程
开始每辆小车坐 $8$ 人,来了 $38$ 个同学后换乘大车。改乘大车后,每辆小车里的 $8$ 人都换到一辆大车上,这样每辆大车都空出 $12-8=4$(个)座位。将 $32$ 人坐到这些空座位上,需要 $32\div 4=8$(辆)车就能全部坐好。但是根据题目条件,这种换乘的方法不光能把每辆大车都坐满,还需要一辆大车才行,并且这辆车上还会空出 $4$ 个座位。也就是说,还有 $12-4=8$(人)坐到了这辆多出来的车上。因此那些空出 $4$ 个座位的大车上总共坐了 $32-8=24$(人),则一共有 $24\div 4=6$(辆)小车,一班共有 $6\times 8-6=42$(人)。
方法:把两种车型的座位差与空位、增车折算为盈亏量,求出小车数再求一班人数。
6. 宿舍里 $4$ 名同学原计划合买一台电脑,费用大家均摊。后来隔壁宿舍的 $2$ 名同学愿意加入进来一起买,并且电脑由于促销价格降低了 $1000$ 元,于是每个人将比原来少出 $824$ 元。求电脑的促销价。
★★★★
盈亏比较均摊与人数变化求总价盈亏比较(均摊型)
答案
$6888$ 元。
解题过程
开始的 $4$ 名同学每名少出了 $824$ 元,一共少出了 $824\times 4=3296$(元)。即如果电脑不降价,那么他们还差 $3296$ 元才够钱买电脑。由于电脑降了 $1000$ 元,所以他们只差 $3296-1000=2296$(元)钱就够买电脑了。那么加入的 $2$ 名同学每人出了 $2296\div 2=1148$(元)。由于其他 $4$ 名同学也出了同样多的钱,所以促销价为 $1148\times 6=6888$(元)。
方法:把降价与人数增加引起的“每人少出”折算成总差额,求出每人均摊额再乘总人数得总价。
7. 老师给幼儿园小朋友分水果,苹果的个数是梨的个数的 $2$ 倍,如果给每人分 $3$ 个梨,就要多出 $2$ 个梨;如果给每人分 $7$ 个苹果,那么还少 $6$ 个苹果。问:共有多少个小朋友?共有多少个苹果?
★★★★
盈亏比较倍数关系转化求人数与总量盈亏比较(倍数关系)
答案
$10$ 个小朋友;$64$ 个苹果。
解题过程
如果给每人分 $3$ 个梨就多出 $2$ 个梨,又苹果的个数是梨的个数的 $2$ 倍,则每人分 $6$ 个苹果就多出 $4$ 个苹果,给每人分 $7$ 个苹果还少 $6$ 个苹果。所以共有 $(6+4)\div(7-6)=10$(个)小朋友,共有 $10\times 7-6=64$(个)苹果。
方法:用倍数关系把分梨条件换算成分苹果条件,再化为标准盈亏求人数与苹果总数。
8. 老师买了 $13$ 盒铅笔分给同学们,每盒铅笔的数量都相同,每人拿到的铅笔数目也相同,分完后发现剩了半盒。这时又来了 $8$ 名同学,于是老师又买了 $3$ 盒铅笔,给他们发了同数目的铅笔后,还剩下 $2$ 枝。后来又来了 $10$ 名同学,老师又买了 $4$ 盒铅笔后,正好全部分完。请问:原来有多少名同学?
★★★★
盈亏比较盒枝换算求人数盈亏比较(综合换算)
答案
$30$ 名。
解题过程
方法一:由题意得,$8$ 名同学分了 $3$ 盒半少 $2$ 枝铅笔,$10$ 名同学分了 $4$ 盒多 $2$ 枝铅笔,则 $18$ 名同学共分了 $7$ 盒半铅笔,即 $6$ 名同学共分了 $2$ 盒半铅笔。又原来的同学共分了 $12$ 盒半铅笔,所以共有 $30$ 名同学。 方法二:由题意得,$8$ 名同学分了 $3$ 盒半少 $2$ 枝铅笔,$10$ 名同学分了 $4$ 盒多 $2$ 枝铅笔,则 $2$ 名同学分了半盒多 $4$ 枝铅笔,即 $8$ 名同学分了 $2$ 盒多 $16$ 枝铅笔,则 $1$ 盒是 $12$ 枝铅笔。那么每名同学分 $(2\times 12+16)\div 8=5$(枝)铅笔。由于原来的同学共分了 $12$ 盒半铅笔,所以共有 $(12\times 12+6)\div 5=30$(名)同学。
方法:把“半盒”“多 $2$ 枝”等结余换算成枝数,结合新增同学与新增铅笔化为盈亏求原同学数。
第12讲 智巧趣题一
兴趣篇
1. 如图 $12-1$ 所示,用 $12$ 根火柴棒可以摆出 $3$ 个正方形,如果用 $11$ 根火柴棒刚好摆出 $3$ 个正方形,应该怎么摆?用 $10$ 根火柴棒呢?
★
火柴棒拼摆正方形共用边火柴棒拼图形
答案
答案不唯一,如参考图所示:用 $11$ 根火柴棒、用 $10$ 根火柴棒各有相应的摆法。
解题过程
分析:要减少火柴棒数量而仍摆出 $3$ 个正方形,关键是让相邻正方形共用一条边。用 $11$ 根火柴棒:让其中两个正方形共用一条边,可省下 $1$ 根。用 $10$ 根火柴棒:让正方形之间共用更多的边(如排成一行或拐角相连),再省下 $1$ 根。具体摆法见参考答案图(两图均能摆出 $3$ 个正方形)。
方法:通过让正方形共用公共边来减少所用火柴棒的根数。
2. 如图 $12-2$ 所示,如果一根火柴棒长为 $1$,那么拼 $1$ 个边长为 $1$ 的小等边三角形需要 $3$ 根火柴棒,而拼 $1$ 串边长为 $1$ 的小等边三角形需要 $5$ 根火柴棒。你能用 $12$ 根火柴棒拼出 $6$ 个边长为 $1$ 的小等边三角形吗?
★★
火柴棒拼摆等边三角形共用边火柴棒拼图形
答案
能。如参考答案图所示,可拼成一个由 $6$ 个小等边三角形组成的正六边形。
解题过程
把 $6$ 个小等边三角形围成一个正六边形:六边形的 $6$ 条边各用 $1$ 根火柴棒(共 $6$ 根),再从中心向六个顶点连 $6$ 根火柴棒(共 $6$ 根),合计 $12$ 根,正好拼出 $6$ 个小等边三角形。
方法:围成正六边形并连出 $6$ 条半径,使三角形互相共用边以节省火柴棒。
3. 如图 $12-3$ 所示,我们用 $13$ 根火柴棒摆放成了一头向右前进的猪。请移动 $1$ 根火柴棒,使得这头猪调头向左前进。
★
火柴棒移动图形对称火柴棒移动改方向
答案
只需移动 $1$ 根火柴棒(把猪尾巴前面的一根移到另一侧作猪嘴),如参考答案图所示。
解题过程
观察图形,猪头朝右。把表示猪嘴(或尾巴)的那 $1$ 根火柴棒移到对称的另一侧,整头猪就改为朝左前进。移动方法见参考答案图。
方法:利用左右对称,移动 $1$ 根火柴棒改变朝向。
4. 在图 $12-4$ 中,哪些图形可以一笔画出?(图中有:①“田”字格、②五角星、③禁止符号、④树、⑤箭头、⑥卡车)
★★
一笔画奇点判断欧拉路径一笔画判定
答案
②、④、⑤、⑥可以一笔画出;①、③不能一笔画出。
解题过程
一笔画的判定:连通图中奇点(连出的线条数为奇数的点)个数为 $0$ 或 $2$ 时才能一笔画出。②五角星没有奇点,④树、⑤箭头、⑥卡车各有 $2$ 个奇点,奇点个数都是 $0$ 或 $2$,可以一笔画出;①“田”字格有多于 $2$ 个奇点,③禁止符号图不连通(分成三部分),都不能一笔画出。
方法:数出每个图形的奇点个数,奇点为 $0$ 或 $2$ 即可一笔画。
5. 如图 $12-5$ 所示,两条河流的交汇处有两个小岛,有 $7$ 座桥连接这两个岛及河岸。一个散步者能不能一次走遍这 $7$ 座桥,而且每座桥恰好经过 $1$ 次?
★★★
一笔画七桥问题奇点判断七桥问题 / 一笔画
答案
不能。
解题过程
把两个小岛与两段河岸都看作点,桥看作连接点的线(一笔画问题)。这就是著名的“七桥问题”。统计各点连出的桥数,发现 $4$ 个点都是奇点(奇点个数为 $4$,多于 $2$),所以不能一笔走遍这 $7$ 座桥而每座桥恰好经过 $1$ 次。
方法:化桥为线、化岛与岸为点,转化为一笔画问题,按奇点个数判断。
6. 最少几笔可以画出如图 $12-6$ 中的图形?(图为 $3\times 2$ 的方格网)
★★
一笔画多笔画奇点个数与笔数关系多笔画最少笔数
答案
最少 $4$ 笔。
解题过程
数出图中奇点的个数:本图($3\times 2$ 方格网)共有 $8$ 个奇点。一笔画需奇点为 $0$ 或 $2$;当奇点有 $2k$ 个($k>1$)时,所需的最少笔数为奇点数的一半,即 $\dfrac{2k}{2}=k$ 笔。这里奇点为 $8$ 个,所以最少笔数为 $8\div 2=4$,即最少 $4$ 笔可画出。
方法:用“最少笔数 = 奇点数 ÷ 2”的规律计算。
7. 有一杯牛奶,卡莉娅先喝了半杯牛奶,然后加满水;再喝了半杯,再加满水;最后全部喝完。问:卡莉娅喝的牛奶多还是水多?
★★
守恒思想等量关系浓度/守恒趣题
答案
一样多(喝的牛奶和水一样多)。
解题过程
不论中间加了几次水,杯子里原有的牛奶最终都被全部喝掉,即喝了 $1$ 杯牛奶。加进去的水也都被全部喝掉,加水的总量恰好等于喝牛奶过程中“喝去”的体积,正好也是 $1$ 杯。所以卡莉娅喝的牛奶和水一样多。
方法:抓住牛奶总量不变:原有牛奶全部喝掉,所加的水也全部喝掉,两者相等。
8. 过节了,爸爸妈妈给小光和小强各买了一盒相同数目的弹珠。打开后发现,小光的弹珠全是红的,而小强的弹珠全是绿的。第一天玩弹珠,小光给小强 $10$ 枚弹珠。第二天小光又同小强玩弹珠,结果小光赢了 $10$ 枚弹珠。这时,小光盒里的绿弹珠多,还是小强盒里的红弹珠多?
★★
守恒思想互换计数交换守恒趣题
答案
一样多(小光盒里的绿弹珠和小强盒里的红弹珠一样多)。
解题过程
开始时两人盒里弹珠总数相等,各 $n$ 枚。经过两天交换后,两人盒里的弹珠总数仍然各是 $n$(小光给出 $10$ 枚又赢回 $10$ 枚,净变化为 $0$)。因此小光盒里跑进来的绿弹珠枚数,正好等于小光盒里原有红弹珠跑到小强盒里的枚数,即“小光盒里的绿弹珠”与“小强盒里的红弹珠”一样多。
方法:利用两盒弹珠总数始终相等:跑进甲盒的异色弹珠数等于跑到乙盒的同色弹珠数。
9. 如图 $12-7$,有 $6$ 个杯子放成一排,前三个杯子中盛了一些水,而后三个杯子是空的。要使得盛水的杯子和空的杯子相互交叉排成一排,最少要动几个杯子?
★★
巧妙操作倒水最少操作趣题
答案
最少动 $1$ 个杯子。
解题过程
拿起第 $2$ 个杯子,把它里面的水倒入第 $5$ 个空杯子,再把空杯放回原处。这样原来“满满空空空”就变成了“满空满空满空”(盛水杯与空杯交叉排列)。只移动了 $1$ 个杯子就完成了。
方法:不必移动杯子位置,只把第二杯水倒入第五杯,即只动 $1$ 个杯子。
10. 有一根粗细不均匀的绳子,如果从一端把它点燃,这根绳子能燃烧 $2$ 个小时。但由于绳子粗细不均匀,所以不能确定燃烧到绳子中点需要多长时间。但现在想用这根绳子来确定 $1$ 个小时的时间,应该怎么做?
★★
巧妙操作时间测量燃绳计时趣题
答案
同时点燃绳子的两端,绳子烧完时所用的时间正好是 $1$ 小时。
解题过程
同时点燃绳子的两端。两端的火向中间烧,无论绳子粗细怎样不均匀,两段火相遇时绳子恰好全部烧完。由于从一端烧完全长要 $2$ 小时,两端同时烧、合起来的燃烧速度是原来的 $2$ 倍,所以烧完只需 $2\div 2=1$ 小时。
方法:两端同时点燃,使总燃烧速度加倍,烧完即为 $1$ 小时。
拓展篇
1. (1)如图 $12-8(a)$ 所示,用 $8$ 根火柴棒摆放成了一条向左游动的鱼,请移动 $3$ 根火柴棒,使得这条鱼掉头向右游动;(2)如图 $12-8(b)$ 所示,用 $10$ 根火柴棒摆放成了一把椅子,请移动 $2$ 根火柴棒,将这把椅子倒过来。
★★
火柴棒移动图形对称与翻转火柴棒移动变图形
答案
(1)移动 $3$ 根火柴棒使鱼掉头向右;(2)移动 $2$ 根火柴棒使椅子倒过来。具体移法见参考答案图。
解题过程
(1)把组成鱼身和鱼尾方向的 $3$ 根火柴棒移到对称的另一侧,鱼就掉头向右游动。 (2)把组成椅子靠背或椅腿的 $2$ 根火柴棒移动到对应位置,使整把椅子上下(或方向)翻转过来。两小题的移动方法均见参考答案图。
方法:抓住对称关系,移动指定根数的火柴棒改变图形朝向。
2. 如图 $12-9$,用 $9$ 根火柴棒摆放成了 $3$ 个三角形。最少需要移动几根火柴棒,才能使得它变成含有 $4$ 个三角形的图形?
★★
火柴棒移动共用边构造三角形火柴棒移动增减图形
答案
最少移动 $2$ 根火柴棒。
解题过程
原来 $3$ 个三角形分开排列。移动其中 $2$ 根火柴棒,把它们拼到合适位置,使三角形之间共用边,就能在 $9$ 根火柴棒不变的情况下出现 $4$ 个三角形。移动方法见参考答案图。
方法:移动 $2$ 根使三角形互相共边,增加三角形个数。
3. 如图 $12-10$ 所示,$12$ 根火柴棒组成 $1$ 大 $4$ 小 $5$ 个正方形。(1)请拿掉 $2$ 根火柴棒,使得余下的火柴棒恰好构成 $2$ 个正方形;(2)请移动 $3$ 根火柴棒,使得它变成 $3$ 个相同的正方形。
★★
火柴棒移动与拿取正方形构造火柴棒拿取/移动构图
答案
(1)拿掉 $2$ 根后剩下大、小各 $1$ 个正方形;(2)移动 $3$ 根后变成 $3$ 个相同的正方形。具体见参考答案图。
解题过程
(1)得到的 $2$ 个正方形一定是大小各一个,拿掉 $2$ 根火柴棒的方法见参考答案图。 (2)得到的 $3$ 个正方形一定是 $3$ 个小的,移动 $3$ 根火柴棒的方法见参考答案图。
方法:通过拿取或移动火柴棒重组,使剩下的图形恰为指定个数的正方形。
4. 图 $12-11$ 是一座博物馆的示意图,游客从入口进入博物馆。是否能找到一条参观路线,每扇门恰好经过一次?
★★★
一笔画奇点判断房间—门模型一笔画判定(房间与门)
答案
不能。
解题过程
把每个房间(含外部)看作一个点,每扇门看作连接两个点的线,化为一笔画问题。统计各点连出的门数,图 $12-11$ 中有 $4$ 个奇点,奇点个数多于 $2$,所以不存在一条恰好经过每扇门一次的参观路线。
方法:化房间为点、化门为线,转化为一笔画问题,按奇点个数判断。
5. 图 $12-12$ 中哪些图形可以一笔画出?哪些不能?不能一笔画出的图形最少要画几笔?(图中有:①带高的三角形、②五角星嵌五边形、③扇子、④太阳、⑤花、⑥箭靶)
★★
一笔画多笔画奇点个数与最少笔数一笔画/多笔画综合判定
答案
②、③、⑤、⑥可以一笔画出;①最少 $3$ 笔,④(太阳)最少 $9$ 笔。
解题过程
按奇点个数判断(最少笔数 = 奇点数 ÷ 2):①带高的三角形有 $6$ 个奇点,至少画 $3$ 笔;②五角星嵌五边形没有奇点,可以一笔画出;③扇子有 $2$ 个奇点,可以一笔画出;④太阳的图形分成 $9$ 部分(奇点较多),不能一笔画,至少画 $9$ 笔;⑤花有 $2$ 个奇点,可以一笔画出;⑥箭靶有 $2$ 个奇点,可以一笔画出。所以 ②③⑤⑥ 可以一笔画出,①最少 $3$ 笔、④最少 $9$ 笔。
方法:数奇点个数:为 $0$ 或 $2$ 可一笔画,否则最少笔数为奇点数的一半。
6. 如图 $12-13$,现在有 $7$ 个满杯的果汁,$7$ 个半杯的果汁和 $7$ 个空杯,要想把它们平分给三个人,使得每人都分到同样多的果汁和杯子,应该怎么分?
★★★
平均分配等量关系凑数果汁/酒桶等量平分
答案
每人分得 $7$ 个杯子、$3\frac{1}{2}$ 杯果汁。第一、二人各分 $3$ 个满杯、$1$ 个半杯、$3$ 个空杯;第三人分 $1$ 个满杯、$5$ 个半杯、$1$ 个空杯。
解题过程
总共有 $21$ 个杯子,果汁总量为 $7+7\times\frac{1}{2}=10\frac{1}{2}$ 杯,所以每人应分 $21\div 3=7$ 个杯子和 $10\frac{1}{2}\div 3=3\frac{1}{2}$ 杯果汁。一种分法:把一个半杯看作 $\frac{1}{2}$ 杯。第一人、第二人各分 $3$ 个满杯、$1$ 个半杯、$3$ 个空杯(果汁 $3+\frac{1}{2}=3\frac{1}{2}$ 杯,杯子 $7$ 个);第三人分 $1$ 个满杯、$5$ 个半杯、$1$ 个空杯(果汁 $1+\frac{5}{2}=3\frac{1}{2}$ 杯,杯子 $7$ 个)。三人果汁、杯子都相等。
方法:先算出每人应得的杯数与果汁量,再用满、半、空杯凑成相等的分配。
7. 足球队有 $18$ 名队员,其中有 $10$ 名穿大号球衣,有 $8$ 名穿小号球衣。小马虎将 $10$ 件大号球衣和 $8$ 件小号球衣领回来后,一人一件随便地发给了每个队员,结果有的小马虎领到了小号球衣,有的小队员领到了大号球衣。问:大号队员领到小号球衣的人数与小号队员领到大号球衣的人数哪个多?
★★
容斥/配对等量关系错配人数比较趣题
答案
一样多。
解题过程
在大号队员中有的领到了大号球衣、有的领到了小号球衣;在小号队员中有的领到了小号球衣、有的领到了大号球衣。一共有 $10$ 件大号球衣,由于领到大号球衣的小号队员占去了一部分,所以大号队员领到的大号球衣数加上小号队员领到的大号球衣数等于 $10$;又因为大号队员一共 $10$ 人,其中领到大号的与领到小号的合起来也是 $10$。把两式相减即知:大号队员领到小号球衣的人数与小号队员领到大号球衣的人数一样多。
方法:利用大号球衣总数与大号队员总数相等,作差得到两类人数相等。
8. 如图 $12-14$ 所示,桌子上有 $3$ 张卡片,每张卡片上写着一个数字。请你用这 $3$ 张卡片组成一个三位数,使得这个三位数除以 $9$ 后没有余数。(三张卡片上的数字分别是 $4$、$5$、$6$)
★★
被 9 整除的判定数字翻转巧思卡片组数/整除趣题
答案
把 $6$ 倒过来当作 $9$ 使用,如 $459$、$495$、$549$、$594$、$945$、$954$ 等。
解题过程
发现 $4+5+6=15$,不符合“各位数字之和能被 $9$ 整除”的要求,所以用 $4$、$5$、$6$ 直接组成三位数都不是 $9$ 的倍数。巧办法:把卡片上的 $6$ 倒过来当作 $9$,则 $4+5+9=18$,能被 $9$ 整除,于是 $459$、$495$、$549$、$594$、$945$、$954$ 等都是 $9$ 的倍数。经过试验,把这些数除以 $9$ 都没有余数。
方法:用数字和判断 $9$ 的倍数;把 $6$ 倒置成 $9$ 以凑出数字和为 $18$。
9. 小吃店需要制作 $3$ 个煎饼,制作一个煎饼必须按照正反两面各烙 $3$ 分钟。现在有 $2$ 个炉子,每个炉子每次只能煎好它的一面。要想煎好所有的煎饼,最少需要花多少时间?
★★★
统筹安排最优时间烙饼统筹问题
答案
最少需要 $9$ 分钟。
解题过程
每个煎饼有两个面,$3$ 个煎饼共有 $6$ 个面,每个面要烙 $3$ 分钟。$2$ 个炉子一次能烙 $2$ 个面,烙一锅 $3$ 分钟,$6\div 2=3$ 锅,$3\times 3=9$ 分钟,但要使每锅都同时烙满情况才最理想。安排:把 $1$、$2$ 号饼正面 $3$ 分钟;再把 $1$ 号饼反面、$3$ 号饼正面 $3$ 分钟;最后把 $2$ 号饼反面、$3$ 号饼反面 $3$ 分钟。这样每锅炉子都不空,三锅共 $9$ 分钟全部烙好。
方法:保证每个炉子每锅都不空闲,交错安排各饼的两面,共 $9$ 分钟。
10. 商场举行促销活动,在购买商品时,每消费 $50$ 元现金就可以得到一张 $20$ 元的购物券,每消费 $100$ 元就能得到一张 $50$ 元的购物券。现在小明要买 $37$ 件 $10$ 元的商品,他该怎样去买才能让花出去的钱最少?
★★★
最优购物购物券折算促销返券最省钱
答案
最少花 $250$ 元(先花 $200$ 元拿到价值 $300$ 元的商品,再花 $50$ 元配合 $20$ 元券买下剩余商品)。
解题过程
$37$ 件 $10$ 元的商品共值 $370$ 元。先花 $200$ 元购买,可得到 $2$ 张 $50$ 元购物券共 $100$ 元,于是用 $200$ 元(现金)$+100$ 元(券)买到价值 $300$ 元的商品。小明一共要买 $370$ 元的商品,还需再买 $370-300=70$(元)的商品。每消费 $50$ 元现金就能得到 $20$ 元的购物券,因此小明还需花 $50$ 元,再加上得到的 $20$ 元购物券就可以买到剩下的 $70$ 元商品了。所以一共只花 $200+50=250$(元)。
方法:充分利用满额返券,把现金消费和返券叠加使用,使实付现金最少。
11. 池塘里生长着一种浮萍,这种植物在水面上繁殖,每天都能增长一倍。如果 $10$ 天后,池塘里刚好长满这种浮萍,那么多少天后,池塘里的浮萍会正好占据了一半的水面?
★★
倍增(指数增长)逆推倍增/逆推趣题
答案
$9$ 天后。
解题过程
$10$ 天后浮萍长满整个池塘。由于浮萍每天比前一天增长一倍(即面积翻一番),所以从后往前推:第 $9$ 天的浮萍面积正好是第 $10$ 天的一半,即第 $9$ 天浮萍占据一半水面。
方法:面积每天翻倍,则长满前一天恰好是一半,故第 $9$ 天占一半。
12. 一休去河边打水。他有两个桶,大桶能装 $9$ 升水,小桶能装 $4$ 升水。要想恰好从河中打上 $6$ 升的水带回去,他应该怎么办?
★★
倒水量取差量构造量水问题
答案
经过若干次倒水操作,可使大桶中恰好留下 $6$ 升水。
解题过程
操作过程(一种方法):盛满 $9$ 升的大桶——此时大桶中有 $9$ 升水,小桶中没有水;把大桶中的水倒入小桶——此时大桶中有 $5$ 升水,小桶中有 $4$ 升水;把小桶中的水倒回河中——大桶有 $5$ 升、小桶 $0$ 升;把大桶中的水倒入小桶——大桶 $1$ 升、小桶 $4$ 升;把小桶倒回河中——大桶 $1$ 升、小桶 $0$ 升;把大桶中余下的水全部倒入小桶——大桶 $0$ 升、小桶 $1$ 升;再盛满大桶——大桶 $9$ 升、小桶 $1$ 升;用大桶把小桶补满——大桶倒出 $3$ 升给小桶,大桶恰好剩 $6$ 升。这样大桶中正好有 $6$ 升水。
方法:反复在 $9$ 升桶与 $4$ 升桶间倒水,凑出 $6$ 升。
13. 有大、中、小 $3$ 个瓶子,分别可以装水 $1000$ 克、$700$ 克和 $300$ 克。现在大瓶中装满水,希望利用 $3$ 个瓶子相互间倒水,使得在中瓶和小瓶上能够标出装 $100$ 克水的刻度线,但是水又不能洒到地上,可以怎么办?
★★★★
倒水量取刻度标定量水/标刻度问题
答案
可以,通过几步倒水操作使中瓶、小瓶中各留下 $100$ 克水,从而标出 $100$ 克刻度线。
解题过程
操作步骤(一种方法):把大瓶的水倒满中瓶——此时大瓶 $300$ 克、中瓶 $700$ 克、小瓶 $0$ 克;把中瓶的水倒满小瓶——大瓶 $300$ 克、中瓶 $400$ 克、小瓶 $300$ 克;把小瓶的水倒回大瓶——大瓶 $600$ 克、中瓶 $400$ 克、小瓶 $0$ 克;把中瓶的水再倒满小瓶——大瓶 $600$ 克、中瓶 $100$ 克、小瓶 $300$ 克。这时中瓶里恰好剩 $100$ 克水,可在中瓶上标出 $100$ 克刻度线。再把小瓶的水倒入大瓶,并用中瓶里的 $100$ 克水标到小瓶上,就能在小瓶上标出装 $100$ 克水的刻度线。
方法:利用三瓶容量差,反复倒水凑出 $100$ 克,再据此标刻度。
14. 如图 $12-15$,有一个院子里住着 $A$、$B$、$C$ 三户人家。$B$ 户人家要修一条专用路通向中间院门 $F$。$A$ 户人家要修一条专用路到右边院门 $G$。$C$ 户人家要修一条专用路到左边院门 $E$。如果这三条专用路彼此不能交叉,那么应该怎么修?
★★★
平面布线不相交路径绕行构造三户连三门不相交
答案
可以,按参考答案图所示的绕行方式修路即可(三条路彼此不交叉)。
解题过程
直接把 $A$ 连 $G$、$C$ 连 $E$ 时会与 $B$ 连 $F$ 的路相交。办法是让某条专用路绕开其他的路:比如把 $A$ 户人家的路从 $B$、$C$ 上方或下方绕过去,把 $C$ 户人家的路从下方绕到左边院门 $E$,从而使三条路彼此不交叉。具体修法见参考答案图(每户都能修一条不与其他路相交的专用路)。
方法:让其中的路绕过障碍走非直线,避免与另外两条路相交。
超越篇
1. 用 $4$ 根火柴棒组成小杯子的形状,如图 $12-16$ 给出了两种不同的组成方式,而且两个杯子里各放了一颗五角星。(1)请移动图 $(a)$ 中的两根火柴棒,使得五角星在杯子外面,但杯子的形状不得改变;(2)请移动图 $(b)$ 中的两根火柴棒,使得五角星在杯子外面,但杯子的形状不得改变。
★★★
火柴棒移动平移/翻转火柴棒移动趣题
答案
(1)、(2)均只需移动 $2$ 根火柴棒,使五角星位于杯子外而杯子形状不变。具体移法见参考答案图。
解题过程
杯子由 $4$ 根火柴棒组成,要在不改变杯子形状的前提下让五角星跑到杯外,实质是“平移”整个杯子或改变杯口朝向。(1)图 $(a)$:移动构成杯子的 $2$ 根火柴棒,使杯子整体移位(或翻转),五角星就落在杯外。(2)图 $(b)$ 同理移动 $2$ 根。移法见参考答案图。
方法:在保持杯形不变的前提下移动 $2$ 根火柴棒,使杯子相对五角星移位。
2. 如图 $12-17$ 是用 $24$ 根火柴棒摆成的两个正方形,请你只移动其中 $4$ 根火柴棒,使它变成两个完全相同的正方形。
★★★
火柴棒移动正方形构造火柴棒移动构相同图形
答案
只移动 $4$ 根火柴棒即可变成两个完全相同的正方形,移法见参考答案图。
解题过程
原图是一大一小两个正方形(共 $24$ 根,大正方形 $8$ 根一边、小正方形 $4$ 根一边等)。把构成大、小正方形的 $4$ 根火柴棒重新移动安放,使两个正方形的边长相等,从而变成两个完全相同的正方形。移动方法见参考答案图。
方法:移动 $4$ 根火柴棒调整两个正方形的边长,使其完全相同。
3. 如图 $12-18$,黑板上画了 $9$ 个点,有人可以用 $5$ 条线段把它们串联起来,而这 $5$ 条线段可以用一笔画成。实际上我们可以做得更好:用 $4$ 条线段就能把这 $9$ 个点串联起来,而且这 $4$ 条线段仍然是用一笔画成的。请大家找出这种画法。
★★★★
一笔画九点四线(突破边界思维)九点连线/突破边界一笔画
答案
$4$ 条线段的画法如参考答案图所示,图中有两个奇点,可以一笔画成。
解题过程
这 $4$ 条线段如果有 $3$ 条横线,那么必然一笔画不成;类似地,竖线也不能有 $3$ 条。因此这 $4$ 条线段中横线段最多 $2$ 条、竖线段最多 $2$ 条。如果 $4$ 条线段能把 $9$ 个点串联起来,且其中恰有 $2$ 条横线段、$2$ 条竖线段(其中必有斜线伸出到点阵之外再折回),就只剩两个奇点,可以一笔画出。具体画法(线段需画到点阵外)见参考答案图。
方法:突破“线段不能超出点阵”的思维定式,让线段画到点外,再用一笔串联 $9$ 点。
4. 在国际象棋中,皇后可以沿横线、竖线、斜线吃子。如图 $12-19$,我们在棋盘上放置一个皇后(图中放在中央的格子)。要想在一个 $4\times 4$ 的棋盘中放下 $4$ 个皇后,同时它们相互之间不能吃子,那么应该怎么放?
★★★★
四皇后问题棋盘放置排除与对称N 皇后问题
答案
可以。$4$ 个皇后的两种放法如参考答案图(图 $3$ 至图 $7$)所示。
解题过程
由于皇后可以沿横线、竖线、斜线吃子,那么每条横线、竖线、斜线上都只能放 $1$ 个皇后。必须每行放 $1$ 个皇后,且 $4$ 行各放 $1$ 个共 $4$ 个。从第一行的皇后放在左上角开始(图 $3$):第二行的皇后不能放在第一列、第二列和与第一行皇后同斜线的位置;如果第一行皇后在第二列,那么第二行皇后就只能摆在第四列(图 $5$),由此第三行、第四行的皇后位置也唯一确定(图 $6$)。由于对称性,因此还有一个答案(图 $7$)。两种放法见参考答案图。
方法:每行每列每斜线各放 $1$ 个皇后,按行逐步排除确定位置,并利用对称得另一解。
5. $3$ 个朋友去旅馆住宿,每人交了 $10$ 元押金。第二天老板发现他们一共消费了 $25$ 元,于是从押金中扣除后,让服务员将剩余的 $5$ 元送回给房客。服务员在路上想:反正客人也不知道他们花了多少钱,$5$ 元钱 $3$ 个人也没法分,不如我藏起 $2$ 元钱算了。于是他就找给客人 $3$ 元,相当于每人找回了 $1$ 元钱。请大家想一想:$3$ 个人每人交了 $10$ 元,又找回了 $1$ 元,相当于花了 $9$ 元,$3$ 个人一共花了 $27$ 元,如果加上服务员藏的 $2$ 元一共是 $29$ 元。可一开始三个人总共交了 $30$ 元,这之间相差了 $1$ 元!那这 $1$ 元钱哪儿去了呢?
★★★
逻辑陷阱识别钱款核算缺一元逻辑陷阱
答案
并没有少 $1$ 元钱。客人实际花费的 $27$ 元中已经包含了服务员藏起的 $2$ 元,这 $2$ 元不应再加,而应从 $27$ 元里减去。
解题过程
实际上,客人花费的 $27$ 元中包含了服务员藏的 $2$ 元,这 $2$ 元可以看作是给服务员的小费。所以正确的算法是:客人付出 $27$ 元 $=$ 旅馆消费 $25$ 元 $+$ 服务员藏的 $2$ 元;再加上找回客人的 $3$ 元,$27+3=30$ 元,与最初交的 $30$ 元正好相符。题目把“藏的 $2$ 元”错误地加到 $27$ 元上,是混淆了概念,所以并没有少 $1$ 元钱。
方法:厘清各笔钱的去向,识破“$27+2$”这一错误加法,正确核算为 $27+3=30$。
6. 玩具加工厂要把小正方体形状积木的六个面染色,两个面染红色,两个面染蓝色,另两个面染黄色。厂里的机器可以同时给 $6$ 个小正方体的一面染上相同的颜色,每次需要 $5$ 分钟。现在有 $8$ 个积木要加工,那么用这种机器最少需要多少分钟才能完成?
★★★★★
统筹安排最优时间染色统筹染色/加工时间
答案
最少需要 $45$ 分钟。
解题过程
每个积木有 $6$ 个面,$8$ 个积木就有 $6\times 8=48$ 个面。机器每次最多能给 $6$ 个面染色,那么加工这 $8$ 个积木至少需要染 $48\div 6=8$(次)。但是只染 $8$ 次是不能达到目的的:这 $8$ 个积木一共有 $16$ 个红色面、$16$ 个蓝色面和 $16$ 个黄色面,而机器一次只能给 $6$ 个积木的一个面染上相同的颜色,所以红、蓝、黄三种颜色各至少要染 $3$ 次(每色 $16$ 个面,分 $3$ 次:$6+6+4$)。把 $8$ 个积木编号 $1\sim 8$,每个积木的 $2$ 个红色面记为 $A$、$B$,第一次染 $1A\sim 6A$、第二次染 $3B\sim 8B$、第三次染余下的 $1B$、$2B$、$7A$、$8A$ 即可染完红色面;蓝色、黄色同理各 $3$ 次。所以共需染 $3+3+3=9$(次),一共花费 $9\times 5=45$(分)。
方法:先按总面数估下界 $8$ 次,再由每种颜色 $16$ 个面、每次只能染同色 $6$ 面推出每色至少 $3$ 次,共 $9$ 次,乘以 $5$ 分钟得 $45$ 分钟。
7. 哈利·波特的魔杖被敌人藏在了魔法迷宫里。如图 $12-20$,迷宫有 $25$ 个房间,分别标有号码,魔杖就在 $13$ 号房间内。在这座迷宫中有如下的机关:每次走进一个房间,就会立刻被转移到带有相同号码的那个房间,然后再走进相邻的房间(有公共边的房间是相邻的),立刻又会被转移;如此继续。如果哈利·波特先走入 $1$ 号房间,并要走进最中间的 $13$ 号房间,请你写出转移次数最少的路线且依次经过的房间号(相同的房间号只写一个即可)。如果偶数号房间是陷阱,哈利·波特从 $1$ 号房间开始不重复地经过所有的奇数号房间,最终到达 $13$ 号房间,有多少种不同的可能路线?
★★★★
迷宫路径规则转移路径计数规则迷宫路径/计数
答案
第一问:转移次数最少的路线依次经过房间 $1\to 11\to 9\to 13$;第二问:只有 $1$ 种可能路线。
解题过程
哈利·波特先走入边缘的 $1$ 号房间,随即被转移到里面的 $1$ 号房间,然后可以走进 $2$、$3$、$6$ 或 $11$ 号房间;又要使转移次数最少,而与 $13$ 号房间相邻的是 $9$、$8$、$3$、$2$ 号房间,对照图 $12-20$ 发现只有 $1\to 11\to 9\to 13$ 这条路线转移次数最少(如图 $1$)。
第二问:把偶数号房间(陷阱)删去,只剩下奇数号房间(如图 $2$),从 $1$ 号房间出发不重复地经过所有奇数号房间最终到 $13$ 号。此时 $1$ 号房间只能走进 $11$ 或 $3$ 号房间:若走 $1\to 11\to 9\to 3$,则剩下的奇数号房间 $7$ 和 $5$ 不能再走进 $13$ 号房间,不符,舍去;只有 $1\to 3\to 7\to 5\to 11\to 9\to 13$ 符合。所以只有 $1$ 种可能路线。
方法:按机关规则在数阵迷宫中搜索路径,先找最少转移次数的路线,再在仅经过奇数号房间的限制下枚举计数。
8. 如图 $12-21$ 所示,水面上有 $7$ 块石头,中间的 $1$ 块空着石头,左侧蹲着 $3$ 只青蛙,只能往右跳;右侧蹲着 $3$ 只青蛙,只能往左跳。跳跃的规则是:必须按照特定的方向,青蛙可以跳到与之相邻的空石头上,或者越过相邻的 $1$ 只青蛙跳到接着的空石头上。请设计一个合理的跳跃顺序,使得右侧的三只青蛙都跳到最左侧的三块石头上,左侧的三只青蛙都跳到右侧的三块石头上。(注:每次只能有 $1$ 只青蛙跳跃,每块石头上最多只能有 $1$ 只青蛙。)
★★★★★
跳蛙交换操作序列设计跳蛙/青蛙过河交换
答案
把 $7$ 块石头从左到右标为 $1\sim 7$(初始 $4$ 号石头为空),共需 $15$ 步,跳跃顺序为:$3\to 4$,$5\to 3$,$6\to 5$,$4\to 6$,$2\to 4$,$1\to 2$,$3\to 1$,$5\to 3$,$7\to 5$,$6\to 7$,$4\to 6$,$2\to 4$,$3\to 2$,$5\to 3$,$4\to 5$。
解题过程
把 $7$ 块石头从左到右标为 $1$、$2$、$3$、$4$、$5$、$6$、$7$,初始时 $4$ 号石头为空。按“跳到相邻空位”或“越过相邻 $1$ 只青蛙跳入空位”的规则,跳跃顺序为:$3$ 跳到 $4$ 的位置,$5$ 跳到 $3$ 的位置,$6$ 跳到 $5$ 的位置;$4$ 跳到 $6$ 的位置,$2$ 跳到 $4$ 的位置,$1$ 跳到 $2$ 的位置;$3$ 跳到 $1$ 的位置,$5$ 跳到 $3$ 的位置,$7$ 跳到 $5$ 的位置,$6$ 跳到 $7$ 的位置,$4$ 跳到 $6$ 的位置,$2$ 跳到 $4$ 的位置;$3$ 跳到 $2$ 的位置,$5$ 跳到 $3$ 的位置,$4$ 跳到 $5$ 的位置。这样左右两侧的青蛙正好完全交换,共 $15$ 步。
方法:交替使用“相邻移动”与“跳越一只”两种走法,逐步把空位移动,实现两侧青蛙的交换,共 $15$ 步。
第13讲 四则运算二
兴趣篇
1. 口算:(1)$9\times 30$;(2)$800\times 7$。
★
整十整百乘法口算整十整百数乘法口算
答案
(1)$270$;(2)$5600$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}9\times 30&=9\times 3\times 10\\&=27\times 10\\&=270\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}800\times 7&=8\times 7\times 100\\&=56\times 100\\&=5600\end{aligned}$$。
方法:把整十、整百数拆成一位数与 $10$、$100$ 的积,先算一位数乘积再添零。
2. 口算:(1)$2\times 6\times 100$;(2)$6\times 7\times 1000$。
★
连乘整百整千乘法口算连乘口算
答案
(1)$1200$;(2)$42000$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}2\times 6\times 100&=12\times 100\\&=1200\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}6\times 7\times 1000&=42\times 1000\\&=42000\end{aligned}$$。
方法:先算一位数的连乘,再乘整百、整千数添零。
3. 口算:(1)$2\times 7\times 5$;(2)$4\times 17\div 4$。
★
乘法交换律乘除相消凑整乘除凑整口算
答案
(1)$70$;(2)$17$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}2\times 7\times 5&=2\times 5\times 7\\&=10\times 7\\&=70\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}4\times 17\div 4&=4\div 4\times 17\\&=1\times 17\\&=17\end{aligned}$$。
方法:调换因数顺序凑成 $10$;乘、除相同的数互相抵消。
4. 口算:(1)$4\times 3\times 25$;(2)$8\times 125$。
★
凑整速算$4\times 25$、$8\times 125$ 凑整凑整乘法口算
答案
(1)$300$;(2)$1000$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}4\times 3\times 25&=4\times 25\times 3\\&=100\times 3\\&=300\end{aligned}$$。 (2)$8\times 125=1000$。
方法:记住 $4\times 25=100$、$8\times 125=1000$ 的凑整搭配。
5. 口算:(1)$12\times 25$;(2)$125\times 16$。
★
数的分解凑整速算拆分凑整乘法
答案
(1)$300$;(2)$2000$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}12\times 25&=3\times 4\times 25\\&=3\times(4\times 25)\\&=3\times 100\\&=300\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}125\times 16&=125\times 8\times 2\\&=1000\times 2\\&=2000\end{aligned}$$。
方法:把一个因数拆出 $4$ 或 $8$,与 $25$、$125$ 凑成整百整千。
6. 口算:(1)$24\times 5$;(2)$5\times 38$。
★
数的分解凑整速算拆分凑整乘法
答案
(1)$120$;(2)$190$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}24\times 5&=2\times 12\times 5\\&=2\times 5\times 12\\&=10\times 12\\&=120\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}5\times 38&=5\times 2\times 19\\&=10\times 19\\&=190\end{aligned}$$。
方法:把偶数拆出一个 $2$ 与 $5$ 凑成 $10$。
7. 计算:(1)$25\times 25$;(2)$65\times 65$;(3)$13\times 17$;(4)$32\times 38$。
★★
头同尾和十速算两位数乘法规律特殊两位数乘法速算
答案
(1)$625$;(2)$4225$;(3)$221$;(4)$1216$。
解题过程
对于两位数乘法,如果乘数和被乘数十位相同、个位和为十,那么该算式就满足“头同尾和十”。这类算式的答案由新头和新尾组成:新头 $=$ 头 $\times$(头 $+1$),新尾 $=$ 尾 $\times$ 尾。 (1)$$\begin{aligned}\text{新头}&=2\times(2+1)\\&=6\end{aligned}$$,新尾 $=5\times 5=25$,得 $625$; (2)$$\begin{aligned}\text{新头}&=6\times(6+1)\\&=42\end{aligned}$$,新尾 $=5\times 5=25$,得 $4225$; (3)$$\begin{aligned}\text{新头}&=1\times(1+1)\\&=2\end{aligned}$$,新尾 $=3\times 7=21$,得 $221$; (4)$$\begin{aligned}\text{新头}&=3\times(3+1)\\&=12\end{aligned}$$,新尾 $=2\times 8=16$,得 $1216$。
方法:用“头同尾和十”口诀:新头 $=$ 头 $\times$(头 $+1$),新尾 $=$ 尾 $\times$ 尾。
8. 计算:(1)$(96\div 8)\times(8\div 4)\times(4\div 1)$;(2)$(6\times 21)\div(21\div 7)\div(7\div 1)$。
★★★★
去括号法则带符号搬家乘除相消带括号乘除混合化简
答案
(1)$96$;(2)$6$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=96\div 8\times 8\div 4\times 4\div 1\\&=96\times 8\div 8\times 4\div 4\div 1\\&=96\times(8\div 8)\times(4\div 4)\div 1\\&=96\times 1\times 1\div 1\\&=96\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=6\times 21\div 21\times 7\div 7\times 1\\&=6\times(21\div 21)\times(7\div 7)\times 1\\&=6\times 1\times 1\times 1\\&=6\end{aligned}$$。
方法:先去括号(注意除号后括号要变号),再带符号搬家把相同的乘除数相消。
9. 计算:(1)$4\times 16\times 25\times 3$;(2)$35\times 12\div 7\div 4$。
★★
带符号搬家凑整速算乘除相消乘除混合凑整
答案
(1)$4800$;(2)$15$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=4\times 25\times 16\times 3\\&=(4\times 25)\times(16\times 3)\\&=100\times 48\\&=4800\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=35\div 7\times 12\div 4\\&=(35\div 7)\times(12\div 4)\\&=5\times 3\\&=15\end{aligned}$$。
方法:调换乘除数顺序,把能整除、能凑整的搭配在一起。
10. 先把下面算式中的括号去掉,再计算:(1)$(20+3)\times 5$;(2)$4\times(25-1)$;(3)$5\times(20-4+1)$。
★★
乘法分配律去括号乘法分配律去括号
答案
(1)$115$;(2)$96$;(3)$85$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}(20+3)\times 5&=20\times 5+3\times 5\\&=100+15\\&=115\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}4\times(25-1)&=4\times 25-4\times 1\\&=100-4\\&=96\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}5\times(20-4+1)&=5\times 20-5\times 4+5\times 1\\&=100-20+5\\&=85\end{aligned}$$。
方法:用乘法分配律把括号去掉,逐项相乘后相加减。
拓展篇
1. 计算:(1)$2\times 13\times 5$;(2)$51\div 17\div 17\div 51$;(3)$12\times 7\div 3\div 7$。
★
带符号搬家乘除相消凑整乘除混合化简
答案
(1)$130$;(2)$1$;(3)$4$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=2\times 5\times 13\\&=10\times 13\\&=130\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(51\div 51)\times(17\div 17)\\&=1\times 1\\&=1\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(12\div 3)\times(7\div 7)\\&=4\times 1\\&=4\end{aligned}$$。
方法:把可凑整、可相消的乘除数搭配在一起。
2. 计算:(1)$25\times 13\times 4$;(2)$3\times 125\times 7\times 8$;(3)$25\times 2\times 3\times 4\times 5$。
★
带符号搬家凑整速算连乘凑整
答案
(1)$1300$;(2)$21000$;(3)$3000$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=25\times 4\times 13\\&=100\times 13\\&=1300\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(125\times 8)\times(3\times 7)\\&=1000\times 21\\&=21000\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(25\times 4)\times(2\times 5)\times 3\\&=100\times 10\times 3\\&=3000\end{aligned}$$。
方法:把 $25\times 4$、$125\times 8$ 等凑整搭配先算出来。
3. 计算:(1)$25\times 28$;(2)$125\times 24$;(3)$300\div 25$;(4)$8000\div 125$。
★★
数的分解凑整速算除法化简凑整乘除速算
答案
(1)$700$;(2)$3000$;(3)$12$;(4)$64$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=25\times 4\times 7\\&=100\times 7\\&=700\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=125\times 8\times 3\\&=1000\times 3\\&=3000\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=3\times 100\div 25\\&=100\div 25\times 3\\&=4\times 3\\&=12\end{aligned}$$。 (4)$$\begin{aligned}\text{原式}&=1000\times 8\div 125\\&=1000\div 125\times 8\\&=8\times 8\\&=64\end{aligned}$$。
方法:乘法中拆出 $4$、$8$ 凑整;除法中把被除数写成 $100$、$1000$ 与另一数的积。
4. 计算:(1)$36\times 5$;(2)$5\times 122$;(3)$8\times 15$;(4)$15\times 222$。
★★
乘 $5$(减半加零)速算乘 $15$(加半加零)速算乘 $5$、乘 $15$ 速算
答案
(1)$180$;(2)$610$;(3)$120$;(4)$3330$。
解题过程
(1)用“减半加零”法:$36$ 的一半是 $18$,$18$ 后面加个 $0$ 是 $180$,所以 $36\times 5=180$。 (2)同理,$122$ 的一半是 $61$,所以 $5\times 122=610$。 (3)用“加半加零”法:$8$ 加上自己的一半 $4$ 是 $12$,$12$ 后加 $0$ 是 $120$,所以 $8\times 15=120$。 (4)同理,$222$ 加上自己的一半 $111$ 是 $333$,所以 $15\times 222=3330$。
方法:乘 $5$ 用“减半加零”;乘 $15$ 用“加半加零”。
5. 计算:(1)$45\times 45$;(2)$95\times 95$;(3)$23\times 27$;(4)$41\times 49$。
★★
头同尾和十速算补零规则特殊两位数乘法速算
答案
(1)$2025$;(2)$9025$;(3)$621$;(4)$2009$。
解题过程
对于两位数乘法,如果乘数和被乘数十位相同、个位和为十,那么该算式就满足“头同尾和十”。这类算式的答案由新头和新尾组成:新头 $=$ 头 $\times$(头 $+1$),新尾 $=$ 尾 $\times$ 尾。注意如果这两个个位数的乘积是一位数,那么一定要在前面补个 $0$。 (1)$$\begin{aligned}\text{新头}&=4\times(4+1)\\&=20\end{aligned}$$,新尾 $=5\times 5=25$,得 $2025$; (2)$$\begin{aligned}\text{新头}&=9\times(9+1)\\&=90\end{aligned}$$,新尾 $=5\times 5=25$,得 $9025$; (3)$$\begin{aligned}\text{新头}&=2\times(2+1)\\&=6\end{aligned}$$,新尾 $=3\times 7=21$,得 $621$; (4)$$\begin{aligned}\text{新头}&=4\times(4+1)\\&=20\end{aligned}$$,新尾 $=1\times 9=9$,得 $2009$。
方法:用“头同尾和十”口诀,尾积不足两位时在前面补 $0$。
6. 计算:(1)$(126\div 9)\times(9\div 3)\div(6\div 3)$;(2)$512\div(512\div 16\times 8)$。
★★★★
去括号法则带符号搬家乘除相消带括号乘除混合化简
答案
(1)$21$;(2)$2$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=126\div 9\times 9\div 3\div 6\times 3\\&=126\div 6\times(9\div 9)\times(3\div 3)\\&=21\times 1\times 1\\&=21\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=512\div 512\times 16\div 8\\&=16\div 8\\&=2\end{aligned}$$。
方法:按法则去括号(除号后括号内符号要变号),再带符号搬家相消。
7. 计算:(1)$23\times 70\times 22\div 11\div 7$;(2)$300\times 13\div 4\div 25$。
★★★★
带符号搬家乘除相消添括号乘除混合化简
答案
(1)$460$;(2)$39$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=23\times(70\div 7)\times(22\div 11)\\&=23\times 10\times 2\\&=460\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=300\times 13\div(4\times 25)\\&=300\times 13\div 100\\&=300\div 100\times 13\\&=3\times 13\\&=39\end{aligned}$$。
方法:把能整除的乘除数配对,先约简再相乘。
8. 计算:$168\times 25\div 14\times 7\div 5$。
★★★★
带符号搬家乘除相消约分化简乘除混合化简
答案
$420$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=168\div 14\times 7\times 25\div 5\\&=168\div(14\div 7)\times(25\div 5)\\&=168\div 2\times 5\\&=84\times 5\\&=420\end{aligned}$$。
方法:调换乘除顺序,把能整除的数配对约简后再算。
9. 先把下面算式中的括号去掉,再计算:(1)$(20+3)\times 25$;(2)$8\times(125-7)$;(3)$4\times(90+4-25)$。
★★
乘法分配律去括号凑整乘法分配律去括号
答案
(1)$575$;(2)$944$;(3)$276$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=20\times 25+3\times 25\\&=500+75\\&=575\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=8\times 125-8\times 7\\&=1000-56\\&=944\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=4\times 90+4\times 4-4\times 25\\&=360+16-100\\&=276\end{aligned}$$。
方法:用乘法分配律去括号,逐项相乘后加减。
10. 计算:(1)$(48+66)\div 6$;(2)$(126-48)\div 6$;(3)$48\div(8+16)$。
★★★★
除法分配(和差除以一个数)去括号和差除以一个数
答案
(1)$19$;(2)$13$;(3)$2$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=48\div 6+66\div 6\\&=8+11\\&=19\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=126\div 6-48\div 6\\&=21-8\\&=13\end{aligned}$$。 (3)原式 $=48\div 24=2$。注意被除数中的括号才能拆分,除数中的括号要先算出来。
方法:被除数是和差时可以分别除;除数带括号时必须先算括号。
11. 计算:(1)$23\times 101$;(2)$34\times 102$;(3)$13\times 99$。
★★
拆数凑整乘法分配律接近整百数的乘法简算
答案
(1)$2323$;(2)$3468$;(3)$1287$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=23\times(100+1)\\&=23\times 100+23\times 1\\&=2300+23\\&=2323\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=34\times(100+2)\\&=34\times 100+34\times 2\\&=3400+68\\&=3468\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=13\times(100-1)\\&=13\times 100-13\times 1\\&=1300-13\\&=1287\end{aligned}$$。
方法:把 $101$、$102$、$99$ 写成 $100\pm$ 小数,再用分配律。
12. 计算:(1)$48\times 102$;(2)$37\times 99$;(3)$1016\div 8$。
★★★★
拆数凑整乘法分配律除法分配接近整百数的乘除简算
答案
(1)$4896$;(2)$3663$;(3)$127$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=48\times(100+2)\\&=48\times 100+48\times 2\\&=4800+96\\&=4896\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=37\times(100-1)\\&=37\times 100-37\times 1\\&=3700-37\\&=3663\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(1000+16)\div 8\\&=1000\div 8+16\div 8\\&=125+2\\&=127\end{aligned}$$。
方法:乘法把因数拆成 $100\pm$ 小数;除法把被除数拆成能整除的两部分。
13. 计算:$(27\times 23+9)\times 99\div 70$。
★★★★
头同尾和十速算带符号搬家乘法分配律速算综合
答案
$891$。
解题过程
首先根据“头同尾和十”的公式,得 $27\times 23=621$。所以$$\begin{aligned}\text{原式}&=(621+9)\times 99\div 70\\&=630\times 99\div 70\\&=630\div 70\times 99\\&=9\times 99\\&=9\times(100-1)\\&=9\times 100-9\times 1\\&=900-9\\&=891\end{aligned}$$。
方法:先用“头同尾和十”求 $27\times 23$,再约简、用分配律算 $9\times 99$。
14. 计算:$29\times(1008\div 8-49\times 18\div 7\div 6)\div 40\times 8$。
★★★★
除法分配带符号搬家头同尾和十速算四则混合速算综合
答案
$609$。
解题过程
①$$\begin{aligned}1008\div 8&=(1000+8)\div 8\\&=1000\div 8+8\div 8\\&=125+1\\&=126\end{aligned}$$; ②$$\begin{aligned}49\times 18\div 7\div 6&=49\div 7\times(18\div 6)\\&=7\times 3\\&=21\end{aligned}$$; 则算式括号中的计算结果就是 $126-21=105$。所以$$\begin{aligned}\text{原式}&=29\times 105\div 40\times 8\\&=29\times 105\div(40\div 8)\\&=29\times 105\div 5\\&=105\div 5\times 29\\&=21\times 29\\&=609\end{aligned}$$。
方法:先分别算出括号内两部分,再带符号搬家化简整体算式。
超越篇
1. 计算:(1)$5\div(7\div 11)\div(11\div 15)\div(15\div 21)$;(2)$(26\div 25)\times(27\div 17)\times(25\div 9)\times(17\div 39)$。
★★★★
去括号法则带符号搬家乘除相消带括号乘除化简
答案
(1)$15$;(2)$2$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=5\div 7\times 11\div 11\times 15\div 15\times 21\\&=5\div 7\times(11\div 11)\times(15\div 15)\times 21\\&=5\div 7\times 21\\&=5\times 21\div 7\\&=5\times(21\div 7)\\&=5\times 3\\&=15\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=26\div 25\times 27\div 17\times 25\div 9\times 17\div 39\\&=26\times(25\div 25)\times 27\times(17\div 17)\div 9\div 39\\&=26\times 27\div 9\div 39\\&=26\times(27\div 9)\div 39\\&=26\times 3\div 39\\&=78\div 39\\&=2\end{aligned}$$。
方法:先去括号(除号后括号变号),再带符号搬家把相同的乘除数相消。
2. 计算:$11\times 10\times 9\times 8\times 7\times 6\times 5\times 4\times 3\times 2\times 1\div(22\times 24\times 25\times 27)$。
★★★★
数的分解带符号搬家乘除相消连乘连除约分
答案
$112$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=11\times 10\times 9\times 8\times 7\times 6\times 5\times 4\times 3\times 2\times 1\div 22\div 24\div 25\div 27\\&=(11\times 2\div 22)\times(6\times 4\div 24)\times(10\times 5\div 25)\times(9\times 3\div 27)\times 8\times 7\times 1\\&=1\times 1\times 2\times 1\times 8\times 7\times 1\\&=112\end{aligned}$$。
方法:把除数分解,与分子中合适的因数配成可整除的组逐一约去。
3. 请问:$6\times 16\times 24\times 5\times 15\times 25\times 125$ 计算结果的末尾有多少个连续的零?
★★★★
数的分解凑整出整十整百末尾连续零的个数求积末尾零的个数
答案
$7$ 个。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=6\times(8\times 2)\times(4\times 6)\times 5\times 15\times 25\times 125\\&=6\times(8\times 125)\times(4\times 25)\times(2\times 5)\times(6\times 15)\\&=6\times 1000\times 100\times 10\times 90\\&=540000000\end{aligned}$$。所以末尾有 $7$ 个连续的零。
方法:把各因数分解后凑出尽量多的 $10$、$100$、$1000$,统计末尾零的个数。
4. 计算:$85\times 85-84\times 86+83\times 87-82\times 88+81\times 89-80\times 90$。
★★★★
头同尾和十速算分组求和凑差速算与凑差求和
答案
$15$。
解题过程
根据“头同尾和十”公式,得$$\begin{aligned}\text{原式}&=7225-7224+7221-7216+7209-7200\\&=(7225-7224)+(7221-7216)+(7209-7200)\\&=1+5+9\\&=15\end{aligned}$$。
方法:用“头同尾和十”逐个求出乘积,再两两作差分组相加。
5. 计算:$62\times 102+52\times 101-48\times 99-38\times 98$。
★★★★
拆数凑整乘法分配律凑整求和接近整百数的加减乘综合简算
答案
$3100$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=(62\times 100+62+62)+(52\times 100+52)-(48\times 100-48)-(38\times 100-38-38)\\&=6200+62+62+5200+52-4800+48-3800+38+38\\&=(62+38)+(62+38)+(52+48)+6200+5200-4800-3800\\&=100+100+100+6200+5200-4800-3800\\&=3100\end{aligned}$$。
方法:把每个因数写成 $100\pm$ 小数展开,再把零碎的小数两两凑成整百。
6. (1)已知 $12345679\times 9=111111111$,请问:$12345679\times 45$ 的结果是多少?(2)已知 $7\times 11\times 13=1001$,请问:$14\times 33\times 39$ 的结果是多少?
★★★★
数的分解利用已知结果带符号搬家利用已知积速算
答案
(1)$555555555$;(2)$18018$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}12345679\times 45&=12345679\times(9\times 5)\\&=12345679\times 9\times 5\\&=111111111\times 5\\&=555555555\end{aligned}$$ (2)$$\begin{aligned}14\times 33\times 39&=(7\times 2)\times(11\times 3)\times(13\times 3)\\&=7\times 2\times 11\times 3\times 13\times 3\\&=7\times 11\times 13\times 2\times 3\times 3\\&=1001\times 2\times 3\times 3\\&=18018\end{aligned}$$。
方法:把待求算式的因数分解,凑出已知乘积,再乘剩余因数。
7. $9$ 张扑克牌,点数分别为 $1,1,1,2,2,3,4,5,10$。墨莫从中取了 $4$ 张,发现乘积是 $80$。小高也从中取了 $4$ 张,发现乘积是 $120$。如果两人所取的扑克牌只有一张是相同的,那么这张扑克牌的点数是多少?
★★★★
乘积分解枚举与排除逻辑推理乘积分解与逻辑推理
答案
$4$。
解题过程
由题意可知,乘积为 $80$ 或 $120$ 有以下几种可能:$80=10\times 2\times 4\times 1=5\times 2\times 4\times 2$;$120=10\times 4\times 3\times 1=10\times 3\times 2\times 2=5\times 4\times 3\times 2$。考虑 $80=10\times 2\times 4\times 1$,该算式与乘积为 $120$ 的 $3$ 个算式都至少有 $2$ 个相同的数,与题意不符;考虑 $80=5\times 2\times 4\times 2$,与 $120=10\times 4\times 3\times 1$ 只有一张相同,为 $4$。
方法:把 $80$、$120$ 在给定牌点下的所有分解列出,找出恰好只有一张相同的搭配。
8. 墨莫和几个好朋友去老师家玩,吃午饭时,老师想考考大家的计算能力,于是提出了一个问题:“从 $31,33,35,37,39$ 这 $5$ 个数中选 $4$ 个,并计算它们的乘积,谁算得最快谁就能得到一份神秘的礼物。”其他小朋友马上找出纸笔开始演算,而墨莫眼珠一转,稍作思考就说出了一个正确的答案。如果你也参与这个游戏中,你会选择哪 $4$ 个数,最后算出的乘积是多少?
★★★★
数的分解利用 $1001$、$111$ 等特殊积凑数巧算选数巧算乘积
答案
选 $33,35,37,39$ 这 $4$ 个数;乘积是 $1666665$。
解题过程
选 $33,35,37,39$ 这 $4$ 个数,其乘积$$\begin{aligned}33\times 35\times 37\times 39&=3\times 11\times 5\times 7\times 37\times 3\times 13\\&=(11\times 7\times 13)\times(3\times 37)\times(5\times 3)\\&=1001\times 111\times 15\\&=111111\times 15\\&=1666665\end{aligned}$$。利用 $7\times 11\times 13=1001$、$3\times 37=111$ 等结构,可以很快算出乘积。
方法:选出能分解出 $7\times 11\times 13=1001$、$3\times 37=111$ 等结构的四个数,巧用特殊积速算。
第14讲 枚举法二
兴趣篇
1. 老师把 $9$ 颗糖分给阿呆和阿瓜,使得他俩每人都有糖,有多少种不同的分法?
★
枚举法有序分配两人分物枚举
答案
$8$ 种。
解题过程
阿呆可以分到 $1,2,3,4,5,6,7,8$ 颗糖,对应阿瓜分到 $8,7,6,5,4,3,2,1$ 颗糖。所以一共有 $8$ 种不同的分法。
方法:固定其中一人糖数从 $1$ 到 $8$ 依次列举,另一人随之确定。
2. 用 $1,2,3$ 这三个数字各一次可以组成多少个三位数?
★
字典排列法三位数枚举数字排列组数
答案
$6$ 个。
解题过程
可以组成 $123,132,213,231,312,321$ 这 $6$ 个三位数。
方法:按首位从小到大、再排后两位的顺序字典枚举。
3. 有一些三位数的各位数字都不是 $0$,且各位数字之和为 $6$,这样的三位数有多少个?
★
分类讨论数字之和字典排列法数位之和限定的数枚举
答案
$10$ 个。
解题过程
三位数的百位至少为 $1$,最多为 $4$。
当百位为 $1$ 时,十位与个位之和为 $5$,它们从小到大可以是 $1+4,2+3,3+2,4+1$,得 $114,123,132,141$ 这 $4$ 个;
当百位为 $2$ 时,十位与个位之和为 $4$,得 $213,222,231$ 这 $3$ 个;
当百位为 $3$ 时,十位与个位之和为 $3$,得 $312,321$ 这 $2$ 个;
当百位为 $4$ 时,十位与个位之和为 $2$,得 $411$ 这 $1$ 个。
所以这样的三位数一共有 $4+3+2+1=10$ 个。
方法:按百位数字从小到大分类,逐类枚举十位与个位的搭配。
4. 汤姆、杰瑞和德鲁比都有蛀牙,他们一起去牙医诊所看病,医生发现他们一共有 $8$ 颗蛀牙。他们三人的蛀牙数量有多少种情况?
★★
分类讨论三数之和枚举列表法三人分物枚举
答案
$21$ 种。
解题过程
若汤姆有 $1$ 颗蛀牙,则杰瑞和德鲁比共有 $8-1=7$ 颗,对应杰瑞蛀牙数为 $1\sim 6$、德鲁比蛀牙数为 $6\sim 1$,共 $6$ 种情况;
若汤姆有 $2$ 颗蛀牙,则杰瑞和德鲁比共有 $8-2=6$ 颗,共 $5$ 种情况;
类似地,汤姆有 $3,4,5,6$ 颗蛀牙时,杰瑞与德鲁比的情况分别有 $4,3,2,1$ 种。
综上一共有 $6+5+4+3+2+1=21$ 种情况。
方法:固定第一人数目,剩下两人按一增一减枚举,再求和。
5. 老师让小明写出 $3$ 个非零的自然数,$3$ 个数的和是 $9$,如果数被加的顺序不同算同一种写法,即 $6+2+1$ 还有 $2+1+6$、$1+6+2$ 都算是同一种写法。请问,小明一共有多少种不同的写法?
★★
不计顺序的拆分枚举法整数拆分(无序)
答案
$7$ 种。
解题过程
按从小到大的顺序写出三个数(不计顺序):
$1+1+7,\ 1+2+6,\ 1+3+5,\ 1+4+4,\ 2+2+5,\ 2+3+4,\ 3+3+3$。
所以小明一共有 $7$ 种不同的写法。
方法:规定三个数从小到大排列,按最小数从 $1$ 逐步枚举避免重复。
6. 生物老师让大家观察蚂蚁的习性,小波在小区的广场上发现了 $12$ 只黑蚂蚁,这 $12$ 只蚂蚁恰好凑成了 $3$ 堆,每堆至少有 $2$ 只。请问,这 $3$ 堆蚂蚁可能各有几只?
★★
有下限的整数拆分分类讨论枚举法整数拆分(有下限、无序)
答案
$7$ 种:$(2,2,8),(2,3,7),(2,4,6),(2,5,5),(3,3,6),(3,4,5),(4,4,4)$。
解题过程
三堆蚂蚁数之和为 $12$,每堆至少 $2$ 只,且不计顺序时第三堆蚂蚁数不少于第一堆。
当第一堆有 $2$ 只时,后两堆共 $10$ 只,可分为 $(2,8),(3,7),(4,6),(5,5)$ 共 $4$ 种;
当第一堆有 $3$ 只时,后两堆共 $9$ 只,可分为 $(3,6),(4,5)$ 共 $2$ 种;
当第一堆有 $4$ 只时,后两堆共 $8$ 只,只能 $(4,4)$ 共 $1$ 种。
综上一共有 $4+2+1=7$ 种情况:$(2,2,8),(2,3,7),(2,4,6),(2,5,5),(3,3,6),(3,4,5),(4,4,4)$。
方法:规定三堆从小到大,固定最小堆后枚举其余两堆。
7. 一个三位数,每一位上的数字都是 $1,2,3$ 中的某一个,并且相邻的两个数字不相同,一共有多少个满足条件的三位数?
★★
树形图枚举相邻不同限制乘法原理相邻不同的数字串计数
答案
$12$ 个。
解题过程
用树形图枚举:百位可以是 $1,2,3$。
以百位为 $1$ 为例,十位只能取与百位不同的 $2$ 或 $3$;十位取定后,个位只能取与十位不同的两个数字之一,于是百位为 $1$ 时有 $121,123,131,132$,对应不同走法可得满足条件的三位数。
每个百位都对应 $4$ 个满足条件的三位数,所以一共有 $3\times 4=12$ 个满足条件的三位数。
方法:用树形图按位枚举,相邻位互不相同时每次有固定的选择数。
8. 如图 14-1,一只小蚂蚁从一个正四面体的顶点 $A$ 出发,沿着这个正四面体的棱依次不重复地走过其余 $4$ 个顶点再回到顶点 $A$。试问:小蚂蚁一共有多少种不同的走法?
★★
字典排列法立体图形路线枚举多面体顶点周游路线
答案
$6$ 种。
解题过程
要依次走过 $4$ 个顶点再回到出发点 $A$。由于从顶点 $A$ 出发回到 $A$,因此蚂蚁走到的第二点、第三点和第四点一定是 $B,C,D$ 的某种排列。
按字典排列法依次枚举,可得到如下 $6$ 种走法:$A\to B\to C\to D\to A$,$A\to B\to D\to C\to A$,$A\to C\to B\to D\to A$,$A\to C\to D\to B\to A$,$A\to D\to B\to C\to A$,$A\to D\to C\to B\to A$。
所以一共有 $6$ 种不同的走法。
方法:把中间三个顶点视为 $B,C,D$ 的全排列,字典枚举所有走法。
9. 在图 14-2 中,一共能找出多少个长方形(包括正方形)?
★★
图形计数分类计数长方形与正方形数长方形/正方形个数
答案
$29$ 个。
解题过程
按规格分类计数:
$1\times 1$ 的长方形有 $9$ 个;
$2\times 1$ 的长方形有 $8$ 个,其中横着 $4$ 个、竖着 $4$ 个;
$3\times 1$ 的长方形有 $6$ 个,其中横着 $3$ 个、竖着 $3$ 个;
$4\times 1$ 的长方形有 $4$ 个,其中横着 $2$ 个、竖着 $2$ 个;
$5\times 1$ 的长方形有 $2$ 个,其中横着 $1$ 个、竖着 $1$ 个。
因此长方形总共有 $9+8+6+4+2=29$ 个。
方法:按长方形的不同规格逐类数出再求和。
10. 如果只能用 $1$ 元、$2$ 元、$5$ 元的纸币付款,那么要买价格是 $13$ 元的东西,一共有多少种不同的付款办法?(不考虑找钱的情况)
★★
分类讨论枚举法钱币组合付款/凑钱方案计数
答案
$14$ 种。
解题过程
在 $1$ 元、$2$ 元、$5$ 元的纸币中,$5$ 元的张数只能是 $0,1,2$,分情况讨论。
①如果没有 $5$ 元纸币,要用 $1$ 元和 $2$ 元的凑够 $13$ 元,则 $2$ 元纸币最多用 $6$ 张:$2$ 元纸币分别用 $0\sim 6$ 张时,对应的 $1$ 元纸币为 $13,11,9,7,5,3,1$ 张,共 $7$ 种;
②如果有 $1$ 张 $5$ 元纸币,余下 $13-5=8$ 元,用 $1$ 元和 $2$ 元组成,$2$ 元最多 $4$ 张,共 $5$ 种;
③如果有 $2$ 张 $5$ 元纸币,余下 $13-5\times 2=3$ 元,用 $1$ 元和 $2$ 元组成,共 $2$ 种。
综上一共有 $7+5+2=14$ 种付款办法。
方法:按面值最大的纸币张数分类,再枚举其余面值的组合。
拓展篇
1. 小高、墨莫、卡莉娅三个人去游乐园玩,三人在藏宝屋中一共发现了 $5$ 件宝物,这三个人找到的宝物数量可能有多少种情况?
★
分类讨论列表枚举可含零的拆分三人分物(含零、有序)
答案
$21$ 种。
解题过程
三人找到的宝物数之和为 $5$(每人可以找到 $0$ 件),用列表法枚举:
固定小高找到的宝物数,再枚举墨莫与卡莉娅的分配。小高找到 $0$ 件时墨莫与卡莉娅有 $6$ 种;找到 $1$ 件时有 $5$ 种;找到 $2,3,4,5$ 件时分别有 $4,3,2,1$ 种。
所以一共有 $6+5+4+3+2+1=21$ 种情况。
方法:固定第一人数目,剩下两人有序枚举后求和。
2. 小高、墨莫和卡莉娅三个人一起吃完了一盘薯条,这盘薯条总共有 $20$ 根,并且每个人吃的薯条都比 $5$ 根多。请问,每个人吃的薯条数量有多少种情况?
★★
有下限的拆分分类讨论枚举法三人分物(有下限)
答案
$6$ 种。
解题过程
三人吃的薯条数都比 $5$ 根多,即每人至少 $6$ 根,总和为 $20$。墨莫和卡莉娅至少各吃 $6$ 根,所以小高最多吃 $20-12=8$ 根,即小高吃 $6,7,8$ 根,分情况讨论;当小高吃 $6$ 根时,墨莫与卡莉娅共 $14$ 根,可有 $3$ 种;当小高吃 $7$ 根时共 $13$ 根,有 $2$ 种;当小高吃 $8$ 根时共 $12$ 根,有 $1$ 种。所以一共有 $6$ 种情况。
方法:先按下限确定各人最少根数,再固定一人枚举其余两人。
3. 老师要求每个同学写出 $3$ 个自然数,要求这 $3$ 个数的和是 $8$,如果两个同学写出的 $3$ 个自然数相同,只是顺序不一样,就算是同一种写法。试问:同学们至多能给出多少种不同的写法?
★★
无序拆分(含零)分类讨论枚举法整数拆分(含零、无序)
答案
$10$ 种。
解题过程
不妨设这三个数从小到大排列,第一个数最小、第三个数最大,可以列出下面的情况:
第一个数为 $0$ 时,后两数之和为 $8$(且第二数不超过第三数),有 $0+0+8,\ 0+1+7,\ 0+2+6,\ 0+3+5,\ 0+4+4$ 共 $5$ 种;
第一个数为 $1$ 时,后两数之和为 $7$,有 $1+1+6,\ 1+2+5,\ 1+3+4$ 共 $3$ 种;
第一个数为 $2$ 时,后两数之和为 $6$,有 $2+2+4,\ 2+3+3$ 共 $2$ 种。
因为最小数最多为 $3$($3\times 3=9>8$,不成立),故一共有 $5+3+2=10$ 种不同的写法。
方法:规定三数从小到大,按最小数分类枚举避免重复。
4. 王老师去打羽毛球,他拿了 $3$ 个一模一样的球桶,每个球桶最多能装 $8$ 个羽毛球。他拿了一盒,发现 $3$ 个球桶里面一共有 $16$ 个羽毛球。请问,$3$ 个球桶里面可能分别有几个羽毛球?
★★
有上限的无序拆分分类讨论列表枚举相同容器装球计数
答案
$10$ 种:$(0,8,8),(1,7,8),(2,6,8),(2,7,7),(3,5,8),(3,6,7),(4,4,8),(4,5,7),(4,6,6),(5,5,6)$。
解题过程
三个球桶一模一样,所以只需关心三个数(不计顺序),且每个桶里的球数为 $0\sim 8$,三数之和为 $16$。规定球数从小到大排列,则第一桶里的球数最少,第三桶里的球数最多。
枚举可得 $10$ 种情况:$(0,8,8),(1,7,8),(2,6,8),(2,7,7),(3,5,8),(3,6,7),(4,4,8),(4,5,7),(4,6,6),(5,5,6)$。
所以一共有 $10$ 种。
方法:三桶相同视为无序,规定从小到大并受上限 $8$ 约束逐一枚举。
5. 商店里有 $12$ 种不同的签字笔,价格分别为 $1,2,3,4,\cdots,11,12$ 元。小高准备买 $3$ 枝不同价格的签字笔,并且希望恰好花掉 $15$ 元,请问:小高一共有多少种不同的买法?
★★
三数互异之和分类讨论枚举法互异数之和方案计数
答案
$12$ 种。
解题过程
为了方便枚举,假设三枝笔的价格一枝比一枝贵。
第一枝笔为 $1$ 元时,后两枝之和为 $14$ 元,分别可能是 $4,10$(第二枝、第三枝从小到大),可列出 $(1,2,12),(1,3,11),(1,4,10),\cdots$ 等若干种;
类似地按最便宜的那枝笔从 $1$ 元起逐一枚举,使三枝价格各不相同、和为 $15$。
最便宜的那枝笔的价格只能为 $1\sim 4$ 元(若为 $5$ 元则三枝至少 $5+6+7=18>15$,不可能),按此枚举去掉价格相同与超过 $12$ 元的情况,多于 $15$ 元也不可能。
综上一共有 $12$ 种不同的买法。
方法:规定三枝价格从小到大,按最便宜的一枝分类枚举,去掉相同与越界情况。
6. 王老师提着一个带密码锁的公文包,但是他忘记了密码,只记得密码是一个三位数,这个三位数的个位数字比十位数字大,十位数字比百位数字大,并且没有比 $5$ 大的数字。试问:王老师最多只需要试多少次就肯定能打开这个公文包?
★★
数位关系树形图枚举最坏情形密码最少尝试次数
答案
$10$ 次。
解题过程
个位比十位大,十位比百位大,那么就是百位数字最小,而且百位不可能为 $0$。
把百位作为树根来画树形图,要满足每个后一位上的数比它前一位上面的数大(即百位、十位、个位严格递增),并且每个数字都不超过 $5$。
按此用树形图枚举,可得这样的三位数共有 $10$ 个,所以王老师最多只需要试 $10$ 次就一定能打开公文包。
方法:枚举满足数位递增关系的三位数,按从大到小逐个尝试,取最坏次数。
7. 常昊与古力两人进行围棋比赛,谁先胜三局谁就会取得比赛的胜利。如果最后常昊获胜了,那么比赛的进程有多少种可能?
★★
树形图枚举比赛胜负计数三胜制几胜制比赛进程计数
答案
$10$ 种。
解题过程
使用树形图枚举。常昊最终胜出,所以最后一局一定是常昊胜,前面的若干局中常昊恰好已经胜了两局,其余各局为古力胜。
按常昊取得第三胜在第 $3,4,5$ 局分别讨论,画出树形图可得一共有 $10$ 种不同的进程。
方法:固定最后一局为常昊胜,前面按古力胜的局数分类用树形图枚举。
8. $5$ 块六边形的地毯拼成了图 14-3 中的形状,每块地毯上都有一个编号。现在墨莫站在 $1$ 号地毯上,他想要走到 $5$ 号地毯上,如果墨莫每次都只能走到和他相邻的地毯上(两个六边形如果有公共边就称为相邻),并且只能向右边走,例如 $1\to 2\to 3\to 5$ 就是一种可能的走法。请问:墨莫一共有多少种不同的走法?
★★
相邻关系树形图枚举路线计数图上不重复路线计数
答案
$5$ 种。
解题过程
从 $1$ 号地毯出发,每次只能走到相邻(有公共边)的地毯,且只能向右边走,要走到 $5$ 号地毯。
按从 $1$ 出发的相邻顺序用树形图逐步枚举:$1\to 2\to 3\to 4\to 5$,$1\to 2\to 4\to 5$,$1\to 3\to 4\to 5$,$1\to 3\to 5$ 等。可得墨莫一共有 $5$ 种不同的走法。
方法:依据地毯相邻关系,从起点用树形图不重复地枚举所有走法。
9. 从图 14-4 的左下角的 $A$ 点走到右上角的 $B$ 点,如果要求只能向上或者向右走,一共有多少种不同的走法?如果要求只要不走重复的路线就可以,那么从 $A$ 点走到 $B$ 点一共有多少种不同的走法?
★★
格点最短路线枚举法向右向上走格点路线计数
答案
$5$ 种;$9$ 种。
解题过程
这个图形主要由 $3$ 个方块构成,可以把路用一条线段来表示。
第一问只能向上或向右走:把每条路用线段表示,从 $A$ 到 $B$ 各段都向右或向上,分情况枚举各段方向,可得从 $A$ 到 $B$ 一共有 $5$ 种不同的走法。
第二问只要求不走重复的路线(可以向各方向走但不重复经过同一段路):在第一问的基础上还可以有先向左或向下的绕行走法,枚举所有不重复的路线,可得一共有 $9$ 种不同的走法。
方法:把每条路用线段表示,按各段向右或向上的次序枚举路线。
10. 妈妈买来 $7$ 个鸡蛋,每天至少吃 $2$ 个,吃完为止。如果天数不限,可能的吃法一共有多少种?
★★
有序拆分分类讨论枚举法有序分天计数
答案
$8$ 种。
解题过程
$7$ 个鸡蛋,每天至少吃 $2$ 个,所以最多吃 $1\sim 3$ 天。
①如果吃 $1$ 天,则一次吃完,只有 $1$ 种;
②如果吃 $2$ 天,第一天吃 $2,3,4,5$ 个,对应第二天吃 $5,4,3,2$ 个,共 $4$ 种;
③如果吃 $3$ 天,每天至少 $2$ 个,可能的吃法为 $2,2,3$ 的各种顺序,即 $(2,2,3),(2,3,2),(3,2,2)$ 共 $3$ 种。
全部加起来一共有 $1+4+3=8$ 种。
方法:按吃的天数分类,每天数目有序枚举。
11. 有一类小于 $1000$ 的自然数,每个数都由若干个 $1$ 和若干个 $2$ 组成,并且每个数中,$1$ 的个数比 $2$ 的个数多。这样的数一共有多少个?
★★
数字限定分类讨论枚举法特定数字组成的数计数
答案
$3$ 个。
解题过程
由题意可知,这些数都由若干个 $1$ 和若干个 $2$ 组成(既含 $1$ 又含 $2$),且 $1$ 的个数比 $2$ 的个数多。小于 $1000$ 的数最多三位,要让 $1$ 比 $2$ 多又同时含有 $1$ 和 $2$,只能是由两个 $1$ 和一个 $2$ 组成的三位数,即 $211,121,112$ 这 $3$ 个。所以这样的数一共有 $3$ 个。
方法:按位数分类,枚举由 $1,2$ 组成且 $1$ 多于 $2$ 的数。
12. 老师拿来三块木板,上面分别写着数字 $1,2,3$。墨莫可以用这些木板拼出多少个不同的数?
★★
排列计数分类讨论字典排列法数字卡片拼数
答案
$15$ 个。
解题过程
墨莫可以用一块、两块或三块木板拼数,分类枚举:
①用一块木板,可拼出 $1,2,3$ 共 $3$ 个一位数;
②用两块木板,可拼出 $12,13,21,23,31,32$ 共 $6$ 个两位数;
③用三块木板,可拼出 $123,132,213,231,312,321$ 共 $6$ 个三位数。
所以一共可拼出 $3+6+6=15$ 个不同的数。
方法:按使用木板数目分类,分别枚举一位、两位、三位数。
13. 午餐的时候,食堂给同学们准备了苹果、香蕉和橘子这 $3$ 种水果,每种都有很多个。小高想要挑 $3$ 个水果吃,请问:一共有多少种选择?
★★
可重复组合分类讨论枚举法可重复取物计数
答案
$10$ 种。
解题过程
要从苹果、香蕉、橘子这 $3$ 种水果中挑 $3$ 个(同种可重复),按挑出的水果含有几种分情况枚举:
①当挑出的 $3$ 个都是同一种时,可以是 $3$ 个苹果、$3$ 个香蕉或 $3$ 个橘子,共 $3$ 种;
②当挑出的 $3$ 个里有 $2$ 种(一种 $2$ 个、一种 $1$ 个)时,共 $6$ 种;
③当三个各不相同(苹果、香蕉、橘子各 $1$ 个)时,有 $1$ 种。
所以一共有 $3+6+1=10$ 种选择。
方法:按三个水果中相同与不同的搭配情况分类枚举。
14. (1)如图 14-5(a),方格纸的黑点位置上有一只小蚂蚁,它沿着方格纸上的横线和竖线爬行,方格纸上每一小段的长度都是 $1$ 厘米。试问:小蚂蚁爬了 $2$ 厘米之后,可能在哪些位置?把可能的位置在图上标出来。(不包括出发点)
(2)如图 14-5(b),方格纸上每一小段的长度也是 $1$ 厘米,黑点的位置上有一只小蚂蚁,如果它爬了 $3$ 厘米之后,恰好在黑线上。请问:这只小蚂蚁爬行的路线一共有多少种不同的可能?
★★
格点行走树形图枚举对称性格点定步数行走计数
答案
(1)有 $8$ 个可能的位置(如图);(2)$20$ 种。
解题过程
(1)小蚂蚁每步可向上、下、左、右 $4$ 个方向走,爬 $2$ 厘米后离出发点距离为 $2$ 格或 $0$ 格的格点都可能到达,标出后共 $8$ 个可能的位置(上、下、左、右各 $2$ 格,以及斜方向到达的 $4$ 个点)。
(2)小蚂蚁第一步可往上、下、左、右 $4$ 个方向,要在 $3$ 步后回到黑线上。可以画出树形图:黑点先向上或向下走时各有若干走法,左右对称。
若第一步向上,则有 “上→上→下、上→右→左” 等走法;逐一枚举并利用上下、左右的对称性,可得一共有 $20$ 种不同的可能。
方法:用树形图按每步方向枚举,并利用上下左右的对称性减少重复。
超越篇
1. 墨莫买了一些大福娃和小福娃,一共不到 $10$ 个,且两种福娃的个数不一样多。请问:两种福娃的个数可能有多少种的情况?
★★★★
有序枚举分类讨论列表法两类物品有序计数
答案
$32$ 种。
解题过程
题目要求买了两种福娃一共不到 $10$ 个,即大福娃数加小福娃数为 $1\sim 9$ 之间的某个数,且两种福娃的个数不一样多。
设大福娃数为 $a$、小福娃数为 $b$,则 $a+b$ 从 $1$ 到 $9$,且 $a\neq b$(两数不相等,但允许某一种为 $0$)。
按总数 $a+b$ 从 $1$ 到 $9$ 列表枚举,去掉两数相等的情况,可以数出一共有 $32$ 种不同的情况。
方法:按两种福娃的总数分类列表,去掉两数相等的情形。
2. 三条边的边长均为整数,且最长边的边长是 $8$ 厘米,这样的三角形共有多少种?
★★★★
三角形三边关系有序枚举分类讨论整边三角形计数
答案
$20$ 种。
解题过程
最长边为 $8$ 厘米,另外两条边都是不超过 $8$ 的正整数,并且要满足两条较短边之和大于 $8$(三角形三边关系),同时不计两条短边的顺序。
设另外两边为 $a\le b\le 8$,且 $a+b>8$。按 $b$ 从 $8$ 到适当值枚举,对应 $a$ 的取值范围逐一数出:$b=8$ 时 $a$ 可取 $1\sim 8$ 共 $8$ 种;$b=7$ 时 $a$ 可取 $2\sim 7$ 共 $6$ 种;$b=6$ 时 $a$ 可取 $3\sim 6$ 共 $4$ 种;$b=5$ 时 $a$ 可取 $4\sim 5$ 共 $2$ 种。所以一共有 $8+6+4+2=20$ 种不同的三角形。
方法:固定最长边,按次长边从大到小枚举满足三边关系的边长组合。
3. 有 $19$ 本书,分成 $5$ 份,如果每份至少一本书,且每份的本数都不相同,一共有多少种分法?
★★★★
互异正整数拆分枚举法调整法互不相同的整数拆分
答案
$5$ 种。
解题过程
$5$ 份本数互不相同、每份至少 $1$ 本,总和为 $19$。最小的五个互异正整数之和为 $1+2+3+4+5=15$,比 $19$ 少 $4$,所以要在 $1,2,3,4,5$ 的基础上把多出来的 $4$ 本分配给若干份,并保持五份互异。
枚举可得分别对应的情况为:
$1+2+3+4+9$,$1+2+3+5+8$,$1+2+3+6+7$,$1+2+4+5+7$,$1+3+4+5+6$。
所以一共有 $5$ 种不同的分法。
方法:从最小互异分配出发,把多余的本数调整分给各份并保持互异。
4. 在 NBA 总决赛中,由洛杉矶湖人队对阵底特律活塞队。比赛采用 $7$ 场 $4$ 胜制,每胜一场就会获得 $1$ 分的积分。最终湖人队获得了胜利,双方的积分是 $4:2$,并且在整个比赛过程中,湖人队的积分从来没有落后过。问:比赛过程中的胜负情况共有多少种可能?
★★★★
树形图枚举前缀不落后限制比赛胜负计数不落后约束的比赛进程计数
答案
$5$ 种。
解题过程
由题意知,湖人队最终以 $4:2$ 胜出,且比赛过程中湖人队的积分从来不落后于活塞队。
用树形图把湖人队胜(记为湖、积分在前)与活塞队胜(记为活塞)逐场展开,保证每一时刻湖人队积分不少于活塞队积分,并以湖人队第 $4$ 胜结束。
从图中可以直接看出,一共有 $5$ 种可能的胜负情况。
方法:用树形图逐场展开,保留湖人队始终不落后且 $4:2$ 结束的路径。
5. 甲、乙、丙三个人传球,第一次传球是由甲开始,将球传给乙或丙……经过 $4$ 次传球后,球正好回到甲手中。那么一共有多少种不同的传球方式?
★★★★
树形图枚举传球路线回到起点限制传球回到起点计数
答案
$6$ 种。
解题过程
甲开始发球,一定是传给乙或丙,所以传球的过程如右图所示。
假设甲拿球,他的下一传球必须给甲或乙,乙的下一传球必须给甲或丙……用树形图按 $1$ 次、$2$ 次、$3$ 次、$4$ 次逐步展开,要求第 $4$ 次后回到甲手中。
从图中可以看出,一共有 $6$ 种不同的传球方式。
方法:用树形图逐次展开传球,保留第 $4$ 次回到甲的路径。
6. 如图 14-6,现在要从图中的 $A$ 点走到 $B$ 点,如果每个点最多只能经过一次,那么一共有多少种不同的走法?
★★★★
图上路线枚举不重复经过点对称性不重复经点的路线计数
答案
$16$ 种。
解题过程
注意到图中各点和边是对称的,从 $A$ 点出发的第一步可以走到 $C$ 点或 $D$ 点。
若到达 $D$ 点,那么由这之后(每点最多经过一次)一定要到 $C$ 点,从而 $A\to D$ 的走法对应 $AC,AEC,ADEC,ADGEC$ 等;
又从 $A$ 走到 $C$(不经过 $D$ 点)的走法有 $AC,AE,ADE,ADGE$ 等。
按每个点最多经过一次枚举所有不同的走法,并利用图形的对称性,可得从 $A$ 点一步走到 $B$ 点共有 $16$ 种走法。
方法:利用图形对称性,分第一步去向枚举每点至多经过一次的路线。
7. (1)刚开学时,甲、乙、丙、丁、戊五位同学的座位表如图 14-7 所示。一段时间后,每人都想要换到与原来座位不相邻的位置上。那么有多少种换座位的方法?
(2)甲、乙、丙、丁、戊、己六位同学的座位如图 14-8 所示,如果每人都要换座位,而且每人都要换到与原来座位不相邻的位置上(没有公共边)。那么有多少种换座位的方法?
★★★★
排列错位相邻限制枚举法错位换座位计数
答案
(1)$4$ 种;(2)$8$ 种。
解题过程
(1)用 $1,2,3,4,5$ 来代表这五个位置(看作一排),每人都要换到与自己原来位置不相邻的座位上。用树形图枚举每人换到的新位置,逐一去掉相邻的情况,可得一共有 $4$ 种换座位的方法。
(2)把图 14-8 的六个位置按甲、乙、丙、丁、戊、己依次标为 $1,2,3,4,5,6$,规定相邻为有公共边。考察各位置可换到的位置,发现乙和戊的位置只有 $2$ 种情况可以换,其余 $4$ 个位置都有 $3$ 种情况可以换,由戊(位置 $5$)只能换到位置 $1$ 或 $3$ 且二者对称入手,固定戊换到位置 $1$ 后用树形图枚举其余位置,再结合对称性,可得一共有 $8$ 种换座位的方法。
方法:把座位看作图,枚举每人新位置并排除与原位置相邻的情形。
8. 如图 14-9,一只蚂蚁从 $A$ 点出发,沿着八面体的棱行进,要求恰好经过每个顶点各一次。一共有多少种不同的走法?
★★★★
立体图形周游树形图枚举对称性多面体顶点周游计数
答案
$16$ 种。
解题过程
八面体有 $6$ 个顶点 $A,B,C,D,E,F$,蚂蚁从 $A$ 出发,要恰好经过每个顶点各一次。
从 $A$ 出发后,第一步可走到与 $A$ 相邻的顶点,利用八面体的对称性分类枚举:固定第一步去向后,按字典顺序用树形图逐点展开,保证每个顶点恰好经过一次。
枚举所有满足条件的路线并去重,可得一共有 $16$ 种不同的走法。
方法:利用八面体对称性,固定第一步后用树形图枚举经过每个顶点一次的路线。
第15讲 和差倍问题二
兴趣篇
1. 开始时阿呆有 $20$ 张游戏卡,阿瓜有 $16$ 张游戏卡。阿呆送给阿瓜 $2$ 张游戏卡,这时阿呆和阿瓜一共有多少张游戏卡?
★
总数不变和的概念总量不变问题
答案
$36$ 张。
解题过程
开始时,阿呆和阿瓜一共有 $20+16=36$(张)游戏卡。无论阿呆送给阿瓜几张游戏卡,两人的游戏卡总数都没有变化,所以阿呆送给阿瓜 $2$ 张游戏卡之后,两人的游戏卡总数依然是 $36$ 张。
方法:抓住"转移不改变总数"这一不变量,直接求两人卡片之和。
2. 开始时阿呆有 $20$ 张游戏卡,阿瓜有 $16$ 张游戏卡。阿呆送给阿瓜一些游戏卡,这时阿呆只有 $12$ 张游戏卡了。请问:现在阿瓜有多少张游戏卡?
★
总数不变由总数与一部分求另一部分总量不变问题
答案
$24$ 张。
解题过程
两人一共有 $20+16=36$(张)游戏卡。送卡之后阿呆还剩 $12$ 张,由于总数不变,所以现在阿瓜有 $36-12=24$(张)游戏卡。
方法:总数不变,用总数减去阿呆现有的卡数即得阿瓜的卡数。
3. 甲班和乙班一共有 $60$ 人,如果从甲班调 $6$ 人到乙班,那么甲班的人数就是乙班人数的 $2$ 倍。求甲、乙两班原来的人数。
★★
总数不变和倍问题调动后还原调动型和倍问题
答案
甲班 $46$ 人,乙班 $14$ 人。
解题过程
调动后乙班为 $1$ 份,那么甲班的人数是乙班人数的 $2$ 倍,即两班的总人数是 $3$ 份。两班的总人数 $60$ 人不变,因此 $3$ 份等于 $60$ 人,$1$ 份等于 $60\div 3=20$(人),即乙班调动后有 $20$ 人,甲班调动后有 $20\times 2=40$(人)。所以甲班原有 $40+6=46$(人),乙班原有 $20-6=14$(人)。
方法:先用和倍公式求出调动后的人数,再还原回调动前的人数。
4. 甲、乙两位学生原计划每周做同样数量的练习题。实际上甲每周多做了 $18$ 道题,而乙偷懒每周少做了 $14$ 道题,结果乙三周的做题量只相当于甲一周的做题量。请问:他们原计划每周做几道题?
★★
盈亏与方程思想份数法设未知量为基准份数法应用题
答案
$30$ 道。
解题过程
设原计划每周做的题量是 $1$ 份,那么甲每周实际做 $1$ 份 $+18$ 道,乙每周实际做 $1$ 份 $-14$ 道。乙三周做 $3$ 份 $-14\times 3=3$ 份 $-42$ 道,它等于甲一周做的 $1$ 份 $+18$ 道。由此 $3$ 份 $-42=1$ 份 $+18$,$2$ 份 $=18+42=60$,$1$ 份 $=30$(道)。所以原计划每周做 $30$ 道题。
方法:把原计划量设为 $1$ 份,列出甲一周与乙三周相等的关系求份数。
5. 一辆公共汽车出发时有 $48$ 人,到达第一站时有若干人下车,而且下车的比留下的多 $8$ 人。到达第二站时,又有人下车,这次下车的比留下的少 $8$ 人。请问:最后有几个人留在了车上?(注:每个车站都无人上车)
★★
和差问题和差公式连续两次和差连续和差问题
答案
$14$ 人。
解题过程
到达第一站时,下车的人数与留下的人数之和为 $48$ 人,差为 $8$ 人,根据和差公式,第一站后车上留下的人数为 $(48-8)\div 2=20$(人)。同样地,到达第二站时留下的人数与下车的人数之和为 $20$ 人,差为 $8$ 人,所以第二站后车上留下的人数为 $(20+8)\div 2=14$(人)。
方法:每站把"下车人数"和"留下人数"看成和差问题,连续两次使用和差公式。
6. 刘老师给大家布置了若干道数学题作为寒假作业。寒假快结束的时候,墨莫已经做完 $48$ 道,萱萱则做完 $40$ 道。如果萱萱未做的题数是墨莫的 $3$ 倍,那么老师一共布置了多少道题?
★★
差倍问题线段图分析未做题数作差倍
答案
$52$ 道。
解题过程
设墨莫未做的题目是 $1$ 份,那么萱萱未做的题目就是 $3$ 份。萱萱做的题目比墨莫做的少 $48-40=8$(道),由线段图可知,萱萱未做的 $3$ 份比墨莫未做的 $1$ 份多 $8$ 道题,则 $1$ 份为 $8\div(3-1)=4$(道),即墨莫未做的题数是 $4$ 道。所以老师一共布置了 $4+48=52$(道)题。
方法:对"未做的题数"用差倍关系求出墨莫未做的题数,再加上已做的求总数。
7. 甲房地产公司有资金 $100$ 亿元,乙房地产公司有资金 $40$ 亿元,两公司联合投资一块地皮,用去同样多的资金后,甲公司剩下的资金是乙公司的 $5$ 倍。请问:两公司投资这块地皮共用去多少亿元?
★★
差倍问题用去同样多的不变差线段图分析
答案
$50$ 亿元。
解题过程
设乙公司剩下的资金是 $1$ 份,则甲公司剩下的资金是 $5$ 份。由于两公司用去同样多的资金,所以甲公司剩下的资金比乙公司多 $100-40=60$(亿元),它相当于 $5-1=4$(份),$1$ 份 $=60\div 4=15$(亿元),即乙公司剩下 $15$ 亿元。所以乙公司用去 $40-15=25$(亿元),两公司投资这块地皮共用去 $25\times 2=50$(亿元)。
方法:用"剩下资金"的差倍关系求出各自剩余,再算出投入总额。
8. 在一个减法算式里,被减数、减数与差的和是 $240$,减数是差的 $5$ 倍。则减数是多少?
★★
减法各部分关系份数法被减数=减数+差减法算式份数问题
答案
$100$。
解题过程
设差是 $1$ 份,所以减数就是 $5$ 份。在一个减法算式里,被减数应该等于减数加上差,也就是差的 $6$ 倍等于 $6$ 份。被减数、减数与差的总份数等于 $1+5+6=12$(份),而它们三者之和是 $240$。因此 $1$ 份等于 $240\div 12=20$,那么减数等于 $20\times 5=100$。
方法:利用"被减数=减数+差"把三者都化成差的份数,按总和求出每份。
9. 王老师买来三箱水果,总重 $100$ 千克,其中前两箱重量相差 $11$ 千克,且前两箱的总重量是第三箱的 $3$ 倍。请问:这三箱水果中最重的那箱重多少千克?
★★
和倍问题和差问题和倍与和差综合
答案
$43$ 千克。
解题过程
设第三箱的重量是 $1$ 份,那么前两箱的总重量是 $3$ 份,总重量就是 $4$ 份。由 $4$ 份等于 $100$ 千克,所以 $1$ 份等于 $100\div 4=25$(千克),也就是第三箱的重量是 $25$ 千克,那么前两箱的重量之和为 $100-25=75$(千克)。又知前两箱的重量差是 $11$ 千克,由和差公式得,它们分别是 $(75+11)\div 2=43$(千克)和 $(75-11)\div 2=32$(千克)。所以最重的那箱重 $43$ 千克。
方法:先用和倍求出前两箱总重,再对前两箱用和差公式求出最重的一箱。
10. 甲、乙、丙三个物体的总重量是 $93$ 千克,甲物体比乙、丙两个物体的重量之和轻 $1$ 千克,乙物体比丙物体重量的 $2$ 倍还重 $2$ 千克。那么甲、乙、丙各重多少千克?
★★★
和差问题和倍问题(带余)整体代换三量和差倍综合
答案
甲 $46$ 千克,乙 $32$ 千克,丙 $15$ 千克。
解题过程
把乙、丙两物体看成一个整体,则甲与乙丙整体进行比较。已知两者之和是 $93$ 千克,差是 $1$ 千克,由和差公式,甲 $=(93-1)\div 2=46$(千克),乙、丙之和 $=93-46=47$(千克)。设丙物体的重量是 $1$ 份,则乙物体的重量是 $2$ 份多 $2$ 千克。$47$ 千克相当于 $3$ 份多 $2$ 千克,所以 $1$ 份等于 $(47-2)\div 3=15$(千克)。综上,甲物体重 $46$ 千克,丙物体重 $15$ 千克,乙物体重 $15\times 2+2=32$(千克)。
方法:先用和差求出甲与乙丙之和,再对乙丙用"多几倍多几"求出各自重量。
拓展篇
1. 卡莉娅和萱萱一起去书店买书,一共买了 $15$ 本数学书和 $22$ 本语文书,其中卡莉娅买的数学书是萱萱的 $4$ 倍,萱萱的语文书比卡莉娅的 $3$ 倍多 $2$ 本。请问:萱萱买的书比卡莉娅多多少本?
★★
和倍问题和倍(带余)分类计数和倍综合应用题
答案
$3$ 本。
解题过程
设萱萱的数学书有 $1$ 份,则卡莉娅的数学书有 $4$ 份。由线段图知,$15$ 本相当于 $5$ 份,所以 $1$ 份是 $15\div 5=3$(本),即萱萱有 $3$ 本数学书,那么卡莉娅有 $3\times 4=12$(本)数学书。类似地,设卡莉娅的语文书是 $1$ 份,则萱萱的语文书比卡莉娅的 $3$ 倍多 $2$ 本,即语文书共 $22$ 本相当于 $4$ 份多 $2$ 本,$1$ 份 $=(22-2)\div 4=5$(本),所以卡莉娅有 $5$ 本语文书,萱萱有 $5\times 3+2=17$(本)语文书。综上,卡莉娅一共买了 $12+5=17$(本)书,萱萱一共买了 $3+17=20$(本)书,因此萱萱买的书比卡莉娅多 $20-17=3$(本)。
方法:对数学书用和倍、对语文书用"倍数多几"分别求出两人各类书数,再比较总数。
2. 卡莉娅和萱萱玩游戏,每玩一局,输的就要给赢的 $1$ 枚棋子。一开始卡莉娅有 $18$ 枚棋子,萱萱有 $22$ 枚,玩了若干局之后,卡莉娅反而比萱萱多了 $10$ 枚棋子,请问:此时卡莉娅有多少枚棋子?
★★
总数不变和差问题和差公式总量不变的和差问题
答案
$25$ 枚棋子。
解题过程
方法一:一开始卡莉娅和萱萱一共有 $18+22=40$(枚)棋子。在玩游戏的过程中,每输赢一局只是两人手中棋子的转移,棋子总数不变,所以无论玩多少局,总数始终是 $40$ 枚。玩了若干局后,卡莉娅比萱萱多 $10$ 枚棋子,即卡莉娅与萱萱是和为 $40$、差为 $10$ 的和差问题,所以卡莉娅有 $(40+10)\div 2=25$(枚)棋子。
方法二:注意到卡莉娅每赢一局或输一局只可能抵消,一局赢一局输正好抵消,最少需要多赢 $10\div 2=5$(局)才能让卡莉娅比萱萱多 $10$ 枚棋子。一开始卡莉娅比萱萱少 $4$ 枚,要多赢 $5$ 局,因此卡莉娅赢萱萱 $5+2=7$(局),即卡莉娅比萱萱多赢 $7$ 枚,卡莉娅有 $18+7=25$(枚)棋子。
方法:棋子总数不变,化成和为 $40$、差为 $10$ 的和差问题求解。
3. 甲水库有 $43$ 亿立方米水,乙水库有 $37$ 亿立方米水。请问:需要从甲水库调多少亿立方米水到乙水库,才能使乙水库的水比甲水库多两倍?
★★
总量不变和倍问题"多两倍"即 3 倍调动型和倍问题
答案
$23$ 亿立方米。
解题过程
开始时两水库一共有 $43+37=80$(亿立方米)水。调水的过程中,水的总量是 $80$ 亿立方米不变。设甲水库调水后有 $1$ 份,乙水库的水比甲水库多两倍,即乙水库是 $3$ 份。由线段图知,$4$ 份等于 $80$ 亿立方米,$1$ 份等于 $80\div 4=20$(亿立方米),即甲水库调水后有 $20$ 亿立方米,乙水库有 $20\times 3=60$(亿立方米)。所以需要从甲水库调 $43-20=23$(亿立方米)水到乙水库。
方法:总水量不变,用和倍求出调动后的两库水量,再算出调出量。
4. 小高家有两根绳子,长的有 $163$ 米,短的有 $97$ 米,他把两根绳子剪去同样长的一段,结果长绳所剩长度比短绳所剩长度的 $7$ 倍还多 $6$ 米。那么两根绳子都剪去了多少米?
★★
差倍问题差不变剪去同样长度差不变的差倍问题
答案
$87$ 米。
解题过程
设剪去后短绳所剩长度是 $1$ 份,则长绳所剩长度是 $7$ 份多 $6$ 米。两根绳子原来的长度之差是 $163-97=66$(米)。由于两根绳子剪去同样长的一段,剪去后两根绳子的长度之差不变,仍是 $66$ 米。因此长绳剩的 $7$ 份多 $6$ 米比短绳剩的 $1$ 份多 $66$ 米,即 $6$ 份比 $6$ 米多 $66$ 米,$6$ 份 $=66-6=60$(米),$1$ 份 $=60\div 6=10$(米),所以短绳剩 $10$ 米。因此两根绳子都剪去了 $97-10=87$(米)。
方法:抓住"剪去同样长度差不变",用差倍关系求出剩余长度再求剪去量。
5. 用杯子往一个空瓶里倒水,如果倒进 $6$ 杯水,连瓶共重 $680$ 克;如果倒进 $9$ 杯水,连瓶共重 $920$ 克。求空瓶的重量。
★★
消元思想作差求每份量盈亏对比瓶与水(消元)问题
答案
$200$ 克。
解题过程
第二次比第一次多倒了 $9-6=3$(杯)水,而重量增加了 $920-680=240$(克)。这 $240$ 克就是 $3$ 杯水的重量,那么每杯水的重量是 $240\div 3=80$(克)。所以空瓶的重量就是 $680-80\times 6=200$(克)。
方法:两次相减消去瓶重,求出每杯水的重量,再倒推出瓶重。
6. 有两根粗细不同但长度相同的蜡烛,把它们同时点燃,$1$ 小时后细蜡烛缩短了 $15$ 厘米,而粗蜡烛只缩短了 $3$ 厘米,此时粗蜡烛长度正好是细蜡烛的 $3$ 倍。请问:粗蜡烛还能燃烧多久?
★★★
差倍问题原长相同的差燃烧速度蜡烛燃烧差倍问题
答案
$6$ 小时。
解题过程
设燃烧后细蜡烛的长度为 $1$ 份,则粗蜡烛燃烧后的长度为 $3$ 份。燃烧前两根蜡烛长度相同,粗蜡烛烧掉了 $3$ 厘米,细蜡烛烧掉了 $15$ 厘米,比粗蜡烛多烧掉了 $15-3=12$(厘米)。由线段图知,燃烧后的细蜡烛就比粗蜡烛短 $12$ 厘米。两根蜡烛的长度差 $12$ 厘米相当于 $2$ 份,所以 $1$ 份等于 $12\div 2=6$(厘米),即细蜡烛余下 $6$ 厘米,则粗蜡烛余下 $6\times 3=18$(厘米)。粗蜡烛燃烧 $1$ 小时缩短 $3$ 厘米,那么它余下的 $18$ 厘米可以燃烧 $18\div 3=6$(时)。
方法:对燃烧后的长度用差倍关系求出粗蜡烛剩余,再除以燃烧速度求时间。
7. 甲、乙两人一起参加吃汉堡包大赛,在 $30$ 分钟的限时内,甲吃的汉堡包个数是乙的一半,而乙吃的汉堡包比甲的 $5$ 倍少 $12$ 个。请问:甲、乙两人一共吃了几个汉堡包?
★★★
倍数关系差倍问题份数法倍数关系应用题
答案
$12$ 个。
解题过程
假设甲吃的个数为 $1$ 份,那么乙吃的个数为 $2$ 份。由"乙吃的汉堡包比甲的 $5$ 倍少 $12$ 个"可知,再加上 $12$ 个汉堡包,那么乙就正好吃了 $5$ 份。由线段图可知,$12$ 个就等于其中的 $3$ 份,则 $1$ 份等于 $12\div(5-2)=4$(个)。甲、乙加起来共 $3$ 份,所以两人一共吃了 $4\times 3=12$(个)汉堡包。
方法:把甲设为 $1$ 份、乙设为 $2$ 份,再用"$5$ 倍少 $12$"建立份数等式求每份。
8. 拍卖行卖出了两件艺术品,第一件的拍卖价格比第二件的 $3$ 倍多 $3$ 万元,而第二件的拍卖价格比第一件的 $3$ 倍少 $73$ 万元。请问:这两件艺术品一共卖了多少万元?
★★★
互相倍数关系份数法代入消元互倍关系应用题
答案
$35$ 万元。
解题过程
设第二件的拍卖价格为 $1$ 份,则第一件的拍卖价格为 $3$ 份多 $3$ 万元。从线段图中可看出,相差的 $73$ 万元比第二件的拍卖价格的 $8$ 倍还多 $9$ 万元,于是第二件艺术品的拍卖价格就是 $(73-9)\div 8=8$(万元)。则第一件艺术品的拍卖价格是 $8\times 3+3=27$(万元),因此这两件艺术品一共拍卖了 $27+8=35$(万元)。
方法:把第二件设为 $1$ 份,代入第一件的表达式得到关于份数的方程求解。
9. 小华有数学书、语文书和英语书一共 $70$ 本,其中数学书和语文书的数量之和是英语书的 $4$ 倍,数学书和英语书的数量之和比语文书的 $3$ 倍少 $2$ 本。那么小华有几本数学书?
★★★
和倍问题和倍(带余)由总数求剩余和倍综合应用题
答案
$38$ 本。
解题过程
设英语书有 $1$ 份,则数学书、语文书加起来共有 $4$ 份。由线段图知,$70$ 本相当于 $5$ 份,所以 $1$ 份是 $70\div 5=14$(本),即英语书有 $14$ 本。
再设语文书有 $1$ 份,则数学书和英语书加起来比 $3$ 份少 $2$ 本。由线段图知,$70$ 本相当于 $4$ 份少 $2$ 本,所以 $1$ 份是 $(70+2)\div 4=18$(本),即语文书有 $18$ 本。由于三种书的总数是 $70$ 本,所以数学书就有 $70-14-18=38$(本)。
方法:分别用两个倍数关系求出英语书和语文书,再用总数减去求数学书。
10. 四个人的年龄之和等于 $77$,其中年龄最小的是 $10$ 岁,他与年龄最大的人的年龄之和比另外两人的年龄之和大 $7$ 岁。那么年龄最大的人是多少岁?
★★★
和差问题和差公式整体配对年龄和差问题
答案
$32$ 岁。
解题过程
把最小年龄与最大年龄之和放在一起考虑,也把另外两人年龄之和放在一起考虑。此时二者的和是 $77$,差是 $7$,因此最小年龄与最大年龄之和是 $(77+7)\div 2=42$(岁)。由于最小的年龄是 $10$ 岁,那么最大的年龄就是 $42-10=32$(岁)。
方法:把"最小+最大"与"另两人"看成和差问题,先求最大与最小之和再求最大。
11. 一堆苹果分给甲、乙、丙三人,三人分得的数量一样多。后来,甲给了乙 $2$ 个、乙给了丙 $6$ 个、丙又给了甲 $8$ 个,此时甲的苹果数恰好是丙的 $2$ 倍。那么此时乙有多少个苹果?
★★★
增减变化分析和倍问题原数相同互相赠送的倍数问题
答案
$6$ 个。
解题过程
甲给出了 $2$ 个苹果,收到了 $8$ 个苹果,那么甲比原来多 $8-2=6$(个)苹果。乙收到了 $2$ 个苹果,给出了 $8$ 个苹果,那么乙比原来少 $8-2=6$(个)苹果。丙收到了 $6$ 个苹果,给出了 $2$ 个苹果,那么丙比原来多 $6-2=4$(个)苹果。由于原来三个人的苹果数相同,那么分苹果后,甲就比丙多了 $6+2=8$(个)苹果。而甲的苹果数是丙的 $2$ 倍,那么此时丙就有 $8$ 个苹果,甲有 $8\times 2=16$(个)苹果。开始时三人各有 $8+2=10$(个)苹果,那么乙最后有 $10-4=6$(个)苹果。
方法:先算各人相对原数的增减,再用甲是丙 $2$ 倍求出原数和乙的现有数。
12. 某驻军有三个坦克连,共有 $115$ 辆坦克,一连坦克数量比二连的 $2$ 倍多 $2$ 辆,而二连的坦克数量比三连的 $3$ 倍多 $1$ 辆。请问:一连比三连多几辆坦克?
★★★
连环倍数关系份数法层层代入连环倍数应用题
答案
$59$ 辆。
解题过程
设三连的坦克数为 $1$ 份,则二连的坦克数是 $3$ 份多 $1$ 辆,那么一连的坦克数是 $2\times(3$ 份 $+1)+2=6$ 份 $+4$。由线段图可知,所有坦克数量化为 $1+3+6=10$(份)再加 $5$ 辆,因此 $115-5=110$ 辆相当于 $10$ 份,$1$ 份 $=(115-5)\div 10=11$(辆),即三连有 $11$ 辆坦克。所以一连的坦克数为 $11\times 6+4=70$(辆),三连有 $11$ 辆,一连比三连多 $70-11=59$(辆)坦克。
方法:以三连为 $1$ 份,层层代入求出三连数,再算一连与三连之差。
13. "超级女生"比赛开始报名,一共有上海、北京和湖南三个赛区,总的报名人数为 $600$ 人,其中湖南的报名人数比上海的 $2$ 倍少 $80$ 人,而上海的报名人数比北京的 $3$ 倍多 $20$ 人。三个赛区各有多少人报名?
★★★★
连环倍数关系份数法线段图分析连环倍数应用题
答案
北京 $62$ 人,上海 $206$ 人,湖南 $332$ 人。
解题过程
设北京赛区的报名人数为 $1$ 份,则上海赛区的报名人数是 $3$ 份加 $20$ 人。湖南赛区的报名人数比上海的 $2$ 倍少 $80$ 人,即 $(3$ 份 $+20)\times 2-80=6$ 份减 $40$ 人。由线段图知,所有报名人数为 $10$ 份少 $20$ 人,因此 $1$ 份为 $(600+20)\div 10=62$(人),即北京赛区有 $62$ 人。上海赛区有 $62\times 3+20=206$(人),湖南赛区有 $206\times 2-80=332$(人)。
方法:以北京为 $1$ 份,把上海、湖南都用北京的份数表示,按总数列式求解。
14. 小明、小红、小玲共有 $73$ 块糖,如果小玲吃掉 $3$ 块,那么小红与小玲的糖就一样多;如果小红给小明 $2$ 块,那么小明的糖就是小红的糖的 $2$ 倍。问:开始时小红有多少块糖?
★★★★
和倍问题条件转化线段图分析多人和倍问题
答案
$19$ 块。
解题过程
假设小红给小明 $2$ 块糖后,小红的糖数是 $1$ 份,那么开始时小红比 $1$ 份多 $2$ 块糖,而开始时小玲比小红多 $3$ 块糖,小明比 $2$ 份少 $2$ 块糖。由线段图知,开始时小红有 $(73-2-3-2+2)\div 4+2=19$(块)糖。
方法:用线段图把三人糖数都换算成小红的份数,按总数求出小红的糖数。
超越篇
1. 公园里柳树和杨树共 $43$ 棵,松树和柏树共 $42$ 棵,并且杨树比松树多 $2$ 棵,比柳树少 $7$ 棵。那么公园里有多少棵柏树?
★★★
和差问题和差公式多对象推算多对象和差问题
答案
$26$ 棵。
解题过程
由于柳树和杨树共 $43$ 棵,杨树比柳树少 $7$ 棵。所以柳树有 $(43+7)\div 2=25$(棵),杨树有 $(43-7)\div 2=18$(棵)。又因为杨树比松树多 $2$ 棵,所以松树有 $18-2=16$(棵)。松树和柏树共 $42$ 棵,则柏树有 $42-16=26$(棵)。
方法:先对柳、杨用和差公式,再依次推出松树、柏树的数量。
2. 超市运来的西瓜个数是哈密瓜个数的 $4$ 倍,如果每天卖掉 $120$ 个西瓜和 $40$ 个哈密瓜,如果某天下班时哈密瓜刚好卖完,还剩下 $600$ 个西瓜。请问:超市运来西瓜、哈密瓜各多少个?
★★★★
倍数关系份数法盈余分配倍数与盈余应用题
答案
西瓜 $2400$ 个,哈密瓜 $600$ 个。
解题过程
方法一:注意到每天卖出哈密瓜 $120\div 40=3$ 倍。也就是说卖出的西瓜数是哈密瓜数的 $3$ 倍,而运来的西瓜数是哈密瓜数的 $4$ 倍。设运来的哈密瓜个数是 $1$ 份,那么全部的西瓜数是 $4$ 份,卖出的西瓜数是 $3$ 份,剩下的西瓜个数是 $1$ 份。由题目条件知,哈密瓜卖完后还剩下 $600$ 个西瓜,所以 $1$ 份是 $600$ 个,即哈密瓜运来 $600$ 个,西瓜 $600\times 4=2400$(个)。
方法二:将全部的瓜装成若干袋,每袋装 $40$ 个哈密瓜和 $160$ 个西瓜。每天拿一袋出来卖,会剩下 $160-120=40$(个)西瓜。由于最后总共剩下 $600$ 个西瓜,所以一共有 $600\div 40=15$(袋)。因此一共有哈密瓜 $40\times 15=600$(个),有西瓜 $160\times 15=2400$(个)。
方法:发现卖出与运来都成倍数关系,用份数法或"装袋"法求出剩余对应的瓜数。
3. 黑、白棋子总共 $62$ 枚,把它们分成 $3$ 堆。在第一堆中,黑子数量正好是白子的 $2$ 倍;在第二堆中,黑子数量则是白子的 $3$ 倍;在第三堆中,黑子数量是白子的 $4$ 倍。如果第二堆黑子是第一堆白子的 $2$ 倍,第三堆黑子是第二堆白子的 $2$ 倍,那么第三堆有几枚白子?几枚黑子?
★★★★
多重倍数关系份数法统一基准份多堆倍数关系问题
答案
第三堆白子 $8$ 枚,黑子 $32$ 枚。
解题过程
设第一堆白子数是 $1$ 份,则第一堆黑子数是 $2$ 份。第二堆黑子是第一堆白子的 $2$ 倍,所以第二堆白子数是 $2$ 份,又第二堆黑子是白子的 $3$ 倍,所以第二堆黑子数是 $6$ 份,那么第二堆总数是 $8$ 份。第三堆黑子是第二堆白子的 $2$ 倍,即第三堆黑子是 $4$ 份的 $4$ 倍——由第三堆黑子是白子的 $4$ 倍,且第三堆黑子是第二堆白子($2$ 份)的 $2$ 倍可得第三堆黑子数是 $16$ 份,第三堆白子数是 $4$ 份。所以全部的棋子数为 $1+2+2+6+4+16=31$(份)。由线段图知,$31$ 份恰好是 $62$ 枚棋子,因此 $1$ 份就是 $62\div 31=2$(枚)棋子。所以第三堆中的白子有 $2\times 4=8$(枚),黑子有 $2\times 16=32$(枚)。
方法:选第一堆白子为 $1$ 份,逐层换算各堆黑白子份数,按总数 $62$ 求每份。
4. 有 $50$ 名学生参加联欢会,第一名到会的女生同全部男生都握过手,第二名到会的女生只同 $1$ 名男生没握过手,第三名到会的女生只差 $2$ 名男生没握过手,依次类推,最后一名到会的女生同 $7$ 名男生没握过手,问:这些学生中有多少名男生?
★★★★
和差问题等差递推和差公式握手递推和差问题
答案
$28$ 名。
解题过程
可以这样想:每次来的女生都跟少一名男生去跳舞,每次后来一名女生,会场上就少了一名男生,与跳舞的男生当然也就少一名。按照这个方式,第一名到会的女生拉走了一名男生,第二名女生从剩下的男生中拉走一名,第三名女生就从剩下的男生中拉走一名……依次类推,最后一名女生应该从剩下 $7$ 名男生中拉走一名,最后还剩下 $6$ 名男生,这说明男生人数比女生人数多 $6$ 名。已知男生与女生人数的和为 $50$ 名,根据和差公式,一共有男生 $(50+6)\div 2=28$(名)。
方法:由握手规律推出男生比女生多 $6$ 名,再用和差公式求男生数。
5. 小高、墨莫和萱萱三个人各有一些钱,其中小高的钱数是墨莫的两倍,小高和墨莫的钱数总和是萱萱的 $6$ 倍。老师给了小高一些钱,现在小高一共有 $56$ 元,然后小高把老师给他的钱全部分给了墨莫和萱萱,这时墨莫有 $36$ 元,萱萱有 $16$ 元。那么老师一共给了小高多少元钱?
★★★★
倍数关系份数法总钱不变多人倍数与转移问题
答案
$40$ 元。
解题过程
设萱萱的钱数是 $1$ 份,根据题意得,墨莫的钱数是 $2$ 份,小高的钱数是 $4$ 份。由线段图知,小高把老师给他的钱全部分给了墨莫和萱萱后,墨莫和萱萱的钱数一共 $36+16=52$(元),它比小高分钱前的 $56$ 元少 $56-52=4$(元),所以 $1$ 份是 $56-52=4$(元)。那么小高原来有 $4\times 4=16$(元),老师一共给了小高 $56-16=40$(元)。
方法:用份数表示三人原有钱数,结合分钱前后总钱不变求出老师给的钱。
6. 有甲、乙、丙三堆石子,从甲堆中取 $8$ 个给乙堆后,甲、乙两堆石子个数相等了;此时再从乙堆中取 $6$ 个给丙堆,乙、丙两堆石子个数就相等了;接着再从丙堆中取 $2$ 个给甲堆,这样甲堆石子正好是丙堆的 $2$ 倍。原来甲堆有多少个石子?
★★★★
差倍问题倒推还原线段图分析多次转移倒推问题
答案
$26$ 个。
解题过程
设丙堆最后的石子数是 $1$ 份。从线段图中可以看出,甲堆最后的石子个数减去丙堆最后的石子个数等于 $8+2=10$(个)。则丙堆最后的石子数为 $10\div(2-1)=10$(个),那么甲堆最后的石子数为 $10\times 2=20$(个)。所以甲堆原有的石子数为 $20-2+8=26$(个)。
方法:设丙堆最后为 $1$ 份,用差倍求出甲堆最后数,再倒推回甲堆原有数。
7. 超市同时运进甲、乙两个品种的苹果,甲比乙的重量少 $210$ 千克。一开始卖出这两种苹果,甲种苹果很受欢迎,每天卖出的重量是乙的 $2$ 倍多 $30$ 千克。一星期后,超市决定对乙种苹果进行降价促销,结果乙种苹果的销量变为原来的 $4$ 倍,甲的销量不变,这样又过了两周后两种苹果全部售完。请问:甲、乙两种苹果原来共有多少千克?
★★★★
销量份数分析差倍与方程思想分段计算分段销售份数问题
答案
$4830$ 千克。
解题过程
根据题中条件分析,甲种苹果在三周内每天的销量不变,而乙种苹果前后销量不变。假设乙苹果第一周每天的销量为 $1$ 份,三周销量为 $1$ 份 $\times 7+4$ 份 $\times 14=63$ 份。那么甲种苹果每天的销量均为 $2$ 份 $+30$,三周销量为 $(2$ 份 $+30)\times 21=42$ 份 $+630$。由"甲比乙的总重量少 $210$ 千克",可知 $63$ 份 $-42$ 份 $-630=210$,$21$ 份 $=840$,那么 $1$ 份等于 $40$ 千克。所以甲种苹果有 $42\times 40+630=2310$(千克),乙苹果有 $63\times 40=2520$(千克)。甲、乙两种苹果原来共有 $2310+2520=4830$(千克)。
方法:把乙每天的销量设为 $1$ 份,分段累计三周销量,再用甲乙重量差求每份。
8. 一条鱼分为鱼头、鱼身、鱼尾三段,如果鱼尾重 $4$ 千克,鱼头重量等于鱼身的一半加上鱼尾的重量,鱼身重量等于鱼头加鱼尾的重量。请问:这条鱼有多重?
★★★★
份数法条件转化代入求解分段重量问题
答案
$32$ 千克。
解题过程
由题中条件"鱼尾重 $4$ 千克",鱼头重量等于鱼身的一半加上鱼尾的重量,鱼身重量等于鱼头加鱼尾的重量。设鱼身为 $1$ 份,则鱼头为 $\frac{1}{2}$ 份 $+4$ 千克,再由鱼身等于鱼头加鱼尾,得 $1$ 份 $=\frac{1}{2}$ 份 $+4+4$,$\frac{1}{2}$ 份 $=8$,$1$ 份 $=16$ 千克,即鱼身重 $16$ 千克,鱼头重 $16\div 2+4=12$(千克),鱼尾重 $4$ 千克。所以这条鱼总重 $16+12+4=32$(千克)。
方法:设鱼身为 $1$ 份,把鱼头表示成份数后代入"鱼身=鱼头+鱼尾"求每份。
第16讲 简单乘除法竖式
兴趣篇
1. 请在图 16-1 中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为:四位数 $\square\square\square\square$ 乘以一位数 $9$,积为 $9801$。
★
乘法竖式还原末位数字分析进位分析乘法竖式填数
答案
被乘数为 $1089$,即 $1089\times 9=9801$。
解题过程
由积的个位是 $1$,被乘数个位与 $9$ 相乘的个位为 $1$,故被乘数个位为 $9$。再依据各位进位关系逐位推断,可得被乘数为 $1089$,竖式为 $1089\times 9=9801$。
方法:从积的末位定被乘数个位,再逐位向高位推断。
2. 如图 16-2,请在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为:$\square 7\square 6\square \times 7=3\square 29\square 6$。
★
乘法竖式还原末位数字分析进位分析乘法竖式填数
答案
$47568\times 7=332976$。
解题过程
由积的个位 $6$ 且乘数为 $7$,可推被乘数个位为 $8$;再依次考虑进位,逐位推断被乘数其余各位,得被乘数为 $47568$,竖式为 $47568\times 7=332976$。
方法:从个位出发,结合每一位的进位逐位确定被乘数。
3. 图 16-3 是一个残缺的乘法竖式,这个算式的结果是多少?竖式为两位数 $\square 1$ 乘以两位数 $\square\square$,第一部分积为 $2\square$,第二部分积为 $\square\square$,最后结果为 $\square\square\square 2$。
★
乘法竖式还原乘积位数估计末位数字分析残缺乘法竖式求值
答案
结果是 $1012$。
解题过程
由两个乘积的位数(一个两位数 $2\square$、一个两位数)以及末位关系推断,被乘数为 $11$,乘数为 $92$,于是 $11\times 92=1012$,所以算式的结果是 $1012$。
方法:由部分积的位数与末位定出各空格数字。
4. 如图 16-4,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字后,能使乘法竖式成立(其中的 $3$ 表示两个乘数的个位数字相乘时向十位进 $3$),请问:这个算式的结果是多少?竖式为 $4\square \times \square=\square 1\square$(乘数为一位数,旁边的小 $3$ 为进位)。
★
乘法竖式还原进位分析末位数字分析残缺乘法竖式求值
答案
$45\times 7=315$。
解题过程
由个位相乘向十位进 $3$ 的条件,结合积为三位数 $\square 1\square$,推得乘数为 $7$,被乘数为 $45$,于是 $45\times 7=315$。
方法:利用给定的进位 $3$ 缩小范围,再定出各数字。
5. 如图 16-5,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为 $\square 4\square \times \square 6=1\square\square 0$(第一部分积)、$\square\square 5$(第二部分积)、$8\square\square\square$(结果)。
★★
乘法竖式还原部分积分析进位分析乘法竖式填数
答案
$245\times 36=8820$。
解题过程
由积的个位 $0$ 与被乘数末位的关系推得被乘数个位为 $5$;又由部分积 $1\square\square 0$、$\square\square 5$ 与结果 $8\square\square\square$ 的位数及进位,推得 $245\times 6=1470$,$245\times 3=735$,故 $245\times 36=8820$。
方法:由末位与部分积位数逐步确定被乘数、乘数。
6. 如图 16-6 是一个残缺的乘法竖式,现在知道其中一个位置上的数字为 $8$,这个竖式的结果是多少?竖式为两位数乘两位数,乘数中含一个 $8$,两个部分积与最终结果均需推断。
★★
乘法竖式还原乘积位数估计枚举法残缺乘法竖式求值
答案
结果是 $1068$。
解题过程
由乘数十位数字 $8$ 与被乘数的乘积为两位数推断,被乘数只能是 $10$、$11$ 或 $12$;又由被乘数个位与被乘数的乘积为三位数推断,乘数个位只能是 $9$,被乘数为 $12$。于是 $12\times 89$:$12\times 9=108$,$12\times 8=96$,结果为 $1068$。
方法:用部分积的位数限定被乘数与乘数的范围,再枚举确定。
7. 请在图 16-7 中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为三位数 $\square\square\square$ 除以一位数 $9$,商为 $87$,余数为 $0$。
★
除法竖式还原商与除数乘积分析除法竖式填数
答案
被除数为 $783$,即 $783\div 9=87$。
解题过程
已知除数为 $9$,商为 $87$,可得被除数为 $87\times 9=783$。竖式为 $783\div 9=87$:$9\times 8=72$,$78-72=6$,落 $3$ 得 $63$,$9\times 7=63$,余 $0$。
方法:由商与除数相乘求被除数,再回填竖式。
8. 如图 16-8,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为三位数除以一位数 $\square$,商为 $8\square$,竖式中出现数字 $5$ 与 $3$,余数为 $0$。
★★
除法竖式还原部分积首位分析枚举法除法竖式填数
答案
$595\div 7=85$。
解题过程
由商的十位数字 $8$ 且除数为一位数,乘积是被除数下面一行以 $5$ 开头的两位数,所以除数只能是 $7$;又由除数个位数字的乘积以 $3$ 开头的两位数,则商的个位数字只能是 $5$。于是 $595\div 7=85$。
方法:由部分积的首位限定除数,再定商各位。
9. 如图 16-9,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为四位数 $14\square\square$ 除以两位数 $27$,商为 $\square\square$,竖式中出现 $5$ 与 $1$,余数为 $0$。
★★
除法竖式还原部分积末位分析除法竖式填数
答案
$1431\div 27=53$。
解题过程
因除数为 $27$,商的十位数字与除数的乘积的个位数字为 $5$,则商的十位数字只能是 $5$;再由商个位数字与除数的乘积及余数关系推断,商个位为 $3$,得 $1431\div 27=53$。
方法:由部分积的个位定商的各位数字。
10. 如图 16-10,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为四位数除以一位数 $\square$,商为三位数 $\square\square\square$,竖式中出现数字 $5$,余数为 $0$。
★★★
除法竖式还原部分积位数分析枚举法除法竖式填数
答案
$1044\div 9=116$。
解题过程
因一位数的除数与商的个位数字的乘积是十位数字为 $5$ 的两位数,而这样的乘积只有 $7\times 8=56$ 和 $6\times 9=54$ 两种;又由除数与商的百位、十位数字的乘积均为一位数,可知商的百位、十位数字都为 $1$;除数取 $6$、$7$、$8$ 时均不满足题意,故除数只能是 $9$,商的个位数字为 $6$,于是 $1044\div 9=116$。
方法:由各步部分积的位数推断商各位与除数。
拓展篇
1. 如图 16-11,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为六位数 $\square 4\square 8\square 7$ 乘以一位数 $\square$,积为 $4\square 8\square 71$。
★
乘法竖式还原末位数字分析进位分析乘法竖式填数
答案
$142857\times 3=428571$。
解题过程
由被乘数个位 $7$ 与乘数相乘积的个位为 $1$,可判断乘数为 $3$;再依据各位进位逐位推断,得被乘数为 $142857$,于是 $142857\times 3=428571$。
方法:由末位定乘数,再逐位还原被乘数。
2. 如图 16-12,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为三位数 $9\square 2$ 乘以一位数 $\square$,积为 $6\square 5\square$。
★
乘法竖式还原末位数字分析进位分析乘法竖式填数
答案
$922\times 7=6454$。
解题过程
由积的个位与被乘数个位 $2$ 的乘积末位、以及积的百位关系(由被乘数百位 $9$ 及进位 $1$)推断,乘数为 $7$,被乘数十位为 $2$,于是 $922\times 7=6454$。
方法:由个位与进位逐位确定空格数字。
3. 如图 16-13,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为两位数 $\square 7$ 乘以两位数 $\square\square$,两个部分积分别为 $\square\square$ 与 $\square\square\square$,结果为 $\square 0\square 8$。
★★
乘法竖式还原部分积分析末位数字分析乘法竖式填数
答案
$17\times 64=1088$。
解题过程
由被乘数个位 $7$ 与乘数个位的乘积末位、以及两个部分积的位数推断,被乘数为 $17$,乘数为 $64$。$17\times 4=68$,$17\times 6=102$,故 $17\times 64=1088$。
方法:由部分积位数与末位逐步确定两个乘数。
4. 如图 16-14,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为三位数 $\square 1\square$ 乘以三位数 $3\square 2$,三个部分积分别为 $\square 3\square$、$3\square 2\square$、$\square 2\square 5$,最终结果为 $1\square 8\square 30$。
★★
乘法竖式还原部分积分析进位分析乘法竖式填数
答案
$415\times 382=158530$。
解题过程
由乘数个位 $2$ 与被乘数末位的乘积,以及各部分积位数与进位逐位推断,被乘数为 $415$,乘数为 $382$。$415\times 2=830$,$415\times 8=3320$,$415\times 3=1245$,故 $415\times 382=158530$。
方法:三位数乘三位数,逐个部分积分析并对齐相加还原。
5. 在如图 16-15 所示的乘法竖式中,$\triangle$、$\square$、$\bigcirc$、$\diamond$ 分别代表不同的数字。问:$\overline{\triangle\square\bigcirc}$ 这个三位数是多少?竖式为 $\overline{\triangle\square\bigcirc}\times 7=\overline{44\square\diamond}$。
★★
乘法竖式还原符号代数字进位分析符号数字谜(乘法)
答案
$\overline{\triangle\square\bigcirc}=634$。
解题过程
由积为 $44\square\diamond$(两位 $4$)知乘积四位数首位为 $4$,则被乘数百位(与 $7$ 相乘)应满足条件,逐位试算并保证各符号代表不同数字,得被乘数为 $634$,$634\times 7=4438$,即 $\square=3$、$\diamond=8$。
方法:由乘积首位限定被乘数高位,再逐位确定,注意符号互异。
6. 在图 16-16 所示的乘法竖式中,有些数字被三角形纸片盖住了。请问:算式的结果是多少?竖式为两位数 $\overline{\triangle\triangle}$ 乘以两位数 $\overline{\triangle 2}$,第一部分积为 $\overline{\triangle\triangle\triangle}$,第二部分积为 $\overline{\triangle 8}$,结果为 $\overline{\triangle\triangle 5\triangle}$。
★★
乘法竖式还原符号代数字部分积分析符号数字谜(乘法)
答案
结果是 $1056$(即 $88\times 12=1056$)。
解题过程
设被乘数为 $\overline{\triangle\triangle}$、乘数为 $\overline{\triangle 2}$。由第二部分积为以 $8$ 开头的两位数($\overline{\triangle 8}$,即乘数十位与被乘数的乘积),结合第一部分积为三位数 $\overline{\triangle\triangle\triangle}$ 及结果 $\overline{\triangle\triangle 5\triangle}$ 的位数与进位逐步推断,得被乘数为 $88$、乘数为 $12$。$88\times 2=176$,$88\times 1=88$,故 $88\times 12=1056$。
方法:由部分积与结果的位数及末位推断被盖住的数字。
7. 图 16-17 是一个残缺的乘法算式,请补充完整并求出这个算式的结果。竖式为两位数 $\square\square$ 乘以两位数 $\square\square$,第一部分积为 $\square 8\square$,第二部分积为 $\square\square$,结果为 $\square 8\square\square$。
★★★
乘法竖式还原部分积分析进位分析残缺乘法竖式求值
答案
结果是 $1862$(即 $98\times 19=1862$)。
解题过程
由乘数个位与被乘数的乘积为三位数 $\square 8\square$、乘数十位与被乘数的乘积为两位数,逐位推断:被乘数为 $98$,乘数为 $19$。$98\times 9=882$,$98\times 1=98$,故 $98\times 19=1862$,所以算式的结果是 $1862$。
方法:由两个部分积的位数与已知数字 $8$ 推断各空格。
8. 如图 16-18 所示的竖式中,不同的汉字代表不同的数字。请问:“车”、“马”、“炮”分别代表什么数字?竖式为 $\overline{车}\times\overline{车马}$,第一部分积为 $\overline{炮车}$,第二部分积为 $\overline{马炮}$,结果为 $\overline{马车车}$。
★★★
乘法竖式还原汉字代数字进位分析汉字数字谜(乘法)
答案
车 $=8$,马 $=6$,炮 $=4$(即 $8\times 86=688$)。
解题过程
由整个算式结果的百位数字为“马”、首位也含进位,结合 $\overline{车}\times\overline{车马}=\overline{马车车}$ 及两部分积 $\overline{炮车}$、$\overline{马炮}$ 的位数与进位逐步推断:$A+B$(进位)等关系限定取值,试算得 车 $=8$、马 $=6$、炮 $=4$,竖式为 $8\times 86=688$。
方法:由结果各位与部分积位数列条件,枚举试算确定汉字。
9. 如图 16-19,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为四位数 $\square\square\square 7$ 除以两位数 $6\square$,商为 $\square\square 9$,余数为 $1$。
★★
除法竖式还原商与除数乘积分析余数除法竖式填数
答案
$6977\div 64=109\cdots\cdots 1$(被除数 $6977$)。
解题过程
由除数的十位数字为 $6$ 及除数与商的第一位的乘积、以及末位为 $7$ 等关系逐步推断:除数为 $64$,商为 $109$,被除数为 $64\times 109+1=6977$,即 $6977\div 64=109$ 余 $1$。
方法:由各步部分积与余数确定除数、商,再回填竖式。
10. 如图 16-20,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为四位数除以两位数 $\square\square$,商为 $2\square$,竖式中出现数字 $6$ 与 $7$,余数为 $0$。
★★
除法竖式还原部分积分析枚举法除法竖式填数
答案
$1533\div 73=21$(或 $1638\div 78=21$,两式商均为 $21$)。
解题过程
由商的十位数字 $2$、商与除数乘积的位数及竖式中出现的 $6$、$7$ 推断:可得 $73\times 21=1533$ 或 $78\times 21=1638$,两式商均为 $21$,余数为 $0$。
方法:由部分积末位与出现的数字限定除数,得到符合的竖式。
11. 如图 16-21,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为四位数除以一位数 $\square$,商为三位数 $\square\square 2$,竖式各步均除尽,余数为 $0$。
★★★
除法竖式还原部分积位数分析除法竖式填数
答案
$1008\div 9=112$。
解题过程
由商的最后一位数字 $2$ 与一位数的除数的乘积是两位数,而商的前两位数字与除数的乘积都只是一位数,所以可判断商的前两位数字都为 $1$,那么除数应该为 $9$,否则运算均不正确,于是 $1008\div 9=112$。
方法:由各步部分积位数推断商各位与除数。
12. 如图 16-22,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使除法竖式成立。竖式为六位数除以两位数 $\square\square$,商为四位数 $\square 8\square 7$,竖式各步均除尽,余数为 $0$。
★★★
除法竖式还原部分积位数分析除法竖式填数
答案
$117684\div 12=9807$。
解题过程
因除数与商的第一位数字的乘积为三位数,而第二位(即 $8$)所对应的乘积为两位数,则可判断商的第一位为 $9$,进而由各步部分积逐位推断,得除数为 $12$,商为 $9807$,即 $117684\div 12=9807$。
方法:由各步部分积位数确定除数与商各位。
13. 图 16-23 是一个残缺的除法竖式,这个算式中的被除数是多少?竖式为五位数除以两位数 $\square\square$,商为三位数 $\square\square\square$,最后余数为 $98$。
★★★★
除法竖式还原余数与除数关系商位数分析残缺除法竖式求被除数
答案
被除数是 $11087$。
解题过程
从整个算式的余数为 $98$ 可推断,除数一定大于 $98$,且为两位数,所以除数只能是 $99$。又由商与除数的各步乘积均为两位数看出,商的各位数字只能全为 $1$,故商为 $111$。于是$$\begin{aligned}\text{被除数}&=99\times 111+98\\&=10989+98\\&=11087\end{aligned}$$。
方法:由余数限定除数,由部分积位数定商,再算被除数。
14. 在如图 16-24 所示的竖式中,不同的汉字代表不同的数字。请找出每一个汉字对应的数字,并把这个竖式写出来。竖式为 $\overline{上好茶}\div\overline{喝}=\overline{喝茶}$,第一部分积为 $\overline{请喝}$,第二部分积为 $\overline{上茶}$,落下后再得 $\overline{上茶}$,余数为 $\overline{好}$。
★★★
除法竖式还原汉字代数字余数分析汉字数字谜(除法)
答案
喝 $=6$,茶 $=8$,上 $=4$,好 $=0$,请 $=3$,即 $408\div 6=68$。
解题过程
由 $\overline{喝}\times\overline{喝}$ 的个位为“喝”知“喝”只能是 $1$、$5$ 或 $6$,又因乘积为两位数排除 $1$;试 “喝”$=5$ 时与余数等条件矛盾,故除数“喝”$=6$。由 上 $\div$ 请 等各步与余数推断,得 喝 $=6$、茶 $=8$、上 $=4$、好 $=0$、请 $=3$,竖式为 $408\div 6=68$。
方法:由首位字相乘的末位限定除数,再逐步推出其余汉字。
超越篇
1. 如图 16-25,在图中的 $\square$ 内填入 $1$、$2$、$3$、$4$、$5$、$6$、$8$ 这 $7$ 个数字(其中 $2$ 已经填好),每个数字使用一次,使竖式成立。竖式为三位数 $\square\square\square$ 乘以一位数 $\square$,积为 $\square\square 2$。
★★★★
乘法竖式还原数字不重复约束末位与进位分析不重复数字乘法竖式
答案
$158\times 4=632$。
解题过程
$7$ 个数字 $1,2,3,4,5,6,8$ 各用一次,且积为以 $2$ 结尾的三位数。由末位 $8\times 4=32$ 得个位 $2$,进位 $3$;逐位试算并保证各数字不重复,得 $158\times 4=632$。
方法:在“数字各用一次”的限制下,由末位定进位再枚举试算。
2. 如图 16-26,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为三位数 $\square\square\square$ 乘以两位数 $\square\square$,第一部分积为四位数,第二部分积为三位数,结果为 $88\square 8$(共五位)。
★★★★
乘法竖式还原部分积分析进位分析三位数乘两位数竖式还原
答案
$992\times 19=18848$。
解题过程
记被乘数为 $\overline{\square\square\square}$、乘数为 $\overline{AB}$。由结果及部分积位数列出 $E+F$ 进位、$C+D$ 进位等关系($A+B$ 取值限定),结合首位为 $8$ 逐步推断,得 $992\times 19=18848$:$992\times 9=8928$,$992\times 1=992$,相加得 $18848$。
方法:用字母代各空格列进位关系,逐步定出被乘数与乘数。
3. 如图 16-27,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为两位数 $1\square$ 乘以两位数 $\square\square$,第一部分积为 $\square 5\square$,第二部分积为 $\square\square\square$,结果为 $\square 8\square\square$。
★★★★
乘法竖式还原部分积分析进位分析两位数乘两位数竖式还原
答案
$19\times 98=1862$。
解题过程
由被乘数为 $1\square$、第一部分积为 $\square 5\square$ 推得被乘数个位与乘数个位的乘积;结合结果 $\square 8\square\square$ 及进位逐步分析,得被乘数为 $19$,乘数为 $98$。$19\times 8=152$,$19\times 9=171$,故 $19\times 98=1862$。
方法:由部分积末位与结果各位逐步定出两个乘数。
4. 如图 16-28,在图中的 $\square$ 内填入合适的数字,使乘法竖式成立。竖式为两位数 $4\square$ 乘以两位数 $\square\square$,第一部分积为 $4\square\square$,第二部分积为 $\square\square\square$,结果为 $\square\square 4\square$。
★★★★
乘法竖式还原部分积分析枚举试算两位数乘两位数竖式还原
答案
$47\times 69=3243$。
解题过程
因乘数的个位数字与被乘数的乘积的百位数字为 $4$,而被乘数的十位数字也为 $4$,所以可推出乘数的个位数字只能为 $9$,且被乘数的个位数字只能是 $5$、$6$、$7$、$8$ 或 $9$;逐一试算,得被乘数为 $47$、乘数为 $69$,$47\times 9=423$,$47\times 6=282$,故 $47\times 69=3243$。
方法:由部分积的百位等关系限定乘数个位,再枚举被乘数。
5. 如图 16-29 所示的竖式中,不同的符号代表不同的数字。请找出每一个符号对应的数字,并把这个竖式写出来。竖式为 $\overline{\diamond\triangle\triangle}\div\bigcirc=\overline{\square\bigcirc}$,第一部分积为 $\overline{\triangle\bigcirc}$,第二部分积为 $\overline{\square\triangle}$,再得 $\overline{\square\triangle}$,余数为 $0$。
★★★★
除法竖式还原符号代数字余数分析符号数字谜(除法)
答案
$\bigcirc=8$,$\diamond=5$,$\triangle=4$,$\square=6$,即 $544\div 8=68$。
解题过程
除数与商的第一位数字乘积 $\bigcirc\times\square=\overline{\triangle\bigcirc}$,可看出 $\bigcirc$ 与 $\square$ 的乘积个位数字为 $\bigcirc$,且由第一步运算的余数知 $\square$ 一定小于 $\bigcirc$。满足这样条件的 $(\bigcirc,\square)$ 只有 $(5,3)$ 和 $(8,6)$,而 $(5,3)$ 不满足余数要求,故 $\bigcirc=8$、$\square=6$,$\triangle=4$,竖式为 $544\div 8=68$。
方法:由首位乘积的个位等于除数的条件枚举 $(\bigcirc,\square)$,再验证余数。
6. 如图 16-30,在图中的 $\square$ 内填入一个不是 $2$ 的数字,可以使其成为正确的算式,求所得的乘积。竖式为两位数 $\square\square$ 乘以三位数 $\square\square\square$,三个部分积中含 $22\square$,最终积为五位数。
★★★★
乘法竖式还原部分积分析枚举试算三位数乘两位数竖式还原
答案
乘积为 $30096$(即 $76\times 396=30096$)。
解题过程
由竖式中已有的“黄金倒三角”部分可知,被乘数(两位数)$A$ 与乘数各位的乘积位数受限。由 $D\times A=66$ 等关系知 $A$ 只能为 $6$、$7$、$8$ 或 $9$;又部分积含 $22\square$,试算得被乘数 $A=76$、乘数为 $396$,$76\times 6=456$,$76\times 9=684$,$76\times 3=228$,故 $76\times 396=30096$。
方法:由“倒三角”结构与部分积位数限定被乘数,再枚举求积。
7. 如图 16-31 的除法竖式中,除了给出的数字 $4$ 外,$\square$ 内的数字都不是 $4$,求算式的被除数。竖式为五位数除以三位数 $\square 4\square$,商为三位数 $\square\square\square$,各步部分积及竖式中多处含 $4$,余数为 $0$。
★★★★
除法竖式还原部分积分析数字限制(不含 4)残缺除法竖式求被除数
答案
被除数是 $38766$(即 $38766\div 142=273$)。
解题过程
由商的个位数字与除数乘积、商的十位数字与除数乘积的位数及“除 $4$ 外不含 $4$”的限制逐步推断:除数为 $142$,商为 $273$。于是$$\begin{aligned}\text{被除数}&=142\times 273\\&=38766\end{aligned}$$。
方法:结合各步部分积与“不含 4”的约束逐位确定除数和商。
8. 如图 16-32 是一个四位数除以一个一位数的除法竖式,图 16-33 是这个四位数除以另一个一位数的除法竖式,求这个四位数。两个竖式各步均除尽(余数为 $0$)。
★★★★
除法竖式还原整除性分析枚举讨论双竖式联立求数
答案
这个四位数是 $1014$ 或 $1035$。
解题过程
根据第一个除法竖式中前两步减法竖式,可知除数与商的乘积满足相应位数:由第一个竖式可判定它能整除 $10$ 的,除数只能是 $5$ 或 $2$;结合“黄金倒三角”可得商的百位数字与第二个竖式的除数关系。逐一讨论:若一个除数为 $3$、另一个为 $2$,得四位数 $1014$($1014\div 3=338$,$1014\div 2=507$);若除数为 $3$ 与 $9$,得 $1035$($1035\div 3=345$,$1035\div 9=115$)。所以这个四位数是 $1014$ 或 $1035$。
方法:由两个竖式各步部分积的位数联立分析,分类讨论除数取值。
第17讲 鸡兔同笼问题二
兴趣篇
1. 笼子里有一些 $3$ 腿鸡和 $6$ 腿兔,共有 $8$ 个头、$30$ 条腿,请问:其中有多少只 $3$ 腿鸡?
★
鸡兔同笼问题假设法鸡兔同笼基本问题
答案
$6$ 只。
解题过程
假设全是 $6$ 腿兔,那么一共有腿 $6\times 8=48$(条),比实际多了 $48-30=18$(条)。每只兔比 $3$ 腿鸡多腿 $6-3=3$(条),所以 $3$ 腿鸡有 $18\div 3=6$(只)。
方法:假设全是兔,用总腿数之差除以每只的腿数之差,求出鸡的只数。
2. 因生存环境的变化,出现了 $3$ 条腿的变异青蛙。现在捕到 $4$ 条腿的正常青蛙和 $3$ 条腿的变异青蛙共 $30$ 只,总共 $115$ 条腿,请问:捕到多少只 $3$ 条腿的变异青蛙?
★
鸡兔同笼问题假设法鸡兔同笼基本问题
答案
$5$ 只。
解题过程
假设全是 $4$ 条腿的正常青蛙,那么一共有腿 $30\times 4=120$(条),比实际多了 $120-115=5$(条)。每把 $1$ 只正常青蛙换成 $1$ 只变异青蛙,腿就会少 $4-3=1$(条),所以 $3$ 条腿的变异青蛙有 $5\div 1=5$(只)。
方法:假设全是正常青蛙,用腿数之差除以单只腿数之差求变异青蛙数。
3. 大卡车一次能运 $7$ 吨土,小卡车一次能运 $4$ 吨土。现在有大、小卡车 $70$ 辆,一次恰好能运土 $400$ 吨,大卡车有多少辆?
★
鸡兔同笼问题假设法鸡兔同笼型运量问题
答案
$40$ 辆。
解题过程
假设全是小卡车,那么一共能运 $4\times 70=280$(吨),比实际少了 $400-280=120$(吨)。每把 $1$ 辆小卡车换成 $1$ 辆大卡车,就多运 $7-4=3$(吨),所以大卡车有 $120\div 3=40$(辆)。
方法:假设全是小卡车,用运量之差除以单辆运量之差求大卡车数。
4. 一辆卡车运粮食,每次能运 $5$ 吨,晴天时每天能运 $8$ 次,雨天时每天只能运 $3$ 次。这辆卡车 $10$ 天共运了 $325$ 吨粮食,在这 $10$ 天中,晴天和雨天各有几天?
★★
鸡兔同笼问题假设法先求次数再转化鸡兔同笼型工作问题
答案
雨天 $3$ 天,晴天 $7$ 天。
解题过程
因为卡车每次能运 $5$ 吨粮食,运了 $325$ 吨粮食需要 $325\div 5=65$(次)。假设全是晴天,那么一共能运 $8\times 10=80$(次),比实际多运了 $80-65=15$(次)。每把 $1$ 个晴天换成 $1$ 个雨天,就会少运 $8-3=5$(次),则换了 $15\div 5=3$(次),所以雨天有 $3$ 天,晴天有 $10-3=7$(天)。
方法:先把总运量化为次数,再用假设法求晴天、雨天天数。
5. 有若干只鸡和兔,其中鸡比兔多 $12$ 只,它们一共有 $84$ 条腿,问鸡和兔各有多少只?
★★
鸡兔同笼问题分组法已知两者只数差已知数量差的鸡兔同笼
答案
鸡 $22$ 只,兔 $10$ 只。
解题过程
方法一:把 $1$ 只鸡和 $1$ 只兔分成一组,每组用虚线的方框表示。右边的 $12$ 只鸡有 $2\times 12=24$(条)腿,因此配对组内一共有 $84-24=60$(条)腿。又每组里有 $2+4=6$(条)腿,所以一共有 $60\div 6=10$(组),从而兔有 $10\times 1=10$(只),鸡有 $10+12=22$(只)。
方法二:假设兔有 $0$ 只,则鸡就有 $12$ 只,一共有腿 $0\times 4+2\times 12=24$(条)。每增加 $1$ 只兔,鸡也随着增加 $1$ 只,腿数就会增加 $4+2=6$(条)。为了补上少了的 $60$ 条腿,需要增加 $60\div 6=10$(只)兔,因此兔有 $0+10=10$(只),鸡就有 $10+12=22$(只)。
方法:先把鸡兔配对去掉只数差,再用分组或递增的方法求解。
6. 北京大学乒乓球馆内,一共有 $34$ 人正在进行乒乓球比赛,其中单打比赛的球台比双打比赛的球台多 $2$ 张。请问:一共有多少张球台正在进行比赛?(单打每台 $2$ 人,双打每台 $4$ 人。)
★★★
鸡兔同笼问题分组法已知两者只数差已知数量差的鸡兔同笼
答案
一共 $12$ 张球台(单打 $7$ 张,双打 $5$ 张)。
解题过程
把 $1$ 张单打球台和 $1$ 张双打球台配成一组,全部分组后,单打球台剩下 $2$ 张。用数字 $2$ 代表单打球台,数字 $4$ 代表双打球台,用虚线方框把一组框在一起。由上图可知,一共 $34-2\times 2=30$(人)。每组有 $4+2=6$(人),则应有 $30\div 6=5$(组)。因此双打球台有 $5\times 1=5$(张),单打球台有 $5+2=7$(张),一共有 $5+7=12$(张)球台正在进行比赛。
方法:把单打、双打球台配对,去掉多出的部分后分组求解。
7. 有若干只鸡和兔,其中鸡和兔的数量一样多,兔的总腿数比鸡的总腿数多 $30$ 条,请问:鸡、兔各有多少只?
★★
鸡兔同笼问题分组法腿数差数量相等的鸡兔同笼
答案
鸡 $15$ 只,兔 $15$ 只。
解题过程
因为鸡和兔的数量一样多,则将 $1$ 只鸡和 $1$ 只兔分为一组,每组用虚线的方框表示。每组兔比鸡多 $2$ 条腿,又因为兔比鸡一共多 $30$ 条腿,那么一共有 $30\div 2=15$(组),所以有鸡 $15$ 只、兔 $15$ 只。
方法:鸡兔数量相等时配对分组,用总腿数差除以每组腿数差求组数。
8. 癞蛤蟆和天鹅一块儿玩游戏,癞蛤蟆比天鹅多 $12$ 只,癞蛤蟆的总腿数比天鹅的总腿数多 $68$ 条,那么癞蛤蟆和天鹅各有多少只?(注:癞蛤蟆 $4$ 条腿,天鹅 $2$ 条腿。)
★★
鸡兔同笼问题分组法腿数差隐藏条件既有只数差又有腿数差的问题
答案
癞蛤蟆 $22$ 只,天鹅 $10$ 只。
解题过程
方法一:由题意知,除了多出来的 $12$ 只癞蛤蟆,剩下的天鹅和癞蛤蟆一样多。把 $1$ 只癞蛤蟆和 $1$ 只天鹅分成一组,多出的 $12$ 只癞蛤蟆有 $4\times 12=48$(条)腿,将多出来的腿数从总差中分出一部分后,配对组内癞蛤蟆比天鹅多腿的部分为 $68-48=20$(条),每组癞蛤蟆比天鹅多 $4-2=2$(条),所以配对组有 $20\div 2=10$(组),天鹅有 $10\times 1=10$(只),癞蛤蟆有 $10+12=22$(只)。
方法二:假设有 $0$ 只天鹅,则癞蛤蟆有 $12$ 只,它们总腿数差为 $4\times 12-2\times 0=48$(条)。每增加 $1$ 只天鹅,癞蛤蟆也要增加 $1$ 只,它们的差就增加 $4-2=2$(条),则需要增加 $(68-48)\div 2=10$(只)天鹅,所以天鹅有 $0+10=10$(只),癞蛤蟆有 $10+12=22$(只)。
方法:先扣除多出只数对应的腿数,再对配对组用腿数差求解。
9. 癞蛤蟆和天鹅一块儿玩游戏,天鹅比癞蛤蟆多 $15$ 只,癞蛤蟆的总腿数比天鹅的总腿数多 $36$ 条,那么癞蛤蟆和天鹅各有多少只?(注:癞蛤蟆 $4$ 条腿,天鹅 $2$ 条腿。)
★★
鸡兔同笼问题分组法腿数差隐藏条件既有只数差又有腿数差的问题
答案
癞蛤蟆 $33$ 只,天鹅 $48$ 只。
解题过程
如果“请来” $15$ 只癞蛤蟆,那么癞蛤蟆和天鹅数量一样多,恰好能将 $1$ 只癞蛤蟆和 $1$ 只天鹅分成一组。如图所示,用“四”代表请来的癞蛤蟆。此时,癞蛤蟆的总腿数比天鹅的总腿数多 $36+4\times 15=96$(条)。每组中 $1$ 只癞蛤蟆比 $1$ 只天鹅多 $4-2=2$(条)腿,所以共有 $96\div 2=48$(组)。因此,天鹅有 $48\times 1=48$(只),癞蛤蟆有 $48-15=33$(只)。
方法:用补足只数差的方法转化为数量相等,再用腿数差求组数。
10. 鸡兔同笼,鸡和兔共 $30$ 只,鸡的总腿数和兔的总腿数一样多,那么鸡和兔各有多少只?
★★★
鸡兔同笼问题分组法腿数相等腿数相等的鸡兔同笼
答案
鸡 $20$ 只,兔 $10$ 只。
解题过程
把 $1$ 只兔和 $2$ 只鸡分成一组,每组有 $3$ 只,此时每组中鸡的腿数 $2\times 2=4$(条)与兔的腿数 $4$(条)相等。一共有 $30\div 3=10$(组),所以兔有 $10\times 1=10$(只),鸡有 $10\times 2=20$(只)。
方法:按 $1$ 兔 $2$ 鸡腿数相等的方式分组,每组 $3$ 只。
拓展篇
1. 体育课上,三年级一班的 $46$ 名同学都在操场上玩球,每个篮球有 $6$ 名同学玩,每个排球有 $8$ 名同学玩,篮球和排球一共有 $7$ 个。请问:玩排球的同学有多少名?
★★
鸡兔同笼问题假设法鸡兔同笼型分配问题
答案
$16$ 名。
解题过程
假设全是篮球,则应有 $6\times 7=42$(名)同学在玩,比实际少了 $46-42=4$(名)。每把 $1$ 个篮球换成 $1$ 个排球,就会多 $8-6=2$(名)同学,所以换了 $4\div 2=2$(次),即排球有 $2$ 个。因此玩排球的同学有 $8\times 2=16$(名)。
方法:假设全是篮球,用人数之差除以单个人数之差求排球数。
2. 集体劳动时,女生抬土,男生挑土。每 $2$ 名女生用 $1$ 根扁担抬 $1$ 个筐,男生挑土,每 $1$ 名男生用 $1$ 根扁担挑 $2$ 个筐。结果共用了 $27$ 根扁担和 $44$ 个筐,请问:女生和男生各有多少名?
★★
鸡兔同笼问题假设法对应关系分析对应关系型鸡兔同笼
答案
男生 $17$ 名,女生 $20$ 名。
解题过程
$2$ 名女生用 $1$ 根扁担挑 $1$ 个筐,$1$ 名男生用 $1$ 根扁担挑 $2$ 个筐,即 $1$ 根扁担对应 $1$ 个筐对应 $2$ 名女生,或 $1$ 根扁担对应 $2$ 个筐对应 $1$ 名男生。假设全是女生扁担,则对应筐 $27\times 1=27$(个),比实际少了 $44-27=17$(个)。每把 $1$ 根女生扁担换成 $1$ 根男生扁担,筐就多 $2-1=1$(个),则要换 $17\div 1=17$(次)。所以男生用扁担有 $17\times 1=17$(根),女生用扁担有 $27-17=10$(根)。那么男生有 $17\times 1=17$(名),女生有 $10\times 2=20$(名)。
方法:把扁担与筐、人数的对应关系理清后用假设法求解。
3. 有大、小猴共 $15$ 只,它们一起去摘水蜜桃。猴王在场监督的时候(猴王不摘,也不算在 $15$ 只猴子内),一只大猴子每小时摘 $25$ 个,一只小猴子每小时摘 $10$ 个,某天猴子们一共摘了 $8$ 小时,最后 $2$ 小时猴王不到场监督,结果共摘了 $1980$ 个水蜜桃。请问:大、小猴各有多少只?
★★★
鸡兔同笼问题假设法隐藏条件分析带隐藏条件的鸡兔同笼
答案
大猴子 $10$ 只,小猴子 $5$ 只。
解题过程
最后 $2$ 小时猴王不到场监督,$15$ 只猴子每小时都各少摘 $10$ 个桃,则一共少摘 $10\times 15\times 2=300$(个)。把这少摘的部分扣去后折算到无监督状态,相当于 $8$ 小时共摘 $1980-300=1680$(个),每小时摘 $1680\div 8=210$(个)。假设 $15$ 只全是大猴子,那么每小时能摘桃 $15\times 15=225$(个),比实际多了 $225-210=15$(个)。每把 $1$ 只大猴子换成 $1$ 只小猴子,就会少摘 $15-12=3$(个)桃,则需要换 $15\div 3=5$(次)。因此小猴子有 $5\times 1=5$(只),大猴子有 $15-5=10$(只)。
方法:先处理监督与否对摘桃量的影响,再用假设法求大小猴只数。
4. 天上一群九头鸟和地上一群九尾狐。九头鸟有 $9$ 头各有 $1$ 尾,九尾狐有 $9$ 尾各有 $1$ 头。孙悟空将它们抓起来送进了笼子,猪八戒在笼子外数出有 $134$ 个头和 $166$ 条尾巴。请同学们算一算:共有多少只九头鸟?多少只九尾狐?
★★★
鸡兔同笼问题假设法头尾关系分析头尾型鸡兔同笼
答案
九头鸟 $13$ 只,九尾狐 $17$ 只。
解题过程
无论是九头鸟还是九尾狐,每只的头数与尾数之和都是 $9+1=10$。因此,九头鸟和九尾狐一共有 $(134+166)\div 10=30$(只)。假设全是九尾狐,则应有头 $30\times 1=30$(个),比实际少了 $134-30=104$(个)。每把 $1$ 只九尾狐换成 $1$ 只九头鸟,头会增加 $9-1=8$(个),则九头鸟有 $104\div 8=13$(只),九尾狐有 $30-13=17$(只)。
方法:先求总只数,再假设全是一种,用头数之差求另一种只数。
5. 一群黄鼠狼给鸡拜年,黄鼠狼和鸡一共有 $24$ 只,鸡的总腿数比黄鼠狼的总腿数多 $18$ 条。求黄鼠狼和鸡各有几只?(注:黄鼠狼 $4$ 条腿,鸡 $2$ 条腿。)
★★★
鸡兔同笼问题假设法腿数差已知腿数差的鸡兔同笼
答案
黄鼠狼 $5$ 只,鸡 $19$ 只。
解题过程
假设全是鸡,那么鸡比黄鼠狼的总腿数多 $2\times 24=48$(条),与实际相差 $48-18=30$(条)。每把 $1$ 只鸡换成 $1$ 只黄鼠狼,鸡的总腿数就减少 $2$ 条,而黄鼠狼的总腿数增加 $4$ 条,即腿数的差减少 $2+4=6$(条),则需要换 $30\div 6=5$(次)。所以黄鼠狼有 $5\times 1=5$(只),鸡有 $24-5=19$(只)。
方法:假设全是鸡,用腿数差的变化量求黄鼠狼只数。
6. 一群黄鼠狼给鸡拜年,黄鼠狼和鸡一共有 $24$ 只,黄鼠狼的总腿数比鸡的总腿数多 $54$ 条。求黄鼠狼和鸡各有几只?(注:黄鼠狼 $4$ 条腿,鸡 $2$ 条腿。)
★★
鸡兔同笼问题假设法腿数差已知腿数差的鸡兔同笼
答案
黄鼠狼 $17$ 只,鸡 $7$ 只。
解题过程
假设全是黄鼠狼,那么黄鼠狼的总腿数比鸡多 $4\times 24-2\times 0=96$(条),与实际相差 $96-54=42$(条)。每把 $1$ 只黄鼠狼换成 $1$ 只鸡,黄鼠狼的腿数与鸡的腿数的差就减少 $6$ 条,则需要换 $42\div 6=7$(次)。因此,鸡有 $7\times 1=7$(只),黄鼠狼有 $24-7=17$(只)。
方法:假设全是鸡,用腿数差的总变化量除以单只变化量求只数。
7. 宿舍楼的大、小寝室一共有 $20$ 间,已知大寝室每间住了 $6$ 人,小寝室每间住了 $4$ 人,并且大寝室的总人数比小寝室的总人数多 $30$ 人。请问:大、小寝室各有多少间?
★★
鸡兔同笼问题假设法人数差已知差的鸡兔同笼
答案
大寝室 $11$ 间,小寝室 $9$ 间。
解题过程
假设全是大寝室,那么大寝室的总人数比小寝室多 $6\times 20=120$(人),比实际多了 $120-30=90$(人)。每把 $1$ 间大寝室换成 $1$ 间小寝室,总人数差就减少 $6+4=10$(人),则换了 $90\div 10=9$(间),即小寝室有 $9$ 间,大寝室有 $20-9=11$(间)。
方法:假设全是大寝室,用人数差的变化求出寝室间数。
8. 书店一天内卖出《哈利·波特》和《魔戒》共 $40$ 本,其中《哈利·波特》每本 $30$ 元,《魔戒》每本 $25$ 元。经统计,卖《哈利·波特》的收入比《魔戒》多 $650$ 元。这天卖出多少本《哈利·波特》?
★★
鸡兔同笼问题假设法金额差鸡兔同笼型价格问题
答案
$30$ 本。
解题过程
假设卖出的全是《哈利·波特》,则卖《哈利·波特》的收入为 $30\times 40=1200$(元),与实际相差 $1200-650=550$(元)。每把 $1$ 本《哈利·波特》换成 $1$ 本《魔戒》,其收入差就减少 $30+25=55$(元),则需要换 $550\div 55=10$(次),所以《魔戒》有 $10\times 1=10$(本),《哈利·波特》有 $40-10=30$(本)。
方法:假设全是某种书,用收入差的变化量求另一种书的本数。
9. 鸡兔同笼,兔比鸡的 $3$ 倍少 $6$ 只,而且鸡和兔共有 $116$ 条腿。求鸡和兔各有多少只?
★★★
鸡兔同笼问题分组法倍数关系倍数关系型鸡兔同笼
答案
鸡 $10$ 只,兔 $24$ 只。
解题过程
把 $3$ 只兔和 $1$ 只鸡放在一组,因为兔比鸡的 $3$ 倍少 $6$ 只,所以分组后最后还剩下 $2$ 只鸡找不到兔搭配。每组有腿 $4\times 3+2=14$(条),组外的 $2$ 只鸡有 $2\times 2=4$(条)腿。所以完整的组有 $(116-2\times 2)\div 14=8$(组)。因此鸡有 $8\times 1+2=10$(只),兔有 $8\times 3=24$(只)。
方法:按兔是鸡 $3$ 倍少 $6$ 的关系分组,补足缺少部分后求解。
10. 墨莫的存钱罐里,$5$ 角硬币比 $1$ 角硬币多 $18$ 枚,$5$ 角硬币的总值比 $1$ 角硬币的总值多 $21$ 元。存钱罐里有多少枚硬币?
★★
鸡兔同笼问题分组法总值与差鸡兔同笼型钱币问题
答案
$1$ 角硬币有 $30$ 枚,共 $78$ 枚硬币。
解题过程
用如下图所示的方法分组:粗线左边的 $5$ 角硬币总值与 $1$ 角硬币的总值一样多,粗线右边是多出的 $5$ 角硬币,共 $21$ 元。右边的 $21$ 元也就是 $210$ 角,故右边有 $5$ 角硬币 $210\div 5=42$(枚)。已知 $5$ 角硬币比 $1$ 角硬币多 $18$ 枚,则粗线左边的 $5$ 角硬币比 $1$ 角硬币少 $42-18=24$(枚)。每一组里 $1$ 个 $5$ 角配若干个 $1$ 角,使两边总值相等,每组有 $5$ 角硬币 $1$ 枚、$1$ 角硬币 $5$ 枚,所以每组 $1$ 角硬币比 $5$ 角硬币多 $4$ 枚,左边有 $24\div 4=6$(组),$1$ 角硬币有 $6\times 5=30$(枚)。因此墨莫存钱罐里一共有 $2\times 30+18=78$(枚)硬币。
方法:把多出的硬币与等值部分分开,再用分组法求硬币枚数。
11. 小高、墨莫、卡莉三人每人都吹起了一些气球,玩踩气球的游戏,踩破别人的一个气球得 $8$ 分,被别人踩破自己的 $1$ 个气球就倒扣 $5$ 分,只有人踩破自己的气球扣分。墨莫最后得了 $36$ 分,并且他踩破的气球比他被踩破的气球多 $3$ 个。请问:墨莫有几个气球被踩破了?
★★★
鸡兔同笼问题分组法得分与扣分得失分型鸡兔同笼
答案
$4$ 个。
解题过程
把 $1$ 个墨莫踩破别人的气球和 $1$ 个被踩破的气球配成一组,用“$8$”表示踩破别人的 $1$ 个气球在粗线右边得到的,用“$-5$”表示被别人踩破的气球。墨莫一共得了 $8\times 3=24$(分)是粗线右边的得分。因此,左边由配对组得到的部分为 $36-24=12$(分)。每一组配对得 $8-5=3$(分),所以左边有组数 $12\div 3=4$(组),即墨莫有 $4$ 个气球被别人踩破了。
方法:把踩破与被踩破的气球配对分组,扣除多出的得分后求组数。
12. 鸡兔同笼,鸡和兔共有 $46$ 条腿,如果将鸡与兔的数量互换,那么总腿数变为 $38$ 条,请问:原来鸡和兔各有多少只?
★★★
鸡兔同笼问题数量互换和差关系数量互换型鸡兔同笼
答案
鸡 $5$ 只,兔 $9$ 只。
解题过程
把原来的鸡和后来的兔、原来的兔和后来的鸡分为一组,恰好分完。则原来和后来共有 $46+38=84$(条)腿,又每组中有 $1$ 只鸡和 $1$ 只兔,有 $2+4=6$(条)腿,所以有 $84\div 6=14$(组),即原来鸡和兔一共有 $14$ 只。假设全是鸡,则有 $2\times 14=28$(条)腿,比实际少了 $46-28=18$(条)腿。每把 $1$ 只鸡换成 $1$ 只兔,就会多 $4-2=2$(条)腿,则需要换 $18\div 2=9$(次)。所以兔子有 $9\times 1=9$(只),鸡有 $14-9=5$(只)。
方法:利用互换前后总腿数的和与差,求出鸡兔只数。
13. 鸡、龟、兔一共有 $20$ 只,它们总共有 $72$ 条腿,龟的数量是兔的 $3$ 倍,请问:鸡、龟、兔各有几只?
★★★★
鸡兔同笼问题分类合并倍数关系三种对象的鸡兔同笼
答案
鸡 $4$ 只,龟 $12$ 只,兔 $4$ 只。
解题过程
将三种动物分成两类:两条腿的鸡和四条腿的(龟、兔)。由于龟、兔都是四条腿,可先合在一起,那么四条腿的与鸡构成鸡兔同笼。假设全是四条腿,则有腿 $4\times 20=80$(条),比实际多 $80-72=8$(条),所以鸡有 $8\div(4-2)=4$(只)。四条腿的动物有 $20-4=16$(只)。又龟是兔的 $3$ 倍,则兔有 $16\div(3+1)=4$(只),龟有 $16-4=12$(只)。所以鸡有 $4$ 只,龟有 $12$ 只,兔有 $4$ 只。
方法:先把同腿数的动物合并求鸡数,再按倍数关系分龟、兔。
14. 香蕉、苹果和梨三种水果共 $40$ 千克,其中苹果和梨的重量相等。如果香蕉每千克 $3$ 元,苹果每千克 $2$ 元,梨每千克 $6$ 元,这些水果共花了 $146$ 元。问:三种水果各有多少千克?
★★★★
鸡兔同笼问题假设法平均价格等量关系三种对象的价格问题
答案
苹果 $13$ 千克,梨 $13$ 千克,香蕉 $14$ 千克。
解题过程
方法一:$1$ 千克苹果和 $1$ 千克梨的平均价格是 $(2+6)\div 2=4$(元)。假设全是香蕉,则要花 $3\times 40=120$(元),比实际少 $146-120=26$(元)。每把 $1$ 千克香蕉换成 $1$ 千克苹果和梨的混合物,钱要多 $4-3=1$(元),则要换 $26\div 1=26$(次),所以苹果和梨共有 $26$ 千克,各有 $26\div 2=13$(千克),香蕉有 $40-13-13=14$(千克)。
方法二:设苹果、梨各 $x$ 千克,香蕉 $40-2x$ 千克,则 $2x+6x+3(40-2x)=146$,解得 $x=13$,所以苹果 $13$ 千克、梨 $13$ 千克、香蕉 $14$ 千克。
方法:把等重的苹果梨合并取平均价,再用假设法求各重量。
超越篇
1. $1$ 个大人一餐吃 $2$ 个面包,$2$ 个小孩一餐吃 $1$ 个面包,大人和小孩共 $33$ 人,一餐刚好吃了 $33$ 个面包。问:有多少个小孩?
★★★★
鸡兔同笼问题假设法整体代换不同食量的鸡兔同笼
答案
$22$ 个。
解题过程
方法一:假设全是大人,则吃的面包数是 $2\times 33=66$(个)。列表可知,每增加 $2$ 个小孩就减少 $2$ 个大人,吃的面包数从 $66$ 减少到 $33$,则减少了 $66-33=33$(个)。每减少 $2$ 个大人增加 $2$ 个小孩,面包数减少 $2\times 2-1=3$(个),所以减少了 $33\div 3=11$(组),那么有小孩 $2\times 11=22$(个)。
方法二:把 $1$ 个大人和 $2$ 个小孩看成一组,则每组有 $3$ 人,吃 $2+1=3$(个)面包。根据题意,共分了 $33\div 3=11$(组),所以有小孩 $11\times 2=22$(个)。
方法:假设全是大人,用面包减少量除以单组减少量求小孩组数。
2. 八臂一头号夜叉,三头六臂是哪吒。两处争强来斗胜,不相上下正交加。三十六头齐出动,一百八手乱相抓。旁边看者数数目,几个哪吒几夜叉?(本题的意思是:一夜叉有 $1$ 头、$8$ 条臂,一哪吒有 $3$ 头、$6$ 条臂,一共有 $36$ 头、$108$ 条臂,问有几个夜叉?几个哪吒?)
★★★★
鸡兔同笼问题假设法头臂关系头与肢体两量的鸡兔同笼
答案
$6$ 个夜叉,$10$ 个哪吒。
解题过程
假设 $36$ 个头全是哪吒的,则有哪吒 $36\div 3=12$(个),那么一共有臂 $6\times 12=72$(条),比实际少了 $108-72=36$(条)臂。在头的总数 $36$ 保持不变的情况下,每把 $1$ 个哪吒($3$ 个头)换成 $3$ 个夜叉($3$ 个头),臂就会增加 $8\times 3-6=18$(条),则需要换 $36\div 18=2$(次)。所以夜叉有 $2\times 3=6$(个),哪吒有 $12-2=10$(个)。验证:头 $6\times 1+10\times 3=36$,臂 $6\times 8+10\times 6=108$,符合题意。
方法:由头数与臂数列两个关系,用假设法求夜叉、哪吒个数。
3. 在一次考试中,萱萱做完了所有的题,做对的题目数量比做错的 $3$ 倍多 $5$ 道。已知做对一题得 $5$ 分,做错一题不但不给分还倒扣 $2$ 分,萱萱最后得了 $90$ 分。她做对了几道题?
★★★★
鸡兔同笼问题分组法倍数关系得分与扣分得失分倍数型鸡兔同笼
答案
$20$ 道。
解题过程
将 $3$ 道做对的题与 $1$ 道做错的题分成一组,最后还剩 $5$ 道做对的题。用“$+5$”表示做对 $1$ 题,“$-2$”表示做错 $1$ 题。所有组内题的总分是 $90-5\times 5=65$(分),每组中 $3$ 道对题和 $1$ 道错题得了 $5\times 3-2=13$(分),则一共分了 $65\div 13=5$(组)。因此做对的题有 $3\times 5+5=20$(道)。
方法:按对题是错题 $3$ 倍多 $5$ 的关系分组,扣除多出得分后求组数。
4. 一次考试共有 $100$ 道选择题,答对一题得 $3$ 分,不答不得分,答错倒扣 $1$ 分,墨莫最后得了 $244$ 分,而且他不答的题目数量和答错的题目数量一样多。那么他答对了几道题?
★★★★
鸡兔同笼问题假设法三种情况合并三种得分情况的鸡兔同笼
答案
$84$ 道。
解题过程
假设全部答对,则总分应为 $3\times 100=300$(分),比实际多 $300-244=56$(分)。因为不答的题目数量和答错的题目数量一样多,每增加 $1$ 道不答 $+1$ 道答错(共 $2$ 道由答对变为不答与答错),总分减少 $3+3+1=7$(分),需减少 $56$ 分就要增加这样的组 $56\div 7=8$(组)。每组有 $1$ 道不答、$1$ 道答错,所以一共不答 $8$ 道、答错 $8$ 道,答对的题有 $100-8\times 2=84$(道)。
方法:利用不答与答错数量相等,把它们配成组,用假设法求答对数。
5. 有红、黄、绿三种颜色的卡片共 $20$ 张,其中红色卡片的两面上分别写有 $1$ 和 $2$,黄色卡片的两面上分别写有 $3$ 和 $4$,绿色卡片的两面上分别写有 $5$ 和 $6$。现在把这些卡片放在桌子上,让每张卡片写有较大的数字的那面朝上显示出来。经计算,各卡片所显示的数字之和为 $56$。如果把所有卡片的正反面翻转一下,那么各卡片所显示的数字之和为 $31$。请问:黄色卡片有多少张?
★★★★
鸡兔同笼问题假设法正反面数字和卡片正反面型鸡兔同笼
答案
$5$ 张。
解题过程
假设只有黄色和绿色卡片(即把红色卡片也当作显示较大数字 $4$、$6$ 的同类来估),则较大数字之和应为 $3\times 20=60$,比实际多了 $60-56=4$。每把 $1$ 张黄色卡片或绿色卡片换成 $1$ 张红色卡片,较大数字之和就减少 $3-2=1$,则需要换 $4\div 1=4$(次),因此红色卡片有 $4\times 1=4$(张),黄色与绿色卡片共有 $20-4=16$(张)。此时较小数字之和为 $31-1\times 4=27$(其中红卡较小面为 $1$,$4$ 张共 $4$)。假设这 $16$ 张全部是黄色卡片,则较小数字之和应为 $1\times 16=16$,比实际少了 $27-16=11$。每把 $1$ 张黄色卡片换成 $1$ 张绿色卡片,较小数字之和就增加 $2-1=1$,则需要换 $11\div 1=11$(次)。因此绿色卡片有 $11\times 1=11$(张),黄色卡片有 $20-4-11=5$(张)。
方法:利用两面数字之和与两次显示之和的关系列式求黄卡张数。
6. 有蜘蛛、蜻蜓和蝉三种动物各若干只。蜘蛛有 $8$ 条腿但没有翅膀,蜻蜓有 $6$ 条腿和 $2$ 对翅膀,蝉有 $6$ 条腿和 $1$ 对翅膀。蜘蛛比蜻蜓多 $5$ 只,三种动物一共有 $182$ 条腿,$22$ 对翅膀。请问:三种动物各有多少只?
★★★★★★
鸡兔同笼问题假设法腿数与翅膀数三种对象腿与翅膀双量的鸡兔同笼
答案
蜘蛛 $10$ 只,蜻蜓 $5$ 只,蝉 $12$ 只。
解题过程
由翅膀数知 $2\times$蜻蜓$+1\times$蝉$=22$(对)。假设只有 $1$ 只蜻蜓,则蜘蛛有 $1+5=6$(只),蝉有 $22-1\times 2=20$(只)。那么一共有腿 $8\times 6+6\times 1+6\times 20=174$(条),比实际少了 $182-174=8$(条)。每增加 $1$ 只蜻蜓,蜘蛛也随着增加 $1$ 只,蝉则要减少 $2$ 只,于是总腿数增加 $8+6-6\times 2=2$(条),那么需要增加蜻蜓 $8\div 2=4$(只)。所以蜻蜓有 $1+4=5$(只),蜘蛛有 $5+5=10$(只),蝉有 $22-5\times 2=12$(只)。
方法:先用腿数关系求蜘蛛与蜻蜓,再用翅膀数关系求蝉的只数。
7. 一些奇异的动物在草坪上聚会,其中有独脚兽($1$ 个头、$1$ 只脚)、双头龙($2$ 个头、$2$ 只脚)、三脚猫($1$ 个头、$3$ 只脚)和四脚蛇($1$ 个头、$4$ 只脚)这四种动物。如果它们共有 $58$ 个头、$160$ 只脚,且四脚蛇的数量恰好是双头龙的 $2$ 倍,那么独脚兽有多少只?
★★★★★★
鸡兔同笼问题假设法倍数关系四种对象多种对象的头脚问题
答案
$7$ 只。
解题过程
由题意知,四脚蛇的数量恰好是双头龙的 $2$ 倍。因此,将 $2$ 只四脚蛇和 $1$ 只双头龙放在一起为一组,每组有 $4$ 个头,相当于 $4$ 只三脚猫(按头数对应)。假设全是三脚猫,那么共有头 $58$ 个,脚 $58\times 3=174$(只),比实际多了 $174-160=14$(只)脚。每把 $1$ 只三脚猫换成 $1$ 只独脚兽,脚就会少 $3-1=2$(只),则需要换 $14\div 2=7$(次),因此独脚兽有 $7\times 1=7$(只)。
方法:用倍数关系把四脚蛇与双头龙合并,再用假设法求独脚兽数。
8. 给四年级一班的小朋友分苹果,第一组每人 $3$ 个,第二组每人 $4$ 个,第三组每人 $5$ 个,第四组每人 $6$ 个。已知第二组和第三组共有 $19$ 个小朋友,第一组人数是第二组的 $2$ 倍,第三组和第四组人数相等,总共分出去 $201$ 个苹果。问:该班一共有多少个小朋友?
★★★★★★
鸡兔同笼问题和差倍关系整体代换多组和差倍综合问题
答案
$46$ 个。
解题过程
将第一组的人数减半,那么每人可以分得 $6$ 个苹果(总数不变),此时人数和第二组一样多。又知第三组和第四组人数相等、每人分 $6$ 个,所以“减半后的第一组”与第四组合在一起,相当于 $19$ 个人每人分 $6$ 个,共分 $6\times 19=114$(个)苹果。因此第二组和第三组共分了 $201-114=87$(个)苹果。假设这 $19$ 人全是第二组的,那么需要苹果 $19\times 4=76$(个),比实际少了 $87-76=11$(个)。每把第二组的 $1$ 人换成第三组的 $1$ 人,就要多 $5-4=1$(个)苹果,则需要换 $11\div 1=11$(次)。所以第三组有 $11\times 1=11$(人),第四组也有 $11$(人),第二组有 $19-11=8$(人),第一组有 $8\times 2=16$(人)。因此,该班一共有 $16+8+11+11=46$(个)小朋友。
方法:利用各组之间的差与倍数关系,逐步求出各组人数后求和。
第18讲 四则运算三
兴趣篇
1. 计算:$27+29+30+31+33$。
★
基准数法凑整求和连续数求和
答案
$150$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=(30-3)+(30-1)+30+(30+1)+(30+3)\\&=30\times 5\\&=150\end{aligned}$$。 方法二:$$\begin{aligned}\text{原式}&=(27+33)+(29+31)+30\\&=60+60+30\\&=150\end{aligned}$$。
方法:以 $30$ 为基准数,把各加数写成基准数加减一个小数,正负抵消后乘以个数。
2. 计算:$49+52+49+50+47+54+48+55$。
★
基准数法凑整求和基准数法求和
答案
$404$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=(50-1)+(50+2)+(50-1)+50+(50-3)+(50+4)+(50-2)+(50+5)\\&=50\times 8+(-1+2-1+0-3+4-2+5)\\&=400+4\\&=404\end{aligned}$$。
方法:以 $50$ 为基准数,统计各数与基准数的差再求和。
3. 计算:(1)$72\times 7\div 9$;(2)$900\div(9\times 4)$。
★
乘除混合运算运算顺序调整乘除混合简算
答案
(1)$56$;(2)$25$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=72\div 9\times 7\\&=8\times 7\\&=56\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=900\div 9\div 4\\&=100\div 4\\&=25\end{aligned}$$。
方法:调整乘除运算顺序,先做能整除的部分;除以一个积等于连续除。
4. 计算:$800\times 9\div 4\div 25$。
★
连续除法化为除以积凑整乘除混合简算
答案
$72$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=800\times 9\div(4\times 25)\\&=7200\div 100\\&=72\end{aligned}$$。
方法:把连续除以两个数合并为除以它们的积 $100$,便于凑整。
5. 计算:(1)$96+12\times 4$;(2)$84\times 7\div 14$。
★
乘除混合运算运算顺序调整乘除混合简算
答案
(1)$32$;(2)$42$。
解题过程
(1)方法一:$$\begin{aligned}\text{原式}&=96\times 4\div 12\\&=32\times 3\times 4\div 12\\&=32\end{aligned}$$(按题中竖式简算)。方法二:$$\begin{aligned}\text{原式}&=96\div 12\times 4\\&=8\times 4\\&=32\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=84\div 14\times 7\\&=6\times 7\\&=42\end{aligned}$$。另解:$$\begin{aligned}\text{原式}&=84\times(7\div 14)\\&=84\times\frac{1}{2}\\&=42\end{aligned}$$。
方法:调整乘除次序,优先做能整除的运算,使中间结果为整数。
6. 计算:(1)$26\times 7+26\times 3$;(2)$18\times 22-18\times 10$。
★★
乘法分配律乘法分配律简算
答案
(1)$260$;(2)$216$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=26\times(7+3)\\&=26\times 10\\&=260\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=18\times(22-10)\\&=18\times 12\\&=216\end{aligned}$$。
方法:逆用乘法分配律,把含相同因数的两项合并。
7. 计算:(1)$7\times 13+7\times 6+4\times 19$;(2)$17\times 12+9\times 17-21\times 7$。
★★
乘法分配律提取公因数乘法分配律简算
答案
(1)$209$;(2)$210$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=7\times(13+6)+4\times 19\\&=7\times 19+4\times 19\\&=(7+4)\times 19\\&=11\times 19\\&=209\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=17\times(12+9)-21\times 7\\&=17\times 21-21\times 7\\&=21\times(17-7)\\&=21\times 10\\&=210\end{aligned}$$。
方法:先在含相同因数的项内合并,再逆用分配律提取公因数。
8. 计算:(1)$11\times 5+11\times 7+22\times 4$;(2)$12\times 6+24\times 4-36\times 2$。
★★
乘法分配律拆数找公因数乘法分配律简算
答案
(1)$220$;(2)$96$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=11\times 5+11\times 7+11\times(2\times 4)\\&=11\times(5+7+2\times 4)\\&=11\times 20\\&=220\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=12\times 6+12\times(2\times 4)-12\times(3\times 2)\\&=12\times(6+2\times 4-3\times 2)\\&=12\times 8\\&=96\end{aligned}$$。
方法:把 $22$、$24$、$36$ 拆出公因数 $11$ 或 $12$,再逆用分配律。
9. 计算:$27\times 88+28\times 12$。
★★★
拆数凑整乘法分配律拆数凑整简算
答案
$2712$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=27\times 88+(27+1)\times 12\\&=27\times 88+27\times 12+12\\&=27\times(88+12)+12\\&=27\times 100+12\\&=2712\end{aligned}$$。
方法:把 $28$ 拆成 $27+1$,凑出公因数 $27$ 与整百数 $100$。
10. 计算:(1)$[3+(11-9)\times 9]\div 7$;(2)$21+63\div[9-(17-3\times 5)]$。
★★
带括号的四则混合运算运算顺序带中括号混合运算
答案
(1)$3$;(2)$30$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=[3+2\times 9]\div 7\\&=[3+18]\div 7\\&=21\div 7\\&=3\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=21+63\div[9-(17-15)]\\&=21+63\div[9-2]\\&=21+63\div 7\\&=21+9\\&=30\end{aligned}$$。
方法:先算小括号、再中括号,最后乘除加减,逐层化简。
拓展篇
1. 计算:(1)$91+85+87+106+115+94+113+101$;(2)$123+119\times 2+121\times 3+120\times 4$。
★★
基准数法乘法分配律基准数法求和
答案
(1)$792$;(2)$1204$。
解题过程
(1)以 $90$、$100$ 为基准:$$\begin{aligned}\text{原式}&=90\times 4+100\times 4+1-5-3+4+6+15+13+1\\&=360+400+32\\&=792\end{aligned}$$。 (2)以 $120$ 为基准:$$\begin{aligned}\text{原式}&=120+3+(120-1)\times 2+(120+1)\times 3+120\times 4\\&=120\times(1+2+3+4)+3-2+3\\&=120\times 10+4\\&=1204\end{aligned}$$。
方法:选取接近的整数作基准,统计各数与基准之差再求和。
2. 计算:(1)$(1231+2312+3123)\div 6$;(2)$(12+23+34+45+56+61)\div 7$。
★★
按数位求和拆数求和数位规律求和
答案
(1)$1111$;(2)$33$。
解题过程
(1)括号里的 $3$ 个四位数的个、十、百、千位上的数字都是 $1$、$2$、$3$ 各 $3$ 个,所以这 $3$ 个四位数的和的个、十、百、千位上的数字都应是 $1+2+3=6$,即 $3$ 个数的总和是 $6666$,$$\begin{aligned}\text{原式}&=6666\div 6\\&=1111\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=[(10+20)+(30+40+50+60)+(2+3+4+5+6+1)]\div 7\\&=(210+21)\div 7\\&=210\div 7+21\div 7\\&=30+3\\&=33\end{aligned}$$。
方法:(1)观察各数位上数字组成相同,直接得总和;(2)按整十数与个位数拆分求和。
3. 计算:(1)$34\times 77+34\times 23$;(2)$42\times 37-42\times 17$;(3)$28\times 32-28\times 17+28\times 84$。
★★
乘法分配律提取公因数拆数凑整乘法分配律简算
答案
(1)$3400$;(2)$840$;(3)$2772$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=34\times(77+23)\\&=34\times 100\\&=3400\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=42\times(37-17)\\&=42\times 20\\&=840\end{aligned}$$。 (3)$$\begin{aligned}\text{原式}&=28\times(32-17+84)\\&=28\times 99\\&=28\times(100-1)\\&=2800-28\\&=2772\end{aligned}$$。
方法:逆用乘法分配律提取公因数,把括号内凑成整百数或便于计算的数。
4. 计算:(1)$26\times 14+26\times 8+22\times 4$;(2)$132\times 31+18\times 24-7\times 132$。
★★
乘法分配律提取公因数拆数找公因数乘法分配律简算
答案
(1)$660$;(2)$3600$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=26\times(14+8)+22\times 4\\&=26\times 22+22\times 4\\&=22\times(26+4)\\&=22\times 30\\&=660\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=132\times(31-7)+18\times 24\\&=132\times 24+18\times 24\\&=(132+18)\times 24\\&=150\times 24\\&=3600\end{aligned}$$。
方法:把含相同因数的项合并,再逆用分配律提取公因数后凑整。
5. 计算:(1)$92\times 49+108\times 51+92\times 51+49\times 108$;(2)$127\times 42-58\times 38+74\times 58-42\times 91$。
★★★
乘法分配律重新分组提取公因数乘法分配律综合简算
答案
(1)$20000$;(2)$3600$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=92\times 49+49\times 108+108\times 51+92\times 51\\&=49\times(92+108)+51\times(108+92)\\&=49\times 200+51\times 200\\&=(49+51)\times 200\\&=100\times 200\\&=20000\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=42\times(127-91)-58\times(38-74)\\&=42\times 36+58\times 36\\&=(42+58)\times 36\\&=100\times 36\\&=3600\end{aligned}$$。
方法:把含相同因数的项重新配对分组,两次逆用分配律提取公因数凑成整百。
6. 计算:(1)$11\times 13+22\times 8+33\times 7$;(2)$123\times 36+246\times 17+3690$。
★★★
拆数找公因数乘法分配律拆数提公因数简算
答案
(1)$550$;(2)$12300$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=11\times 13+11\times 2\times 8+11\times 3\times 7\\&=11\times(13+2\times 8+3\times 7)\\&=11\times(13+16+21)\\&=11\times 50\\&=550\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=123\times 36+123\times 2\times 17+123\times 30\\&=123\times(36+2\times 17+30)\\&=123\times(36+34+30)\\&=123\times 100\\&=12300\end{aligned}$$。
方法:把 $22$、$33$、$246$、$3690$ 拆成公因数 $11$ 或 $123$ 的倍数,再逆用分配律凑整。
7. 计算:$126\times 3+12\times 125-124\times 7$。
★★★
拆数找公因数乘法分配律凑整拆数提公因数简算
答案
$1010$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=(125+1)\times 3+12\times 125-(125-1)\times 7\\&=125\times 3+3+12\times 125-125\times 7+7\\&=125\times(3+12-7)+10\\&=125\times 8+10\\&=1000+10\\&=1010\end{aligned}$$。
方法:把 $126$、$124$ 都拆成 $125\pm 1$,凑出公因数 $125$,剩余常数另算。
8. 计算:(1)$88\times 35-87\times 23-86\times 12$;(2)$121\times 6+120\times 5+119\times 3-118\times 14$。
★★★
基准数法拆数找公因数乘法分配律基准数法简算
答案
(1)$47$;(2)$31$。
解题过程
(1)方法一:$$\begin{aligned}\text{原式}&=88\times 35-87\times 23-87\times 12+12\\&=88\times 35-87\times(23+12)+12\\&=88\times 35-87\times 35+12\\&=(88-87)\times 35+12\\&=35+12\\&=47\end{aligned}$$。方法二:以 $87$ 为基准,$$\begin{aligned}\text{原式}&=(87+1)\times 35-87\times 23-(87-1)\times 12\\&=87\times(35-23-12)+35+12\\&=0+47\\&=47\end{aligned}$$。 (2)以 $120$ 为基准:$$\begin{aligned}\text{原式}&=(120+1)\times 6+120\times 5+(120-1)\times 3-(120-2)\times 14\\&=120\times(6+5+3-14)+6-3+28\\&=0+31\\&=31\end{aligned}$$。
方法:选基准数把各因数拆成基准数加减小数,使含基准数的项凑成 $0$,只剩常数。
9. 计算:$11\times 22+22\times 33+33\times 44+44\times 55+55\times 66$。
★★★
提取公因数拆数乘法分配律提公因数求和
答案
$8470$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=11\times 11\times 1\times 2+11\times 11\times 2\times 3+11\times 11\times 3\times 4+11\times 11\times 4\times 5+11\times 11\times 5\times 6\\&=11\times 11\times(1\times 2+2\times 3+3\times 4+4\times 5+5\times 6)\\&=11\times 11\times(2+6+12+20+30)\\&=11\times 11\times 70\\&=8470\end{aligned}$$。
方法:把每个乘积拆出公因数 $11\times 11$,括号内再逐项求和。
10. 计算:(1)$399\div 7+91\div 7$;(2)$25\div 4+25\div 6+35\div 4+35\div 6$。
★★
除法分配律提取公约数除法分配律简算
答案
(1)$70$;(2)$25$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(399+91)\div 7\\&=490\div 7\\&=70\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=(25+35)\div 4+(25+35)\div 6\\&=60\div 4+60\div 6\\&=15+10\\&=25\end{aligned}$$。
方法:同一除数的项先把被除数相加再除;按除数相同分组合并。
11. 计算:(1)$39\div 7+62\div 14$;(2)$78\div 17+83\div 34+202\div 68$。
★★
除法分配律通分母(统一除数)除法分配律简算
答案
(1)$10$;(2)$10$。
解题过程
(1)方法一:$$\begin{aligned}\text{原式}&=39\div 7+31\div 7\\&=(39+31)\div 7\\&=70\div 7\\&=10\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=312\div 68+166\div 68+202\div 68\\&=(312+166+202)\div 68\\&=680\div 68\\&=10\end{aligned}$$。
方法:把各除式化成同一除数,再把被除数相加后一次相除。
12. 计算:(1)$75\div[9\times 6-3\times(13+4)]$;(2)$12\times[34\times 2+(34+5)\times 8]+34\times 80$。
★★★
带中括号混合运算乘法分配律运算顺序
答案
(1)$25$;(2)$7280$。
解题过程
(1)$$\begin{aligned}\text{原式}&=75\div[54-3\times 17]\\&=75\div[54-51]\\&=75\div 3\\&=25\end{aligned}$$。 (2)$$\begin{aligned}\text{原式}&=12\times[34\times 2+34\times 8+5\times 8]+34\times 80\\&=12\times 34\times 10+12\times 40+34\times 80\\&=34\times 120+34\times 80+480\\&=34\times(120+80)+480\\&=34\times 200+480\\&=6800+480\\&=7280\end{aligned}$$。
方法:逐层算括号;对含相同因数的项逆用分配律提取后凑整。
13. 图 18-1 中已经填好 $5$ 个自然数,其余 $6$ 个空格中所填的数分别等于它最上面的自然数与它最左侧的自然数的乘积,比如 $\triangle$ 所在的位子就应该填 $23\times 11$ 的乘积,$\bigstar$ 所在的位子就应该填 $27\times 19$ 的乘积。按这种方法将表格填满,这张表格中所有数的总和是多少?
★★★
乘法分配律数表求和提取公因数乘法表数阵求和
答案
$2479$。
解题过程
根据题意,$$\begin{aligned}\text{总和}&=11\times(23+27+29)+19\times(23+27+29)+11+19+(23+27+29)\\&=(23+27+29)\times(11+19+1)+(11+19)-1\\&=80\times 31-1\\&=2480-1\\&=2479\end{aligned}$$。
方法:把表中各乘积按行、列分别提取公因数求和,再加上原有的边上数字。
14. 在图 18-2 的 $30$ 个格子中各填一个数,其中最上面一行和最左面一列中的数已经填好。其余各格中所填的数等于同一行最左面的数与同一列最上面的数之和(例如 $a=14+17=31$)。请问:这 $30$ 个数的总和等于多少?
★★★★
数表求和乘法分配律等差数列求和加法表数阵求和
答案
$745$。
解题过程
由题意,每个格子中的数都是同一列最上面的数与同一行最左面的数之和,可把每个数拆成“前部(列首数)+后部(行首数)”两部分分别求和(把左上角的 $10$ 换成 $0$,最后再加上 $10$)。前部之和:每列分别为 $5\times 0$、$5\times 11$、$5\times 13$、$5\times 15$、$5\times 17$、$5\times 19$;后部之和:每行分别为 $6\times 0$、$6\times 12$、$6\times 14$、$6\times 16$、$6\times 18$。从而 $30$ 个数的$$\begin{aligned}\text{总和}&=5\times(11+13+15+17+19)+6\times(12+14+16+18)+10\\&=5\times 75+6\times 60+10\\&=375+360+10\\&=745\end{aligned}$$。
方法:将每格拆为“行首数+列首数”,按行、列分别累加,用分配律提取公因数。
超越篇
1. 计算:$76+137+80+139+74+143+83+137+84+87+137+78+75+142$。
★★★★
基准数法分组求和双基准数求和
答案
$1472$。
解题过程
把各数按两个基准数 $80$ 与 $140$ 归类:原式 $=80+80+80+84+87+78+75+137+139+143+137+137+142=(80\times 4-4-6-3+4-2-5)+(140\times 6-3-1+3-3-3+2)=(320-16)+(840-5)=640-3+840-5$(按题中过程整理)$=1480-8=1472$。
方法:把数据按接近 $80$ 与 $140$ 两个基准数分成两组,分别用基准数法求和。
2. 计算:$[(83+33)\times 13+66]\times 2+83\times 24$。
★★★★
乘法分配律重新分组提取公因数分配律重组简算
答案
$5140$。
解题过程
原式 $=(83+33)\times 13\times 2+66\times 2+83\times 24=83\times 13\times 2+33\times 13\times 2+66\times 2+83\times 24=83\times 13\times 2+83\times 24+33\times 13\times 2+66\times 2=83\times(26+24)+66\times(13+2)=83\times 50+66\times 15$(按题中过程整理)$=4150+990=5140$。
方法:展开中括号后,把含相同因数的项重新分组,逆用分配律提取公因数。
3. 计算:$787\times 53+213\times 71+187\times 18$。
★★★★
拆数乘法分配律提取公因数拆数提公因数简算
答案
$60200$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=787\times 53+213\times(53+18)+187\times 18\\&=53\times(787+213)+18\times(213+187)\\&=53\times 1000+18\times 400\\&=53000+7200\\&=60200\end{aligned}$$。
方法:把 $71$ 拆成 $53+18$,使含 $53$、含 $18$ 的项分别凑出整千、整百。
4. 计算:$13\times 125-25\times 27+75\times 21+175\times 3$。
★★★★
拆数找公因数乘法分配律拆数提公因数简算
答案
$3050$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=13\times 25\times 5-25\times 27+25\times 3\times 21+25\times 7\times 3\\&=25\times(13\times 5-27+3\times 21+7\times 3)\\&=25\times(65-27+63+21)\\&=25\times 122\\&=25\times(100+22)\\&=2500+550\\&=3050\end{aligned}$$。
方法:把各乘积都拆出公因数 $25$,括号内合并后再乘 $25$。
5. 计算:$12\times 29\times 13+31\times 11\times 17-12\times 13\times 18-11\times 17\times 19$。
★★★★
乘法分配律重新分组提取公因数三因数乘积重组简算
答案
$3960$。
解题过程
$$\begin{aligned}\text{原式}&=(12\times 29\times 13-12\times 13\times 18)+(31\times 11\times 17-11\times 17\times 19)\\&=12\times 13\times(29-18)+11\times 17\times(31-19)\\&=12\times 13\times 11+11\times 17\times 12\\&=11\times 12\times(13+17)\\&=11\times 12\times 30\\&=3960\end{aligned}$$。
方法:把含相同两个因数的项配对,逐次逆用分配律提取公因数。
6. 桌子上有 $16$ 张纸,每张纸的正面用红色铅笔任意写上 $1$、$3$、$5$、$7$ 中的某个数字,在反面用蓝色铅笔写 $2$、$4$、$6$、$8$ 中的某个数字。其中任意两张纸上所写的红色数和蓝色数不会都相同。现在把每张纸上的红、蓝两个整数相乘,求这 $16$ 个乘积的和。
★★★★
抽屉原理(计数)乘法分配律枚举求和组合计数与分配律求和
答案
$320$。
解题过程
因为背面的数字不能相同,所以背面的数字只能有 $4$ 种情况,所以最多只能有 $4$ 张正面写 $1$ 的纸。同理,正面写 $3$、$5$、$7$ 的纸也是最多只有 $4$ 张,一共有 $16$ 张纸,每张都满足条件,那情况就应该是:有 $4$ 张正面写 $1$ 的纸,其背面分别是 $2$、$4$、$6$、$8$;有 $4$ 张正面写 $3$ 的纸,其背面分别是 $2$、$4$、$6$、$8$;有 $4$ 张正面写 $5$ 的纸,其背面分别是 $2$、$4$、$6$、$8$;有 $4$ 张正面写 $7$ 的纸,其背面分别是 $2$、$4$、$6$、$8$。$$\begin{aligned}\text{和}&=1\times(2+4+6+8)+3\times(2+4+6+8)+5\times(2+4+6+8)+7\times(2+4+6+8)\\&=(2+4+6+8)\times(1+3+5+7)\\&=20\times 16\\&=320\end{aligned}$$。
方法:先确定 $16$ 张纸的正、反面组合唯一,再用乘法分配律把所有乘积之和提取因数求出。
7. 桌上放有 $10$ 张卡片,卡片背面分别写了 $10$ 个数:$61$、$61$、$62$、$63$、$64$、$65$、$65$、$65$、$68$、$68$。萱萱从中挑出了 $6$ 张卡片,计算出这 $6$ 张卡片背面写的数的和为 $394$,然后萱萱将卡片放回。接着卡莉娅从中挑出了 $4$ 张卡片,计算出这 $4$ 张卡片背面写的数的和为 $257$,而且她们挑出的卡片中恰有 $2$ 张是相同的。那么卡莉娅挑出的卡片背面写的 $4$ 个数分别是多少?
★★★★
个位数字分析枚举与逻辑推理和的拆分数字推理与枚举
答案
卡莉娅挑出的 $4$ 张卡片分别是 $62$、$63$、$64$、$68$。
解题过程
$10$ 个数都是六十多,故萱萱挑出的 $6$ 张卡片之和等于 $360$ 加上这 $6$ 个数的个位数字之和,即个位数字之和为 $394-360=34$。从中选出最大的 $6$ 个数,其个位数字之和是 $8+8+5+5+5+4=35$,与 $34$ 只差 $1$,则把其中的 $4$ 换成 $3$ 就满足萱萱的条件,由此确定萱萱挑出的 $6$ 张卡片的个位数字为 $8$、$8$、$5$、$5$、$5$、$3$。同理,卡莉娅挑出的 $4$ 个数的个位数字之和是 $257-240=17$;又卡莉娅有 $2$ 张卡片与萱萱相同,这 $2$ 张要从上面 $6$ 张中选出,且与萱萱相同的那两张卡片个位数字之和不能小于 $11$、也不能大于 $15$,只能是 $8$ 和 $3$ 满足条件。所以卡莉娅的 $4$ 张卡片分别是 $62$、$63$、$64$、$68$。
方法:通过个位数字之和与给定和作比较,逐步缩小可能,结合“恰有 2 张相同”的条件推断结果。
8. 爱思考的墨莉设计了一个游戏,这个游戏用任意两个转盘组成(图 18-3)。玩游戏时,记下箭头指向的两个数的乘积。墨莉和萱萱各玩了 $5$ 次,得到 $10$ 个乘积,已知这 $10$ 个乘积里只有一对是相同的,那么这对相同的乘积是多少?
★★★★
组合计数乘法分配律逻辑推理转盘乘积计数与推理
答案
这对相同的乘积是 $27$。
解题过程
两个转盘上的数分别为 $\{2,3,4\}$ 与 $\{7,8,9\}$,两个箭头各指向一个数。由题意,两个转盘共可得 $3\times 3=9$(种)不同的乘积组合,它们的总和是$$\begin{aligned}(2+3+4)\times(7+8+9)&=9\times 24\\&=216\end{aligned}$$。两人共玩 $5+5=10$ 次,得到 $10$ 个乘积,但不同的组合只有 $9$ 种,由抽屉原理至少有一对乘积相同,又题目说恰好只有一对相同,故这 $10$ 个乘积恰好是全部 $9$ 种乘积外加一个重复的乘积。她们两人 $10$ 组乘积的总和为 $110+133=243$,比全部 $9$ 种乘积之和 $216$ 多 $243-216=27$,多出的部分正是那个重复出现的乘积,因此这对相同的乘积是 $27$。
方法:先算出两个转盘所有可能的乘积组合,结合“仅一对乘积相同”的条件确定相同乘积。
第19讲 间隔与阵列
兴趣篇
1. 在长为 $10$ 米的小桥一侧每隔 $1$ 米插一面彩旗,小桥两端都要有彩旗。一共需要多少面彩旗?
★
植树问题(两端都种)间隔数与棵数的关系两端都种的植树问题
答案
$11$ 面。
解题过程
小桥全长 $10$ 米,相邻两面彩旗的间隔都是 $1$ 米,则共有 $10\div 1=10$(个)间隔。两端都有彩旗,则彩旗面数 $=$ 间隔数 $+1$,所以一共需要 $11$ 面彩旗。
方法:先算间隔数,再用“棵数(旗数)= 间隔数 + 1”。
2. $10$ 名学生从左至右站成一排,相邻两名学生的间隔都是 $1$ 米。请问:排头和排尾的距离是多少米?
★
间隔数 = 人数 − 1排队问题排队间隔问题
答案
$9$ 米。
解题过程
根据题意,有 $10-1=9$(个)间隔,每个间隔都是 $1$ 米,所以排头和排尾的距离是 $9$ 米。
方法:用“间隔数 = 人数 − 1”求出间隔个数,再乘每个间隔长。
3. 社区门口有一条长为 $100$ 米的马路,现在要在这条马路的一侧种树,每隔 $10$ 米种一棵,而且马路的两端都要种。一共需要种多少棵树?
★
植树问题(两端都种)间隔数与棵数的关系两端都种的植树问题
答案
$11$ 棵。
解题过程
马路全长 $100$ 米,相邻两棵树的间隔是 $10$ 米,则有 $100\div 10=10$(个)间隔。两端都种树,棵数 $=$ 间隔数 $+1$,所以一共需要种 $11$ 棵树。
方法:先算间隔数 = 总长 ÷ 间距,再用“棵数 = 间隔数 + 1”。
4. 学校门前有条长 $100$ 米的马路,马路两侧一共种了 $42$ 棵树,每侧相邻两棵树之间的距离都相等,而且马路的两端都种了。请问:相邻两棵树之间的距离是多大?
★
植树问题(两端都种)两侧种树间隔数与棵数的关系已知棵数求间距
答案
$5$ 米。
解题过程
马路每侧有 $42\div 2=21$(棵)树,两端都种树,棵数 $=$ 间隔数 $+1$,所以每侧的间隔数为 $21-1=20$(个)。也就是说,$100$ 米被平均分成了 $20$ 段,每段长度等于 $100\div 20=5$(米),这就是相邻两树的间距。
方法:先求每侧棵数,再由“间隔数 = 棵数 − 1”得段数,最后用总长除以段数。
5. 萱萱上楼,从第一层走到第三层需要上 $36$ 级台阶,如果各层楼之间的台阶数相同,那么萱萱从第一层走到第六层一共需要上多少级台阶?
★★
爬楼梯问题段数 = 楼层数 − 1爬楼梯/上台阶问题
答案
$90$ 级。
解题过程
走到第三层正好走了 $3-1=2$(段)台阶,这两段台阶共有 $36$ 级,所以每段台阶共有 $36\div 2=18$(级)。同理,从第一层走到第六层需要走 $6-1=5$(段)台阶,因此,共走 $18\times 5=90$(级)。
方法:用“段数 = 楼层数 − 1”求每段台阶数,再乘新的段数。
6. 学校组织军训,教官让男生站一排,女生站一排,请问:(1)萱萱和女生站成一排,她发现自己的左侧有 $7$ 人,右侧有 $8$ 人,女生一共有多少人?(2)墨莫和男生站成一排,他发现自己是左起第 $7$ 个,右起第 $9$ 个,男生一共有多少人?(3)小高也在男生队伍里,他是左起第 $4$ 个,他的右侧应该有几人?他应该是右起第几人?
★★
排队中的位置与人数左右计数的重叠与遗漏排队报数求总数/位置
答案
(1)$16$ 人;(2)$15$ 人;(3)$11$ 人,右起第 $12$ 人。
解题过程
(1)$8+7=15$(人),漏算了萱萱,所以女生队伍总人数应该是 $15+1=16$(人)。 (2)$7+9=16$(人),把墨莫多算了一次,所以男生队伍总人数应该是 $16-1=15$(人)。 (3)男生队伍共有 $15$ 人,小高是左边数起第 $4$ 个,所以他右侧应该有 $15-4=11$(人);如果从右往左数,他应该是第 $11+1=12$(人)。
方法:注意自身是否被重复计数或遗漏:两侧人数相加后 +1(遗漏)或 −1(重复)。
7. 学校运动会闭幕式结束后,班长萱萱让全班同学站成一行清点人数(她自己并不在队伍中)。她从左往右数,发现墨莫是第 $25$ 个;然后她又从右往左数,发现小高正好是第 $29$ 个。如果队伍里一共有 $31$ 个人,那么墨莫和小高之间有几个人?
★★
两次计数的重叠排队问题两端报数求中间人数
答案
$21$ 人。
解题过程
$29+25=54$(个)人,比 $31$ 个人多 $54-31=23$(个)人,说明有些人被数重了,数重的人中包括墨莫、小高,还包括墨莫与小高之间的人。所以墨莫、小高之间有 $23-2=21$(人)。
方法:两次计数之和超出总人数的部分即为重叠人数,再减去两个端点得中间人数。
8. 学校有一个圆形水池,水池的周长为 $40$ 米。如果绕着水池每隔 $4$ 米种一棵树,一共要种几棵树?
★★
环形植树问题环形上棵数 = 间隔数环形/封闭路线植树
答案
$10$ 棵。
解题过程
每个间隔的长度是 $4$ 米,水池周长为 $40$ 米,所以一共有 $40\div 4=10$(个)间隔。从示意图上可以发现,环形上棵数和间隔数一样,所以 $10$ 个间隔正好要种 $10$ 棵树。
方法:环线上首尾相接,棵数等于间隔数 = 周长 ÷ 间距。
9. $50$ 个男生沿着 $300$ 米的跑道站成一圈,并且相邻两人之间的距离都相等。现在,每相邻两个男生之间又加入了两个女生,相邻两人之间的距离还是相等。请问:一共加入了多少个女生?加入女生后,相邻两人之间的距离又是多少米?
★★
环形植树问题间隔的细分环形插入加密问题
答案
加入 $100$ 个女生;加入后相邻两人之间的距离是 $2$ 米。
解题过程
跑道是环形,$50$ 个男生有 $50$ 个间隔。每个间隔加入 $2$ 个女生,所以女生一共加入 $50\times 2=100$(个)。原来每个间隔的长度为 $300\div 50=6$(米),加入女生后每个间隔被平均分成 $3$ 个新间隔,则新间隔的长度为 $6\div 3=2$(米),所以相邻两人之间的距离是 $2$ 米。
方法:环形上间隔数 = 人数;每个间隔插入若干人后被等分,新间距 = 原间距 ÷ 段数。
10. 有 $100$ 人站成一个实心方阵,那么这个方阵的最外层共有多少人?从外向里算起的第二层有多少人?从里向外算起的第三层有多少人?
★★
实心方阵方阵每层人数相邻层差 8实心方阵分层计数
答案
最外层 $36$ 人;从外向里第二层 $28$ 人;从里向外第三层 $20$ 人。
解题过程
这是一个 $10\times 10$ 的方阵,最外面一层正好每边 $10$ 人,一共有$$\begin{aligned}10\times 4-4&=40-4\\&=36\end{aligned}$$(人)(四个角各被算两次,要减去 $4$)。 从外向里第二层是 $8\times 8$ 的方阵的最外层,每边比外层少 $2$ 人,所以四条边一共少了 $8$ 人,总人数等于 $36-8=28$(人)。 由于 $10\times 10$ 是偶阵,则最里层是 $2\times 2$ 的方阵,正好 $4$ 人;再往外数一层,每层人数应加 $8$ 人,再往外一层再加 $8$ 人。所以从里往外算起的第三层人数为 $4+8+8=20$(人)。
方法:用“每边 ×4 − 4”求每层人数;相邻两层人数相差 8,由里向外或由外向里逐层加减。
拓展篇
1. 王老师想做一张木凳,他先把一根木头锯成 $4$ 段,用了 $12$ 分钟。如果要把另一根木头锯成 $8$ 段,需要几分钟?(假设王老师每锯断一次所花的时间相同)
★★
锯木头问题锯的次数 = 段数 − 1锯木头/分段问题
答案
$28$ 分钟。
解题过程
把一根木头锯成 $4$ 段要锯 $3$ 次,每锯一次用 $12\div 3=4$(分)。同理,把一根木头锯成 $8$ 段要锯 $7$ 次,总共需要 $7\times 4=28$(分)。
方法:用“锯的次数 = 段数 − 1”求每次用时,再乘新的锯次。
2. 小高和墨莫去王老师家玩,王老师住在 $15$ 层,两人同时从一楼往上走,速度都保持不变,当小高走到第 $3$ 层的时候,墨莫恰好走到了第 $5$ 层。请问:当墨莫走到王老师家的时候,小高走到了第几层?
★★
爬楼梯问题段数 = 楼层数 − 1速度比爬楼梯速度比问题
答案
第 $8$ 层。
解题过程
小高走到第 $3$ 层时走了 $2$ 段楼梯,墨莫走到第 $5$ 层时走了 $5-1=4$(段)。显然,墨莫的速度是小高的 $2$ 倍。当墨莫走到王老师家($15$ 层)时,一共走了 $14$ 段楼梯,那么小高就走了 $14\div 2=7$(段),走了 $7$ 段楼梯正好走到第 $7+1=8$(层)。
方法:用段数(楼层数 − 1)比较两人走的段数得到速度比,再按比例求小高所走段数及楼层。
3. 有一块三角形土地,三条边的长度分别为 $120$ 米、$150$ 米、$80$ 米,如果在边界上每隔 $10$ 米种一棵树,三角形的每个顶点都必须种,一共要种多少棵树?
★★
封闭折线植树问题顶点重复计数多边形边界植树问题
答案
$35$ 棵。
解题过程
由题意,两棵树的间隔是 $10$ 米,那么 $120$ 米长的边上要种 $120\div 10+1=13$(棵),$150$ 米长的边上要种 $150\div 10+1=16$(棵),$80$ 米长的边上要种 $80\div 10+1=9$(棵)。三者相加共有 $13+16+9=38$(棵)。但这样计算有重复,由于三角形的每个顶点也是相邻两条边的端点,所以三个顶点处的树各被计算了两次,多算了 $3$ 棵。因此一共要种 $38-3=35$(棵)。
方法:先按每条边“段数 + 1”分别算棵数求和,再减去每个顶点被重复计算的次数。
4. 体育课上老师让 $42$ 个同学站成一行,卡莉娅发现有一半人站在她的左边;萱萱发现自己是从右往左数的第 $12$ 个。卡莉娅和萱萱之间有多少个同学?
★★
排队中的位置与人数正数与倒数位置转换排队求两人之间人数
答案
$8$ 人。
解题过程
卡莉娅左边有 $42\div 2=21$(人),因此卡莉娅是左起第 $22$ 个,萱萱是右起第 $12$ 个(即左起第 $42-12+1=31$ 个)。因此卡莉娅和萱萱之间的人数 $=42-22-12=8$(人)。
方法:把两人位置都换成从同一端的序号,用“总数 − 左段 − 右段”求中间人数。
5. 班里一共有 $42$ 名学生,站成一圈做游戏。现在从小高开始数,请问:(1)如果墨莫是顺时针数第 $26$ 个,萱萱是顺时针数第 $17$ 个,墨莫与萱萱之间有几名同学?(2)如果墨莫是顺时针数第 $22$ 个,萱萱是逆时针数第 $13$ 个,墨莫与萱萱之间有几名同学?(3)如果墨莫是顺时针数第 $27$ 个,萱萱是逆时针数第 $31$ 个,墨莫与萱萱之间有几名同学?
★★
环形排队计数顺时针/逆时针编号转换重叠计数环形排队求间隔人数
答案
(1)$8$ 名;(2)$8$ 名;(3)$13$ 名。
解题过程
(1)墨莫顺时针第 $26$ 个,萱萱顺时针第 $17$ 个,都从小高数起,所以墨莫与萱萱之间共有 $26-17-1=8$(名)同学。 (2)萱萱位于逆时针第 $13$ 个,墨莫是顺时针第 $22$ 个,从萱萱开始顺时针数到墨莫共有 $22+13-1=34$(名)同学。依据下图所示,得墨莫和萱萱之间共有 $42-34=8$(名)同学。 (3)萱萱是逆时针数第 $31$ 个,墨莫是顺时针第 $27$ 个,$31+27=58$,比 $42$ 名还多,说明有重叠。一共有 $58-42=16$(名)同学重叠。这 $16$ 个数重的人,既包含小高、墨莫、萱萱,还包含墨莫与萱萱之间的所有人。所以墨莫与萱萱之间共有 $16-3=13$(名)同学。
方法:统一编号方向后用差或和判断两人之间的人数,注意环形上的重叠部分。
6. 一整块大豆腐长 $40$ 厘米,宽 $20$ 厘米,厨师准备把它切成一些长 $5$ 厘米,宽 $4$ 厘米的小块,而且每次只能沿着直线切。如果不允许移动豆腐的位置,那么厨师至少要切几次?
★★
切割中刀数与段数的关系网格分割方案比较切割/分块问题
答案
$11$ 次。
解题过程
小块豆腐的长为 $5$ 厘米,宽为 $4$ 厘米。大豆腐的长 $40$ 厘米与宽 $20$ 厘米都要被切成若干 $5$ 厘米与 $4$ 厘米,因此有两种切法。 切法一:$40$ 厘米方向切成 $5$ 厘米,一共 $40\div 5=8$(段),切 $8-1=7$(次);$20$ 厘米方向切成 $4$ 厘米,一共 $20\div 4=5$(段),切 $5-1=4$(次)。共 $7+4=11$(次)。 切法二:$40$ 厘米方向切成 $4$ 厘米,一共 $40\div 4=10$(段),切 $10-1=9$(次);$20$ 厘米方向切成 $5$ 厘米,一共 $20\div 5=4$(段),切 $4-1=3$(次)。共 $9+3=12$(次)。 比较两种切法,切法一所切次数较少,所以至少需要切 $11$ 次。
方法:每个方向分成若干段需切“段数 − 1”刀,比较两种长宽对应方式取最少。
7. 若干名同学站成一个 $15\times 15$ 的实心方阵。请问:最外层一共有多少名同学?这个方阵一共有多少层?从里向外算起的第七层有多少名同学?
★★
实心方阵分层相邻层每边差 2层数计算实心方阵分层计数
答案
最外层 $56$ 名;共 $8$ 层;从里向外第七层 $48$ 名。
解题过程
最外层一共有 $15\times 4-4=56$(名)同学。最外层每边 $15$ 名,由于相邻两层每边差 $2$ 名,所以往里数各层依次是 $13$ 名、$11$ 名、$9$ 名、$7$ 名、$5$ 名、$3$ 名、$1$ 名,共 $8$ 层。从里往外数第七层,就是从外往里数第二层,紧挨着最外层,每边 $13$ 名,所以一共有 $13\times 4-4=48$(名)同学。
方法:每层用“每边 ×4 − 4”计数;奇数方阵各层每边依次减 2 直到最里层为 1。
8. 一个实心方阵,最外层一共有 $20$ 人。请问:(1)最外层每边有多少人?这个方阵一共有多少人?(2)如果要组成一个更大的方阵,至少需要增加多少人?(3)如果给这个方阵最外面再增加一层,那么需要增加多少人?
★★
实心方阵每边人数与每层人数相邻层差 8方阵扩充问题
答案
(1)每边 $6$ 人,共 $36$ 人;(2)至少增加 $13$ 人;(3)需增加 $28$ 人。
解题过程
(1)最外层每条边人数为 $(20+4)\div 4=6$(人)。$6\times 6$ 的方阵总人数为 $6\times 6=36$(人)。 (2)现在的方阵为 $6\times 6$ 方阵,要增大一些,即变成 $7\times 7$ 方阵。需要增加的人数为 $7\times 7-6\times 6=13$(人)。 (3)增加的一层的人数要比原本最外层的人数多 $8$,也就是 $20+8=28$(人)。
方法:用“最外层 = 每边 ×4 − 4”反求每边;扩大方阵的增量为相邻平方数之差,加外层的增量比原外层多 8。
9. 一个实心方阵,最外层共有 $44$ 人。请问:(1)这个方阵共有多少人?(2)要让这个方阵减少一行一列,一共要减少多少人?
★★
实心方阵L 形(拐角)计数每边人数反求方阵缩减问题
答案
(1)$144$ 人;(2)减少 $23$ 人。
解题过程
(1)最外层每边的人数为 $(44+4)\div 4=12$(人),$12\times 12$ 的方阵总人数为 $12\times 12=144$(人)。 (2)如果要减少一行一列,就是去掉一个 L 形。在计算 L 形人数的时候,如果用 $12\times 2=24$ 来算就多算了,多算的就是 L 形拐角处的那个人。因此,一共要减少 $24-1=23$(人)。
方法:用“最外层 = 每边 ×4 − 4”反求每边;减一行一列是去掉 L 形,人数为“每边 ×2 − 1”。
10. 红领巾小学三年级有 $120$ 个学生,他们排成一个三层的空心方阵。请问:(1)这个方阵最外层每边有多少个学生?(2)如果在外面加一层,变成一个四层的空心方阵,应该增加几个学生?(3)如果在内部再加一层,变成一个五层的空心方阵,还需要再增加几个学生?
★★
空心方阵相邻层总数差 8等差数列空心方阵分层问题
答案
(1)每边 $13$ 人;(2)增加 $56$ 人;(3)再增加 $24$ 人。
解题过程
(1)已有的这三层,总人数构成一个等差数列,所以中间层的人数为 $120\div 3=40$(人)。利用“相邻两层,总数差 $8$”的性质可得:最里层人数比中间层少 $8$,共有 $40-8=32$(人);最外层比中间层多 $8$,共有 $40+8=48$(人)。相应最外层每边人数为 $48\div 4+1=13$(人)。 (2)如果要在外面再加一层,那么它比现在的最外层还多 $8$ 人,因此一共要加 $48+8=56$(人)。 (3)如果在内部再加一层,因此应该再加 $32-8=24$(人)。
方法:空心方阵各层人数成公差为 8 的等差数列,中间层 = 总数 ÷ 层数,再向外、向内逐层增减 8。
11. 用红、绿两种颜色的小正方形瓷砖铺一块正方形墙面:由外到内算起,这个墙面最外层铺的是红色瓷砖,第二层是绿色瓷砖,第三层是红色瓷砖,第四层是绿色瓷砖……依次铺下去,一共用了 $400$ 块瓷砖。请问:这个墙面上哪种颜色的瓷砖更多?两种瓷砖相差多少块?
★★
实心方阵分层相邻层差 8奇偶层交替着色方阵着色相差问题
答案
红色瓷砖更多,相差 $40$ 块。
解题过程
$20\times 20=400$(块),说明这是一个 $20\times 20$ 的方阵,共有 $20\div 2=10$(层)。从外往里数相邻两层为一组,共分 $5$ 组,每组里红色瓷砖都比绿色瓷砖多 $8$ 块,所以红色瓷砖比绿色瓷砖共多 $5\times 8=40$(块)。
方法:把方阵分层,相邻两层(红、绿各一)配成一组,每组红比绿多 8,再乘组数。
12. 王老师把一些树苗栽种成一个尽量大的实心方阵,结果还多出了 $6$ 棵树苗;后来又运来了 $34$ 棵树苗,恰好能补成一个更大的实心方阵。那么后来的方阵最外层每边有多少棵树?
★★
实心方阵扩充相邻层总数差 8平方差与因数分解分类讨论方阵扩充与平方差问题
答案
$11$ 棵或 $7$ 棵。
解题过程
方法一:大方阵是在小方阵基础之上扩展而来的,方阵由小变大一共用了 $6+34=40$(棵)树苗。这 $40$ 棵可以在外面再围上一层或几层(如图),也可以只围其中相邻的两条边(L 型)。 (1)加一层:如果 $40$ 棵正好围成一层,那这一层每条边有 $40\div 4+1=11$(棵)树。 (2)加两层:如果分两层种这 $40$ 棵,根据“相邻两层总数差 $8$”,这两层数量分别为 $(40+8)\div 2=24$ 和 $(40-8)\div 2=16$,对应大方阵每边为 $7$ 棵。 (3)加三层或更多:分 $3$ 层时 $40$ 除以 $3$ 除不尽,不可能;分 $4$ 层一个 $4$ 层的方阵至少也有 $49$ 棵(即 $7\times 7$),也不可能。由此可知 $40$ 棵至多分两层。 综合 $3$ 种情况,后来的方阵每边种了 $11$ 棵或 $7$ 棵。 方法二:设两个方阵的边长分别为 $a$ 和 $b$,则 $a\times a-b\times b=40$,即 $(a+b)\times(a-b)=40$。$a+b$ 与 $a-b$ 奇偶性相同,乘积 $40$ 是偶数,故二者都是偶数,只可能分别是 $20$ 和 $2$ 或者 $10$ 和 $4$,于是 $\begin{cases}a+b=20\\a-b=2\end{cases}$ 或 $\begin{cases}a+b=10\\a-b=4\end{cases}$,分别解得 $\begin{cases}a=11\\b=9\end{cases}$ 或 $\begin{cases}a=7\\b=3\end{cases}$。所以后来的方阵每边种了 $11$ 棵树或 $7$ 棵树。
方法:把扩充的树苗按围一层(L 形)或多层分类;或设边长用平方差公式 (a+b)(a−b)=40 配对求解。
13. 如图 $19\text{-}1$,一块绿草地由 $3$ 块相同的等边三角形草地和一个水池构成。要在草地与草地的公共点处种上花(即图中的 $A$、$B$、$C$ 点),且每块草地上的花朵排成一个三角形实心点阵,每块草地上最外层的每条边上有 $10$ 朵花。请问:整个绿草地一共要种多少朵花?
★★
三角形点阵求和等差数列求和公共点重复计数三角阵列计数与去重
答案
$162$ 朵。
解题过程
每个三角形阵列每边都有 $10$ 朵花,所以每片草地都有 $1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55$(朵)花。$3$ 片草地加在一起共有 $55\times 3=165$(朵)花。但三块草地连接的点($A$、$B$、$C$)每个都被算了两次,多算了 $1$ 次,必须减去。三个公共点各多算了 $1$ 次,所以整个绿草地一共要种 $165-3=162$(朵)花。
方法:每片三角点阵的花数用 1+2+…+10 求和,三片相加后减去公共顶点重复计算的部分。
14. 有 $10\,000$ 人参加国庆节游行庆祝活动,这些人被平均分成 $25$ 队,每队以 $20$ 人为一排,前进过程中,排与排之间相隔 $1$ 米,队与队之间相隔 $6$ 米。那么这支游行队伍的长度是多少米?
★★
队列间隔问题排与排、队与队间隔间隔数 = 个数 − 1队列/游行长度问题
答案
$619$ 米。
解题过程
依题意,这 $10\,000$ 人平均分成 $25$ 队,每队正好 $10\,000\div 25=400$(人),$400$ 人又正好分为一个方阵,依次排成一列,每两个相邻方阵之间间隔 $6$ 米。每个方阵 $20$ 排,从第一排到最后一排一共有 $20-1=19$(个)间隔,前后两排间隔 $1$ 米,所以每个方阵长 $19\times 1=19$(米)。队伍的长度除了 $25$ 个方阵的长度之外,还有 $24$ 个间隔 $6$ 米的距离,把这些长度都加起来,即得队伍总长 $19\times 25+6\times 24=619$(米)。
方法:先求每个方阵自身长度(排间隔),再加上各方阵之间的间隔距离(队间隔),注意间隔数比个数少 1。
超越篇
1. 如图 $19\text{-}2$,有一个长方形的“田”字道路,整个长方形的长为 $100$ 米,宽为 $70$ 米。现在要在所有道路上种树,相邻两棵树之间的距离都相等,而且拐弯的地点(顶点或中点)都要种上树。那么最少要种多少棵树?
★★
网格道路植树公约数确定间距交叉点重复计数网格/田字路植树问题
答案
$99$ 棵。
解题过程
由于长被中点平分成两段(每段 $50$),$50$ 必须是树的间距的倍数;宽被中点平分(每段 $35$),$35$ 也必须是树的间距的倍数,因此树的间距最大只能是 $5$ 米。横向道路长 $100$ 米,每条横向道路上种 $100\div 5+1=21$(棵)树,有 $3$ 条横向道路,一共 $21\times 3=63$(棵)。纵向道路长 $70$ 米,每条纵向道路上种 $70\div 5+1=15$(棵)树,有 $3$ 条纵向道路,一共 $15\times 3=45$(棵)。两者相加一共 $45+63=108$(棵)。由于每个拐点(交叉点)同时属于一条横向道路和一条纵向道路,被计算了两次,一共有 $9$ 个拐点,则最后要减去 $9$。因此总共应种树 $108-9=99$(棵)。
方法:用各段长度的公约数确定最大间距,分别算横、纵道路棵数求和,再减去重复计算的交叉点。
2. 在学校的运动会上,同学们集体表演一个节目,站成了一个空心的正六边形阵列,与图 $19\text{-}3$ 中的阵列类似。从外向内一共 $8$ 层,依次站着两层六年级的同学、两层五年级的同学、两层四年级的同学以及两层三年级的同学。已知参加表演的六年级同学有 $126$ 人,请问:(1)最外层有多少人?(2)现在阵列中一共有多少人?(3)如果想要让一、二年级的同学把这个空心阵列填满,还需要多少人?
★★
空心正六边形阵列相邻层总数差 6等差数列求和和差问题正多边形空心阵列问题
答案
(1)$66$ 人;(2)$360$ 人;(3)$37$ 人。
解题过程
(1)“相邻两层,总数差 $6$”,所以六年级排成的两层是公差为 $6$ 的等差数列。利用和差问题,最外层有 $(126+6)\div 2=66$(人)。 (2)各层人数是公差为 $6$ 的等差数列,一共 $8$ 层,分别是 $66$、$60$、$54$、$48$、$42$、$36$、$30$、$24$。由等差数列求和公式,总人数是 $(66+24)\times 8\div 2=360$(人)。 (3)现在最里层有 $24$ 人,正好每边 $24\div 6+1=5$(人)。如果要把阵列填满,再往里分别要加每边 $4$、$3$、$2$、$1$ 人的六边形阵列,总人数分别是 $18$、$12$、$6$、$1$ 人,所以共需 $18+12+6+1=37$(人)。
方法:正六边形阵列相邻层人数差为 6(每边差 1,6 条边);用和差与等差数列求和;填满时逐层向内补。
3. 若干名男生站成一排,站好后墨莫的左侧有 $15$ 人,小高恰好在整个队伍的正中间,而且他们两人之间(不包括他们自己)一共有 $3$ 人。队伍可能有多少人?(写出所有可能的答案)
★★
排队位置与人数正中间人数分类讨论排队正中间问题
答案
$39$ 人或 $23$ 人。
解题过程
第一种情况:墨莫的左侧有 $15$ 人,而小高位于墨莫右边,两人之间有 $3$ 人。小高左侧共有 $15+1+3=19$(人),由于小高恰好在正中间,所以他右侧也有 $19$ 人,因此一共有 $19\times 2+1=39$(人)。 第二种情况:小高在墨莫左边,他们之间的 $3$ 个人属于墨莫左边的 $15$ 个人。因此小高左侧一共有 $15-4=11$(人),所以总人数为 $11\times 2+1=23$(人)。 综上所述,队伍的总人数有 $2$ 种可能:$39$ 人或 $23$ 人。
方法:分小高在墨莫左右两种情况求出小高左侧人数,再由“正中间”得总人数 = 一侧人数 ×2 + 1。
4. 墨莫拿出一根绳子,对折之后在中间剪了一刀,结果绳子被剪成 $3$ 段。如果墨莫把这根绳子对折 $3$ 次,再从中间剪了 $2$ 刀,绳子会被剪成几段?如果墨莫把这根绳子对折 $4$ 次,再从中间剪 $3$ 刀,绳子会被剪成几段?
★★
对折与层数剪绳分段分点数与段数的关系对折剪绳问题
答案
$17$ 段;$49$ 段。
解题过程
一根绳子对折 $3$ 次以后有 $1\times 2\times 2\times 2=8$(层)。从中间剪 $2$ 刀,共有 $2\times 8=16$(个)分点,因此绳子被分成 $16+1=17$(段)。 一根绳子对折 $4$ 次以后有 $1\times 2\times 2\times 2\times 2=16$(层)。从中间剪 $3$ 刀,共有 $3\times 16=48$(个)分点,绳子被分成 $48+1=49$(段)。
方法:对折 n 次得 2^n 层,剪 k 刀产生 k×层数 个分点,段数 = 分点数 + 1。
5. 水池周围种了一些树,墨莫和卡莉娅沿顺时针方向绕水池散步,边走边数树的棵数。由于两人的出发地点不同,因此墨莫数的第 $20$ 棵在卡莉娅那儿是第 $7$ 棵,墨莫数的第 $7$ 棵在卡莉娅那儿是第 $94$ 棵。请问:水池四周一共种了多少棵树?
★★
环形数数两套编号对应弧上棵数计数环形双编号数树问题
答案
$100$ 棵。
解题过程
设墨莫数的第 $7$ 棵、第 $20$ 棵分别为 $A$、$B$ 两棵树,它们既有墨莫的编号也有卡莉娅的编号。墨莫数到 $A$ 时是第 $7$ 棵,到 $B$ 时是第 $20$ 棵,因此从 $A$ 顺时针数到 $B$(不包含 $A$、$B$)是墨莫数的第 $8,9,10,\cdots,19$ 号,有 $19-8+1=12$(棵)。再看卡莉娅,$A$ 点是卡莉娅数的第 $94$ 棵,$B$ 点是卡莉娅数的第 $7$ 棵;从 $B$ 顺时针数到 $A$(不包含 $A$、$B$)是卡莉娅数的第 $8,9,10,\cdots,93$ 号,有 $93-8+1=86$(棵)。再加上 $A$、$B$ 这 $2$ 棵,水池四周一共栽了 $2+12+86=100$(棵)树。
方法:用两棵公共树把环分成两段,分别在墨莫、卡莉娅编号下数出两段的棵数,再加上两棵公共树。
6. 小高用一些棋子摆成了一个两层的空心方阵,后来他又多摆上去 $28$ 个棋子,使得图形变成一个三层的空心方阵。开始时小高可能摆了多少个棋子?
★★
空心方阵相邻层差 8分类讨论L 形(半圈)增补空心方阵增层分类问题
答案
$32$ 个,$56$ 个或 $80$ 个。
解题过程
$28$ 个棋子的加入,使得空心方阵增加了一层,它们可能被放在原来空心方阵的最外层或最内层,也可能在外面放半圈、里面放半圈,共有 $3$ 种情况。 第一种情况:$28$ 个棋子放在最外层。由于相邻两层每层人数相差 $8$,则原先的外层为 $28-8=20$(个),原先的内层比原外层再少 $8$,即 $20-8=12$(个),因此原先内、外两层一共放了 $20+12=32$(个)。 第二种情况:$28$ 个棋子放在最内层。原先内层为 $28$ 个,原先外层为 $28+8=36$(个),但还要继续向外加一层,原先两层共 $36+44=80$(个)。 第三种情况:$28$ 个在外层放半圈、内层放半圈。利用和差问题,外 L 形上有 $(28+10)\div 2=19$(个),内 L 形上有 $(28-10)\div 2=9$(个);由此得原先内、外两层棋子数之和为 $4\times(9-1)+4\times(7-1)=32+24=56$(个)。 综合 $3$ 种情况,开始时小高可能摆了 $32$ 个、$56$ 个或 $80$ 个棋子。
方法:增加一层的 28 个棋子放法分外层、内层、半圈三种,分别用相邻层差 8 与和差问题求原有棋子数。
7. 阳光小学的学生在操场上排成一个方阵,方阵的行距和列距都相等。已知方阵最外圈一圈都是男生,往内一圈都是女生,然后是男生……如此下去直到最里面。如果男生总数比女生总数多 $52$ 人,那么共有学生多少人?
★★
实心方阵分层着色相邻层差 8等差数列求和方阵分层男女计数
答案
$676$ 人。
解题过程
以相邻的一圈男生和一圈女生为一组,这样的一组里男生比女生多 $8$ 人。那么 $52$ 里面有 $6$ 个 $8$,也就是 $6$ 个这样的组,还余下 $4$ 名男生,这 $4$ 名男生组成最里层的一个方阵,所以总共有 $2\times 6+1=13$(层)。最里层是 $4$ 人,每层人数都递增 $8$ 人,最外层为 $4+8\times 12=100$(人)。总人数为 $(4+100)\times 13\div 2=676$(人)。
方法:男女各一圈配成一组,每组男比女多 8;由 52 求组数与层数,再用等差数列求总人数。
8. 如图 $19\text{-}4$,这是一些棋子摆成的正三角形点阵,和“空心方阵”类似,也可以有“空心三角阵”。(1)如果有一个 $5$ 层的空心三角阵,最外层每边有 $20$ 枚棋子,那么一共有多少枚棋子?(2)如果一个空心三角阵共有 $294$ 枚棋子,那么它最多有多少层?(3)如果一个空心三角阵共有 $294$ 枚棋子,不止一层,那么它的最外层最多有多少枚棋子?(4)已知一个空心三角阵共有 $108$ 枚棋子,如果增加 $42$ 枚棋子后可以让它增加一层,请问:如何增加这 $42$ 枚棋子?
★★★★★
空心三角阵三角阵每层棋子数相邻层差 9分类讨论空心三角阵计数问题
答案
(1)$195$ 枚;(2)$7$ 层;(3)$87$ 枚;(4)在中心加一条边用 $7$ 枚,在外面加两条边用 $35$ 枚,共 $42$ 枚正好用完。
解题过程
(1)最外层每边是 $20$ 枚棋子,那么最外层 $20\times 3-3=57$(枚)棋子。每往里一层减少 $9$ 枚棋子,那么从最外层向内依次为 $48$ 枚、$39$ 枚、$30$ 枚、$21$ 枚,总和为 $39\times 5=195$(枚)。 (2)要让层数尽量多,最内层的棋子数应该尽量少,先用最内层 $1$ 枚的情况估算,不会超过 $8$ 层,从 $8$ 层往下讨论,发现 $7$ 层是符合条件的,所以最多 $7$ 层。 (3)最外层要尽量多,也就是层数要尽量少,从 $2$ 层开始讨论,发现 $4$ 层时符合条件,最里层是 $60$,最外层是 $60+3\times 9=87$(枚)。 (4)通过分类讨论,$108$ 枚可以摆成最内层每边 $10$ 枚的三层三角形,最外层每边 $16$ 枚。如果在中心加一条边,用去 $7$ 枚棋子;然后在外面加两条边,用去 $35$ 枚棋子,$42$ 枚正好用完。
方法:三角阵每层 = 每边 ×3 − 3,相邻层差 9;分类讨论层数与最外层取值,构造增补方案。
第20讲 算符与数字
兴趣篇
1. 在下面各题中填上适当的运算符号和括号,使等式成立。(1)$20\ \ 4\ \ 5=0$;(2)$2\ \ 4\ \ 6=1$。
★
添加运算符号与括号凑相等的数逆推运算添运算符号使等式成立
答案
(1)$20-4\times 5=0$;(2)$(2+4)\div 6=1$。
解题过程
(1)$20$、$4$ 和 $5$ 运算之后要得到 $0$,最后一步运算不会是加法,也不会是乘法或除法,是减法的可能性最大。考虑能不能凑出两个相等的数,然后让它们相减得到 $0$,即可得到 $20-4\times 5=0$。 (2)最后一步要得到 $1$,加法和乘法都不太可能。若最后一步是除法,就要凑出两个相等的数,发现 $2+4=6$,于是 $(2+4)\div 6=1$。
方法:从最后一步运算入手,分析应是加减乘除中的哪一种,再凑出相应的数。
2. 在下面相邻两数之间,填上“$+$”或“$-$”,使等式成立。$$6\ \ 5\ \ 4\ \ 3=0$$
★
添加加减号使等式成立改符号引起的变化量分析填加减号使等式成立
答案
$6-5-4+3=0$。
解题过程
不论怎么填,在这 $4$ 个数字之间填的符号不是“$+$”就是“$-$”。先把所有数字相加,和是 $6+5+4+3=18$,$18$ 与实际结果 $0$ 相差 $18$。把某个数前面的“$+$”变成“$-$”,结果会变化这个数的 $2$ 倍,$18\div 2=9$,所以只要找到几个数的和是 $9$,把它们前面的“$+$”变成“$-$”即可,如 $6-5-4+3=0$。
方法:先全加,求出与目标的差,差的一半即为需变号数字之和,再枚举。
3. 在下面相邻两数之间,填上“$+$”或“$-$”,使等式成立。$$6\ \ 5\ \ 4\ \ 3\ \ 2\ \ 1=11$$
★
添加加减号使等式成立改符号变化量分析枚举填加减号使等式成立
答案
$6-5+4+3+2+1=11$(答案不唯一,如 $6+5-4+3+2-1=11$,$6+5+4-3-2+1=11$ 等)。
解题过程
全部相加 $6+5+4+3+2+1=21$,与目标 $11$ 相差 $10$,$10\div 2=5$,所以只要把和为 $5$ 的几个数前面的符号变成“$-$”即可。例如把 $5$ 变号:$6-5+4+3+2+1=11$;把 $4$、$1$ 变号:$6+5-4+3+2-1=11$;把 $3$、$2$ 变号:$6+5+4-3-2+1=11$ 等。
方法:先全加求差,差的一半为需变号的数字之和,枚举得多解。
4. 在下面算式中合适的地方填入“$+$”或“$-$”(两个数之间可以不填,不填则前后数合并成多位数),使等式成立。$$5\ \ 4\ \ 3\ \ 2\ \ 1=27$$
★★
数位合并组成多位数添加加减号凑数试算填符号组多位数
答案
$5+4-3+21=27$(也可 $5+43-21=27$)。
解题过程
题目允许不填符号,不填则把前后两数字合并成多位数。先找一个与 $27$ 接近的数,如把 $2$ 和 $1$ 之间不填得到 $21$。注意第一个数 $5$ 前面默认是“$+$”,若取 $32$ 则 $32+5=37$,若取 $21$ 则 $21+5=26$,$26$ 更接近 $27$。把 $2$、$1$ 合成 $21$ 后还剩 $5$、$4$、$3$,只要再凑成减 $1$ 即可:在 $4$ 前填“$+$”、$3$ 前填“$-$”,得 $5+4-3+21=27$。
方法:利用不填符号合并多位数凑近目标,再用加减号微调。
5. 在下面相邻两数之间,填上“$\times$”或“$\div$”,使等式成立。$$3\ \ 4\ \ 5\ \ 6=10$$
★★
添加乘除号使等式成立改乘除号变化量分析填乘除号使等式成立
答案
$3\times 4\times 5\div 6=10$。
解题过程
把所有数相乘 $3\times 4\times 5\times 6=360$。把某个数字前面的“$\times$”变成“$\div$”,所得结果就用 $360$ 除以这个数的平方。要得到 $10$,$360\div 10=36$,而 $6\times 6=36$,所以把 $6$ 前面变成“$\div$”即可:$3\times 4\times 5\div 6=10$。
方法:先全乘,将某数前乘号改除号会除以该数的平方,据此求需变号的数。
6. 在下面各题的相邻两数之间,填上适当的运算符号和括号,使等式成立。(1)$3\ \ 3\ \ 3\ \ 3=10$;(2)$6\ \ 6\ \ 6\ \ 6=4$。
★★
添加运算符号与括号凑数试算四个相同数字凑目标
答案
(1)$3\times 3+3\div 3=10$;(2)$6-(6+6)\div 6=4$。
解题过程
(1)用两个 $3$ 相乘得到 $9$,$9$ 非常接近 $10$,只要再将剩下的两个 $3$ 凑成 $1$ 即可:$3\times 3+3\div 3=10$。 (2)$6$ 与 $4$ 本身就很接近,考虑能不能使剩下的三个 $6$ 凑成 $2$,这样就可以得到 $6-2=4$:$6-(6+6)\div 6=4$。
方法:从目标数倒推最后一步运算,凑出相应的两个数。
7. 让我们来玩“$24$ 点游戏”,游戏规则是:用给定的 $4$ 个数凑 $24$,数可以打乱顺序,每个数仅用一次,可用“$+$、$-$、$\times$、$\div$ 或( )”。(1)$3,\ 4,\ 5,\ 8$;(2)$5,\ 6,\ 7,\ 8$。
★★
24点游戏凑数与拆分运算顺序24点凑数
答案
(1)$3\times 8\times(5-4)=24$(或 $3\times 8\div(5-4)=24$,$(5+4)\div 3\times 8=24$,$(8+4)\times(5-3)=24$,$8\times 4-5-3=24$,$4\times(8+3-5)=24$,$4\times(3+5)-8=24$);(2)$6\times(5+7-8)=24$(或 $6\times 8\div(7-5)=24$,$(8-6)\times(5+7)=24$)。
解题过程
凑 $24$ 点先拿出一个数,看怎样由它得到 $24$,再考虑剩下 $3$ 个数怎么配合它。(1)$3\times 8=24$,题目中已有 $3$ 和 $8$,剩下 $5$、$4$ 凑成 $1$ 乘上即可:$3\times 8\times(5-4)=24$。(2)$6\times 4=24$,由 $5$、$7$、$8$ 凑出 $4$:$5+7-8=4$,得 $6\times(5+7-8)=24$。
方法:先固定一个能直接得 24 的因数,再用其余数凑出配合的数。
8. 我们可以在算式 $8\times 3+12\div 4$ 中添加括号来改变原有的运算顺序,如果只能添加一对括号,那么算式的结果最小是多少?
★★
添加括号改变运算顺序求最小值枚举添括号求最值
答案
$9$。
解题过程
要使结果最小,应想办法让乘法、除法的作用减弱。枚举添加一对括号的各种方式:$(8\times 3+12)\div 4=9$,比较各种添法可知 $(8\times 3+12)\div 4=9$ 最小。
方法:枚举所有可放括号的位置,比较计算结果取最小。
9. 在下面的 $\square$ 中填入“$+$、$-$、$\times$、$\div$”各一个,要使计算的结果最大,那么算式的结果最大是多少?$$5\ \square\ 5\ \square\ 5\ \square\ 5\ \square\ 5$$
★★★
添加运算符号求最大值运算优先级试算填四则符号求最值
答案
$29$。
解题过程
要使结果最大,乘法和加法应尽量发挥作用,除法和减法的影响要尽量小。可以让乘法和加法使数变大,而把减法、除法用在使数减小尽量少的地方,得$$\begin{aligned}5\times 5+5-5\div 5&=25+5-1\\&=29\end{aligned}$$。
方法:让乘、加发挥增大作用,减、除安排在影响最小处。
10. 有一类三位数,各数位上的数字之积是 $18$,在所有这样的三位数中,最大的数与最小的数的差是多少?
★★
数字分解组数求最值高位优先数字积一定组数求差
答案
$792$。
解题过程
三位数各数位上的数字之积是 $18$,注意每个数字只能是一位数($1\sim 9$),且都不为 $0$。把 $18$ 分解成三个一位数的乘积有 $1\times 2\times 9$、$1\times 3\times 6$、$2\times 3\times 3$、$3\times 6\times 1$ 等。数位长度都是三位,要使数最大就使百位数最大,选 $1$、$2$、$9$ 这三个数字,$9$ 最大放百位、较大的 $2$ 放十位,得最大数 $921$;同理得最小数 $129$。最大数与最小数的差是 $921-129=792$。
方法:把积 18 分解成三个一位数因数,再按高位优先组出最大、最小三位数作差。
拓展篇
1. 把“$+$、$-$、$\times$、$\div$”这 $4$ 个运算符号不重复地填入图 20-1 的 $4$ 个 $\square$ 内,使得这些算式的结果中最大数与最小数的和是 $15$。那么含有加号和乘号的那两个算式的结果的乘积是多少?
★★
添加运算符号求最大最小数枚举运算符号分配枚举
答案
$60$。
解题过程
四个算式 $5\square 1$、$6\square 2$、$7\square 3$、$8\square 4$ 中分别填入四个不同的运算符号。最大数与最小数的和是 $15$,说明最大数不会超过 $15$。情况一:乘法填在 $5\square 1$,得 $5\times 1=5$,此时减法填在和最大的那个算式中,加法和除法填在其余。逐一分析比较,含加号与乘号的两个算式分别为 $6+2=8$ 与 $7\div ?$ 等,经枚举得含加号和乘号的两个算式结果的乘积是 $60$。
方法:把四种运算分配到四个算式中,依“最大数与最小数之和为 15”约束枚举。
2. 下面有 $9$ 个数,在相邻两个数之间都填上一个“$+$”或“$-$”,使得结果为 $31$。请问:所有减数(即前面为减号的数)的乘积最大是多少?$$9\ \ 8\ \ 7\ \ 6\ \ 5\ \ 4\ \ 3\ \ 2\ \ 1=31$$
★
添加加减号改符号变化量分析求乘积最大填加减号附加最值
答案
$12$。
解题过程
如果把所有数相加结果是 $45$,与实际结果 $31$ 相差 $14$,$14\div 2=7$,只要把和为 $7$ 的前面的数字变成“$-$”就可以了。枚举和是 $7$ 的数,可能是:$6+1=7$,$5+2=7$,$4+3=7$,$4+2+1=7$。分别计算它们的乘积,再找出最大的一个:$6\times 1=6$,$5\times 2=10$,$4\times 3=12$,$4\times 2\times 1=8$。最大是 $4\times 3=12$。
方法:先全加求差的一半得需变号数字之和,枚举满足条件的组合并比较乘积。
3. 让我们来玩“$24$ 点游戏”,游戏规则是:用给定的 $4$ 个数凑 $24$,数可以打乱顺序,每个数仅用一次,可用“$+$、$-$、$\times$、$\div$ 或( )”。(1)$2,\ 4,\ 6,\ 8$;(2)$4,\ 5,\ 7,\ 9$。
★★
24点游戏凑数与拆分24点凑数
答案
(1)$6\times 8\div(4-2)=24$(或 $4\times 8-6-2=24$,$2\times 6\times 8\div 4=24$,$6\times(8\div 4+2)=24$,$2\times 6+4+8=24$);(2)$(7-4)\times 5+9=24$(或 $4\times 9-5-7=24$,$4\times 7-9+5=24$,$(9-5)\times 7-4=24$)。
解题过程
凑 $24$ 点有 $4$ 个数,直接得到 $24$ 较难,一个简单的方法是先拿出 $1$ 个数,看怎样由这个数得到 $24$,再考虑剩下 $3$ 个数怎么配合它(参考本讲兴趣篇第 $7$ 题)。(1)$4-2=2$,$6\times 8\div 2=24$,即 $6\times 8\div(4-2)=24$。(2)$7-4=3$,$3\times 5+9=24$,即 $(7-4)\times 5+9=24$。
方法:先固定一个能接近 24 的乘积,再用其余数加减微调。
4. 在下面各题中填上适当的运算符号和括号,使等式成立。(1)$1\ \ 2\ \ 3\ \ 4\ \ 5=20$;(2)$5\ \ 5\ \ 5\ \ 5=30$。
★★
添加运算符号与括号凑数试算添运算符号使等式成立
答案
(1)$1+2-3+4\times 5=20$(或 $1+2+3\times 4+5=20$,$(1+2-3+4)\times 5=20$,$1+2\times 3\times 4-5=20$ 等,答案不唯一);(2)$(5\div 5+5)\times 5=30$。
解题过程
(1)凑 $20$:$4\times 5=20$,再用 $1$、$2$、$3$ 凑成 $0$ 加上即可,如 $1+2-3+4\times 5=20$,或 $(1+2-3+4)\times 5=20$,$1+2\times 3\times 4-5=20$ 等。(2)用四个 $5$ 凑 $30$:$5\div 5+5=6$,再乘 $5$ 得 $30$,即 $(5\div 5+5)\times 5=30$。
方法:先用部分数凑出接近目标的乘积,再用其余数加减凑齐。
5. 在下面各题中填上适当的运算符号和括号(两个数之间可以不填,不填则前后数合并成多位数),使等式成立。(1)$4\ \ 4\ \ 4\ \ 4\ \ 4\ \ 4=10$;(2)$5\ \ 5\ \ 5\ \ 5\ \ 5\ \ 5=100$。
★★★
添加运算符号与括号数位合并组成多位数凑数相同数字凑目标(可组多位数)
答案
(1)$4+4+4\div 4+4\div 4=10$(或 $4\times 4-(4+4)\div 4-4=10$,$(4\times 4+4)\times 4\div(4+4)=10$,$(4\times 4+4+4)\div 4+4=10$ 等,答案不唯一);(2)$(5+5)\times 5+(5+5)\times 5=100$(或 $(5+5)\times(5+5)\times 5\div 5=100$,$(5+5+5)\times 5+5\times 5=100$,$(5+5)\times(5+5)+5-5=100$,$(555-55)\div 5=100$ 等,答案不唯一)。
解题过程
(1)$6$ 个 $4$ 要得到 $10$,因为 $4$ 和 $10$ 相差不远,不用把 $4$ 合并组成多位数。可以先凑一个数和 $10$ 越接近越好,比如 $4+4=8$,剩下的四个 $4$ 只要凑成 $2$ 即可,容易想到 $4\div 4+4\div 4=2$,故 $4+4+4\div 4+4\div 4=10$。(2)$6$ 个 $5$ 要得到 $100$,可用 $(5+5)\times 5+(5+5)\times 5=100$,或利用合并多位数 $(555-55)\div 5=100$。
方法:先凑出接近目标的数,剩余数字凑成补差,必要时合并多位数。
6. 在下面的算式中合适的地方填入小括号,使等式成立。(1)$48-12\times 3\div 2+1=7$;(2)$30+20\div 10\div 5\times 2=50$。
★★★
添加括号改变运算顺序枚举验证添括号使等式成立
答案
(1)$(48-12\times 3)\div 2+1=7$;(2)$30+20\div(10\div 5)\times 2=50$。
解题过程
最后结果要为 $7$ 或 $50$,添加小括号改变运算顺序使等式成立。枚举可放括号的各种位置并逐一验算:(1)$$\begin{aligned}(48-12\times 3)\div 2+1&=(48-36)\div 2+1\\&=6+1\\&=7\end{aligned}$$;(2)$$\begin{aligned}30+20\div(10\div 5)\times 2&=30+20\div 2\times 2\\&=30+20\\&=50\end{aligned}$$。
方法:枚举可放括号的位置,逐一验算找出使等式成立者。
7. 在下面的算式中填入一对括号,使得算式的结果最大。$$2+3\times 4+5\times 4+3\times 2$$
★★
添加括号改变运算顺序求最大值添括号求最值
答案
$2+3\times(4+5\times 4+3)\times 2=164$。
解题过程
要使结果最大,首先应想办法把数量最多的连乘项扩大。乘法的结果往往比相同几个数的和大,所以希望把式子变成尽量多的几个数相乘。把中间的 $4+5\times 4+3$ 括起来作为被乘数:$$\begin{aligned}2+3\times(4+5\times 4+3)\times 2&=2+3\times 27\times 2\\&=2+162\\&=164\end{aligned}$$。
方法:把括号加在能让数量最多的连乘项扩大最多的位置。
8. 把“$+$、$-$、$\times$、$\div$”这四个运算符号,分别填入下面四个 $\bigcirc$ 内,使等式成立。(1)$(4\bigcirc 12\bigcirc 6)\bigcirc(17\bigcirc 9)=48$;(2)$(6\bigcirc 18\bigcirc 3)\bigcirc(7\bigcirc 2)=12$。
★★
运算符号分配添加括号枚举验证运算符号分配使等式成立
答案
(1)$(4+12\div 6)\times(17-9)=48$;(2)$(6+18\times 3)\div(7-2)=12$。
解题过程
(1)情况一:$(4\bigcirc 12\bigcirc 6)\bigcirc(17+9)=48$,这说明两括号中间只可能填“$-$”,$4\bigcirc 12\bigcirc 6$ 之间只能填“$\times$”和“$\div$”,结果要得到 $48-26=22$,验算发现都不可能。情况二:$(4\bigcirc 12\bigcirc 6)\bigcirc(17-9)=48$,因为 $6\times 8=48$,可尝试两括号间填“$\times$”,$4\bigcirc 12\bigcirc 6$ 中填“$+$”和“$\div$”,要得到 $6$:$4+12\div 6=6$,所以 $(4+12\div 6)\times(17-9)=48$。(2)用类似方法得 $(6+18\times 3)\div(7-2)=12$。
方法:按两括号间符号分情况,再确定括号内符号并验算。
9. (1)把“$+$、$-$、$\times$、$\div$”各一个填入下面的 $\square$ 内,要使得算式的结果最大,那么能得到的最大的结果是多少?$$5\ \square\ 4\ \square\ 3\ \square\ 2\ \square\ 1$$(2)如果再允许添上一对括号,那么计算的结果最大是多少?$$5\ \square\ 4\ \square\ 3\ \square\ 2\ \square\ 1$$
★★★
添加运算符号求最大值添加括号扩大连乘运算优先级填四则符号/添括号求最值
答案
(1)最大结果为 $21$,即 $5\times 4+3-2\div 1=21$;(2)最大结果为 $33$,即 $5\times(4+3)-2\div 1=33$。
解题过程
(1)因为必须要填入减法,要使它减小结果的作用最小,且把它放在和最小处;除法不但要使数变小,而且要使变小的数尽量小,因此除法把和最小的两个数放在分母。综合得 $$\begin{aligned}5\times 4+3-2\div 1&=20+3-2\\&=21\end{aligned}$$。(2)添一对括号让乘法作用扩大:$$\begin{aligned}5\times(4+3)-2\div 1&=35-2\\&=33\end{aligned}$$,比(1)更大。
方法:让乘加发挥增大作用,减除放在影响最小处;加括号扩大连乘项。
10. 有一辆速度不超过每小时 $100$ 千米的汽车,它的里程表显示这辆汽车已行驶了 $15951$ 千米,这个数从左往右读与从右往左读是一样的。又开了两小时后,里程表上的数从左往右读与从右往左读仍然是一样的。问:汽车每小时行多少千米?
★★
回文数范围限制逐位确定回文数里程表问题
答案
$55$ 千米。
解题过程
从左往右与从右往左读是一样的数(回文数)肯定是 $15951$ 类。另一方面,汽车速度不超过 $100$ 千米,两小时最多行 $200$ 千米,所以又行驶后的回文数应在 $15951$ 与 $15951+200=16151$ 之间。显然万位数字只能是 $1$,则个位也必须是 $1$,得到 $1\square\square\square 1$。再确定百位,百位只能是 $5$ 或 $6$,若填 $5$ 得 $15\square 51$ 比 $15951$ 还小不行;所以百位只能填 $6$,得 $16\square 61$,中间填 $0$ 才能使它比 $16151$ 小,即两小时后里程表数字为 $16061$ 千米。所以汽车每小时行 $(16061-15951)\div 2=55$(千米)。
方法:依速度上限确定回文数范围,逐位确定数字后作差求速度。
11. 有一类自然数,从第三个数字开始,每个数字都恰好是它前面两个数字之和,如:$246$,$1347$。这类数中最大的自然数是多少?
★★★
斐波那契型数字数位限制构造最大数递推数字构造最值
答案
$10112358$。
解题过程
要使这类数最大,就要使位数尽量多,且每个数字(从第三个起)都是前两个数字之和,不超过 $9$。从最小的两个数字开始往后累加,使数位尽量多:$1$、$0$、$1$、$1$、$2$、$3$、$5$、$8$,下一个 $5+8=13$ 已超过 $9$,到此为止。所以最大的自然数是 $10112358$。
方法:从最小起始两位累加构造,保证每位不超过 9,使位数最多。
12. $1234567891011121 3\cdots$ 是从 $1$ 开始的连续自然数按顺序写下的一个多位数,在这个多位数中,从左向右数,当 $4$、$3$ 两个数字第一回依次出现时,接下来的两个数字应该是什么?当 $3$、$1$、$2$ 三个数字第一回依次出现时,接下来的三个数字是什么?
★★★
连续自然数串数字出现位置分析自然数串数字定位
答案
$4$、$3$ 后面接 $5$、$3$;$3$、$1$、$2$ 后面接 $4$、$1$、$2$。
解题过程
直接地看,$4$、$3$ 两个数字第一回依次出现,可能是写数字 $43$ 时。但是要注意,$4$、$3$ 也可能是写数字 $34$ 和 $35$ 时第一回出现的,即 $\cdots 34\ 35\cdots$,所以这里两个数字接下来是 $5$、$3$。同理 $3$、$1$、$2$ 三个数字第一回依次出现时,试一下可知不可能是一个三位数中恰好按 $312$ 出现,而是在连续三个数中出现,得到接下来的三个数字是 $4$、$1$、$2$(出现在 $\cdots 31\ 32\cdots$ 这段中)。
方法:分析目标数字串可能跨越的相邻自然数,确定首次出现位置后读出后续数字。
13. 玲玲发现:将家里的电话号码从左到右,相邻的两个数字依次相加,得到的和分别是 $9$,$7$,$9$,$2$,$8$,$11$。请你推算一下玲玲家的电话号码是多少?
★★★
相邻数字之和枚举与逐位推断相邻和反推数字
答案
$9072083$。
解题过程
一共有 $6$ 个和,说明电话号码一共有 $7$ 个数字,并且这 $7$ 个数字都在 $0\sim 9$ 之间。其中有两个数字的和是 $2$,$2$ 非常小,使得和是 $2$ 的两个数字的可能情况也非常少,$2$ 分别是第 $4$ 和第 $5$ 个数字的和。分情况讨论第四、五个数字:当它们分别是 $2$、$0$ 时,第三个数字 $=9-2=7$,第二个数字 $=7-7=0$,第一个数字 $=9-0=9$,第六个数字 $=8-0=8$,第七个数字 $=11-8=3$,得电话号码 $9072083$。
方法:由最小的和(2)确定一对相邻数字,再依次向两端逐位推出全部数字。
14. 把 $0\sim 9$ 这十个数字倒过来看,其中 $0$,$1$,$8$ 三个数字不变,$6$ 与 $9$ 两个数字互换,而其余数字倒过来看都没有意义。在一张纸片上写出一个两位数,把纸片倒过来看,恰好与原数相同,这样的两位数有几个?如果写的是一个三位数,倒过来看与原数相同,这样的三位数有几个?
★★★
旋转对称数(颠倒不变)枚举颠倒不变数计数
答案
两位数有 $4$ 个:$11$、$69$、$88$、$96$;三位数有 $12$ 个。
解题过程
倒过来看的数字,个位变十位、十位变个位,因此十位的数字写出后倒过来该数的个位也确定。如果十位数字是 $1$、$6$、$8$ 或 $9$,那么个位数字也必须分别是 $1$、$9$、$8$、$6$,得到 $11$、$69$、$88$、$96$,共 $4$ 个。三位数纸片倒过来,百位变个位、个位变百位,十位不变:如果百位数字是 $1$、$6$、$8$、$9$,那么个位数字也分别是 $1$、$9$、$8$、$6$,十位数字是 $0$、$1$ 或 $8$,共 $12$ 种:$101$、$111$、$181$、$609$、$619$、$689$、$808$、$818$、$888$、$906$、$916$、$986$。
方法:依倒置后数位与字符的对应关系,分别确定首尾及中间数字并枚举。
超越篇
1. 康夫、小静和大雄三个人家里的电话号码都是八位的,并且每个电话号码任意相邻三位数字的和都是 $26$。如果康夫和小静家的电话号码首位是相同的,那么大雄家的号码是多少?
★★★
相邻数位和恒定周期排列枚举相邻和恒定的号码构造
答案
$89989989$。
解题过程
在 $0\sim 9$ 这 $10$ 个数的组合中,只有 $8$、$9$、$9$ 这 $3$ 个数字之和为 $26$。所以每人的八位电话号码中,都只含 $8$ 和 $9$ 两种数字,并且每相邻 $3$ 位数字中都有两个 $9$、一个 $8$。考虑到 $8$、$9$、$9$ 这 $3$ 个数字的排列顺序有如下 $3$ 种:$899$、$989$、$998$。对于每种排列,如果把它们一直重复写下去,就能得到 $3$ 个八位电话号码:$89989989$、$99899899$、$98998998$。因为康夫和小静家的电话号码首位相同,所以大雄的电话号码只能是 $89989989$。
方法:由相邻三位和为 26 确定只能用 8、9,按周期重复构造三种号码,由首位不同定出大雄号码。
2. 甲、乙二人同时计算一个加法算式,甲把第一个加数的个位抄成了 $8$,得到答案为 $123$;而乙则把第二个加数的十位数字抄成了 $5$,得到答案为 $132$。请问:正确答案应该是多少?
★★★
抄错数字的还原位值分析抄错数字求正确结果
答案
$122$。
解题过程
第一个加数抄错时,它的个位数字为 $8$。因为它与第二个加数相加得到的个位数字为 $3$,而 $8+5=13$,所以可知第二个加数的个位数字为 $5$。又因为第一个加数抄错时抄成了 $78$,而此时它与第二个加数之和为 $123$,所以第二个加数为 $123-78=45$。再看乙:乙把第二个加数的十位抄成 $5$ 得 $132$,由此可还原出第一个加数正确为 $77$。所以正确的和为 $77+45=122$。
方法:分别分析两人抄错处对结果的影响量,逐位还原真实加数求正确和。
3. 让我们来玩“$24$ 点游戏”,游戏规则是:用给定的 $4$ 个数凑 $24$,数可以打乱顺序,每个数仅用一次,可用“$+$、$-$、$\times$、$\div$ 或( )”。(1)$3,\ 4,\ 4,\ 10$;(2)$11,\ 11,\ 5,\ 1$。
★★★
24点游戏凑数与拆分24点凑数
答案
(1)$(10-3)\times 4-4=24$;(2)$(11\times 11-1)\div 5=24$。
解题过程
(1)注意到 $4$ 是一个数中有两个都是“$4$”,用减法 $10-3=7$,再乘 $4$ 得 $28$,减去另一个 $4$ 得 $24$:$(10-3)\times 4-4=24$。 (2)$11\times 11=121$,而 $24$ 的 $5$ 倍等于 $120$,它与 $121$ 只相差 $1$,于是此时就利用到了“$5$”和“$1$”:$(11\times 11-1)\div 5=24$。
方法:观察特殊数关系(如 11×11=121 与 24×5=120 相差 1)巧凑。
4. 在下面算式中合适的地方填入“$+$、$-$、$\times$、$\div$ 或( )”,使等式成立。(1)$8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8=2008$;(2)$1\ \ 2\ \ 3\ \ 4\ \ 5\ \ 6\ \ 7\ \ 8\ \ 9=2008$。
★★★★
添加运算符号与括号拆分凑目标数带余除法分析多个数字凑大数
答案
(1)$[(8+8+8+8-8\div 8)\times 8+(8+8+8)\div 8]\times 8=2008$(或 $8\times 8\times 8\times 8\times 8\div(8+8)-8-8-8-8-8=2008$ 等,答案不唯一);(2)$1+(2+3\times 4)\times(5+6+7)\times 8-9=2008$(或 $1+[(2-3+4+5\times 6)\times 7-8]\times 9=2008$ 等,答案不唯一)。
解题过程
(1)$12$ 个 $8$ 相加等于 $96$,远小于 $2008$,所以肯定要用到乘法,因为 $2008\div 8=251$,所以可以提一个 $8$ 出来,将剩下的 $11$ 个 $8$ 凑成 $251$。$251$ 除以 $8$ 商 $31$ 余 $3$,可以用 $(8+8+8)\div 8$ 来凑 $3$,$31$ 除以 $8$ 商 $3$ 余 $7$,所以 $31$ 可以分解为 $8+8+8+8-8\div 8$,即可得结果。或者用乘法尽量接近 $2008$:$8\times 8\times 8\times 8=4096$ 约是 $2008$ 的 $2$ 倍多,用“$\times 8\div(8+8)$”凑出“$\div 2$”,剩下的 $40$ 恰用 $5$ 个 $8$ 得到。 (2)将 $1\sim 9$ 按适当添符号、括号凑 $2008$,如 $1+(2+3\times 4)\times(5+6+7)\times 8-9=2008$。
方法:利用 2008÷8 等关系逐步拆分,把大批相同数字凑成目标。
5. (1)在下面的算式中填入一对括号,使计算出来的结果最大,应该怎么填?$$12+4\times 5+15-6+8$$(2)如果允许填入两对括号,要使计算出来的结果最大,应该怎么填?$$12+4\times 5+15-6+8$$
★★★
添加括号求最大值扩大被乘数添括号求最值
答案
(1)$12+4\times(5+15-6+8)=100$;(2)$(12+4)\times(5+15-6+8)=352$。
解题过程
注意到,这两小题里都出现了加号、减号、乘号。一般地,同样的两个自然数,在进行加、减、乘这三种运算时,乘法的运算结果最大,因此可以设法在乘号附近添括号,扩大被乘数。(1)让乘号 $\times 5$ 后括起尽量大的和:$$\begin{aligned}12+4\times(5+15-6+8)&=12+4\times 22\\&=100\end{aligned}$$。(2)再把 $12+4$ 也括起作为被乘数:$$\begin{aligned}(12+4)\times(5+15-6+8)&=16\times 22\\&=352\end{aligned}$$。
方法:在乘号附近加括号扩大被乘数,使乘积最大。
6. 桌上放着这样一道算术题:$89+16+69+\overline{6A}+\overline{B8}+88$。甲、乙两位同学面对面坐在桌子两侧,看到这个算式的各数字都有意义,而且他们计算这道题的结果恰好相同,则 $A$ 和 $B$ 表示的数字分别是几?
★★★★
数字倒置(旋转对称)两面读数相等列式求解颠倒读数相等求数字
答案
$A=1$,$B=9$。
解题过程
不妨设甲看到的算术题是 $89+16+69+\overline{6A}+\overline{B8}+88$,乙坐在对面,看到的数字也是这个算式(倒过来看),且把两个算式的计算结果相同,列出如下等式即可。把算式整理后,可得 $(\overline{6A}-\overline{C9})+(\overline{B8}-\overline{8D})=54$。在 $0\sim 9$ 中,$0$、$1$、$6$、$8$、$9$ 倒过来仍是数字,对各数字倒置后的取值分情况讨论,结合各数字都有意义且结果相同,得到只有 $A$ 取 $1$、$B$ 取 $9$ 时两个算式的结果才会相同。
方法:把对面读出的算式与原式相等列方程,依倒置数字取值讨论求 A、B。
7. 老师在黑板上写了 $1\sim 9$ 中的 $4$ 个不同的数字:$\triangle\triangle\triangle\triangle$,其中每个 $\triangle$ 代表一个数字,并在前两个数字与后两个数字之间添上 $3$ 个互不相同的四则运算符号(即加、减、乘、除中的 $3$ 个):$(\triangle\bigcirc\triangle)\bigcirc(\triangle\bigcirc\triangle)$,其中 $\bigcirc$ 表示运算符号。结果发现无论怎样添运算符号,计算结果都是整数,请按顺序写出这 $4$ 个 $\triangle$ 代表的数字。
★★★★★
整除性分析枚举运算符号分配整除约束的数字构造
答案
$9$、$3$、$2$、$1$。
解题过程
加减乘除里面只有除法会出现非整数的情况,因此需要着重考虑除法的情况,两个括号里的两个数都可以整除,这点很容易做到:$1$ 和其它 $9$ 个数,$2$ 和所有偶数的组合,$3$ 与 $6$ 或 $9$ 的组合。接着考虑中间填除号的情况,这时候后面括号的结果要能整除前面括号的结果,逐一分析使所有添法都得整数,按顺序得 $9$、$3$、$2$、$1$。
方法:抓除法保证整除:要求各处除法都整除,逐一筛选确定四个数字。
8. 在下面算式中合适的地方填入“$+$、$-$、$\times$、$\div$ 或( )”(两个数之间可以不填,不填则前后数合并成多位数),使等式成立。(1)$2\ \ 0\ \ 0\ \ 8\ \ 0\ \ 8\ \ 0\ \ 8=1000$;(2)$8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8\ \ 8=2008$。
★★★★★
添加运算符号与括号数位合并组成多位数凑目标数数字凑年份(可组多位数)
答案
(1)$200+808+0-8=1000$(或 $(20+0+80)\times 80\div 8=1000$,$200\times 80\div(8+0+8)=1000$);(2)$(8+8+8)\times(88-8)+88=2008$。
解题过程
此题是由 $2008$ 年 $8$ 月 $8$ 日北京奥运会开幕而来。(1)要得到 $1000$,可以争取用一些三位数来快速接近 $1000$,如 $200+808=1008$,再用剩下的 $0$、$8$ 凑出减 $8$:$200+808+0-8=1000$;也可用乘除:$(20+0+80)\times 80\div 8=1000$,$200\times 80\div(8+0+8)=1000$。(2)用八个 $8$ 凑 $2008$:合并出 $88$,$$\begin{aligned}(8+8+8)\times(88-8)&=24\times 80\\&=1920\end{aligned}$$,再加 $88$ 得 $2008$,即 $(8+8+8)\times(88-8)+88=2008$。
方法:用合并的多位数快速接近目标,再用余下数字微调凑齐。
第21讲 盈亏问题二
兴趣篇
1. 绵羊村村长给羊羊们发青草丸子,每只羊分到的同样多,还剩下 $5$ 个青草丸子。后来又来了 $1$ 只小山羊,村长也想发给它同样多的青草丸子,这样就缺少 $10$ 个青草丸子了。请问:每只羊分到多少个青草丸子?
★
盈亏问题盈与亏的差就是一份的量盈亏求每份量
答案
$15$ 个。
解题过程
后来的 $1$ 只小山羊,除了分给它剩下的 $5$ 个青草丸子之外,还要再补上 $10$ 个青草丸子,则一共给它 $5+10=15$(个)青草丸子。所以每只羊分得 $15$ 个青草丸子。
方法:原来盈 $5$、后来亏 $10$,相差 $5+10$ 即新增一只羊所分的量。
2. 绵羊村村长给羊羊们发青草蛋糕,每只羊分到的同样多,还剩下 $5$ 块青草蛋糕。后来又来了 $1$ 只小山羊,村长也想发给它同样多的青草蛋糕,这时就会缺少 $10$ 块青草蛋糕。请问:每只羊分到多少块青草蛋糕?
★
盈亏问题盈亏之差求每份量盈亏求每份量
答案
$5$ 块。
解题过程
前后比较,发现相差 $10-5=5$(块)青草蛋糕,而这 $5$ 块青草蛋糕是村长想发给后来的 $1$ 只小山羊。所以每只羊分得 $5$ 块青草蛋糕。
方法:原来剩 $5$、后来缺 $10$,差即一只羊所分量;这里盈与亏数值不同。
3. 新学期开始了,妈妈给了旺仔一些钱,让他去买作业本。旺仔买了几个本子后,还剩下 $10$ 元钱,这时他还想再买 $3$ 个本子,结果发现缺 $2$ 元钱。每个作业本的价格是几元钱?
★
盈亏问题盈亏之差求每份量盈亏求单价
答案
$4$ 元。
解题过程
用剩下的 $10$ 元是不够的,还缺 $2$ 元,只有再补上 $2$ 元钱,总钱数才够买下这 $3$ 个作业本。为了再买 $3$ 个本子,一共需要 $10+2=12$(元),所以每个作业本的价格是 $12\div 3=4$(元)。
方法:剩 $10$ 加上缺的 $2$ 即买 $3$ 个本子的总价,除以 $3$ 得单价。
4. 工会给大家发牛奶,每人发 $5$ 袋,结果还要再给 $2$ 个人发,那么一共会缺多少袋牛奶?如果最后发现一共缺少 $23$ 袋牛奶,那么比开始增加了几个人?
★
盈亏问题人数变化的盈亏亏亏型盈亏
答案
缺 $13$ 袋;增加了 $4$ 人。
解题过程
已经缺少了 $3$ 袋,还要再发给 $2$ 个人,就会多缺 $10$ 袋,一共会缺 $10+3=13$(袋)。如果最后一共缺少 $23$ 袋,比开始多缺了 $23-3=20$(袋)。每增加一人会多缺 $5$ 袋,所以一共增加了 $20\div 5=4$(人)。
方法:每增加一人多缺 $5$ 袋,用多缺的总数除以每人差求增加人数。
5. 王老师给同学们买习题集,如果买 $7$ 本缺 $3$ 元钱;如果买 $10$ 本缺 $12$ 元。那么一本习题集的价格是多少元?王老师一共有多少钱?
★
盈亏问题亏亏型盈亏亏亏求单价与总量
答案
每本 $3$ 元;王老师共 $18$ 元。
解题过程
开始只缺 $3$ 元,后来变成缺 $12$ 元,多缺了 $12-3=9$(元)。这些钱都是用来买增加的 $10-7=3$(本)习题集,则每本习题集就是 $9\div 3=3$(元)。所以王老师一共有 $7\times 3-3=18$(元)。
方法:两次都缺,缺额之差除以本数之差得单价,再回代求总钱数。
6. 同学们买了几袋馒头当午餐,每袋有 $5$ 个。结果发现:如果每人一顿吃 $2$ 个,还剩下 $3$ 袋;如果每人一顿吃 $4$ 个,就只剩下 $1$ 袋了。一共有多少名同学?他们共买了多少个馒头?
★★
盈亏问题盈盈型盈亏单位换算(袋与个)盈盈求人数与总量
答案
$5$ 名同学;$25$ 个馒头。
解题过程
第一次分配每人只吃 $2$ 个馒头,后来改成每人 $4$ 个,相当于每人多吃了 $4-2=2$(个)。开始剩下的 $3\times 5=15$(个)馒头,最后只剩下了 $5$ 个,一共吃掉了 $15-5=10$(个)。则同学一共有 $10\div 2=5$(名),那么馒头一共有 $5\times 4+5=25$(个)。
方法:把剩余袋数换算成个数,盈余之差除以每人吃量之差求人数。
7. 老师准备把一些苹果分给几名学生,如果每人分 $6$ 个,还能剩下 $8$ 个;如果每人分 $9$ 个,最后会缺 $7$ 个。一共有几名学生?
★
盈亏问题一盈一亏求份数盈亏求份数
答案
$5$ 名。
解题过程
每名学生改成分 $9$ 个苹果,每人需要再分 $9-6=3$(个)。剩下的 $8$ 个苹果全部分完,还要再补充 $7$ 个,一共需要 $8+7=15$(个)苹果。所以一共有 $15\div 3=5$(名)学生。
方法:盈 $8$ 加亏 $7$ 即每人多分量产生的总差,除以每人差 $3$ 得人数。
8. 图画小组的同学们拿着一些钱去买彩笔,如果每个同学买一套 $5$ 元钱的彩笔,就会剩下一张 $10$ 元、一张 $5$ 元和两张 $1$ 元的钱;如果每个同学买一套 $7$ 元钱的彩笔,就缺少一张 $5$ 元的钱。这些同学一开始拿着多少钱?
★★
盈亏问题一盈一亏求份数金额合并(10+5+2=17)盈亏求总钱数
答案
$72$ 元。
解题过程
从 $5$ 元一套的笔改成买 $7$ 元一套的,每套笔要添上 $7-5=2$(元)钱。为凑够这些钱,不光要花掉开始剩下的 $17$ 元,还要再补上 $5$ 元才够,一共要多花 $17+5=22$(元)钱。则彩笔一共有 $22\div 2=11$(套),所以同学们一共拿了 $11\times 5+17=72$(元)钱。
方法:剩余 $17$ 元加缺的 $5$ 元为总差,除以每套差 $2$ 得套数(人数),再求总钱数。
9. 老师带着几个学生去吃冰淇淋,如果给每个学生买一个碎碎冰和一个 $2$ 元钱的小甜筒,一共缺 $15$ 元钱;如果只给每个学生买一个碎碎冰,还缺 $5$ 元钱。一共有几个学生?
★★
盈亏问题亏亏型盈亏亏亏求份数
答案
$5$ 个。
解题过程
开始一共缺 $15$ 元钱,后来就只缺 $5$ 元钱,省下了 $15-5=10$(元)钱。这都是因为每个学生少花了 $2$ 元钱,所以一共有 $10\div 2=5$(个)学生。
方法:两次都缺,缺额之差即每人省下的钱总和,除以每人差 $2$ 得人数。
10. 某生产队要给麦田喷洒农药,每公顷麦田喷洒的数量相同。原计划每公顷麦田喷洒农药 $2$ 千克,还缺 $10$ 千克;后来计划每公顷麦田喷洒农药 $3$ 千克,结果发现缺了 $20$ 千克。一共要给多少公顷麦田喷洒农药?
★★
盈亏问题亏亏型盈亏亏亏求份数
答案
$10$ 公顷。
解题过程
开始时缺 $10$ 千克,后来变成了缺 $20$ 千克,又多缺了 $20-10=10$(千克)。因每公顷麦田多要喷洒农药 $3-2=1$(千克),所以一共有麦田 $10\div 1=10$(公顷)。
方法:两次都缺,多缺的量除以每公顷多用量得公顷数。
拓展篇
1. 学校把一笔钱发给教师当奖金,发给每位教师的钱数相同。最后还剩下 $2000$ 元,后来又转来了 $3$ 个教师,学校本来也想给他们发同样多的奖金,结果发现还缺 $400$ 元。原来每个教师发了多少奖金?
★
盈亏问题盈亏之差求每份量盈亏求每份量
答案
$800$ 元。
解题过程
要发给新来的 $3$ 个教师同样多的奖金,一共需要 $2000+400=2400$(元)。所以每个教师发了 $2400\div 3=800$(元)奖金。
方法:剩下 $2000$ 加缺的 $400$ 即 $3$ 个教师的奖金总和,除以 $3$ 得每人奖金。
2. 演习之前班长准备给每个战士发相同数量的子弹,结果缺 $12$ 颗;这时又来了 $3$ 个新战士,也想发给他们每人同样多的子弹,结果发现一共缺少 $30$ 颗子弹。每个战士应发几颗子弹?
★
盈亏问题亏亏型盈亏亏亏求每份量
答案
$6$ 颗。
解题过程
应该发给后来的 $3$ 个新战士 $30-12=18$(颗)子弹,所以每名士兵应发子弹 $18\div 3=6$(颗)。
方法:两次都缺,缺额之差即 $3$ 个新战士的子弹总数,除以 $3$ 得每人子弹数。
3. 护士给几名大夫准备手术刀,开始准备给每人 $4$ 把,结果缺 $3$ 把;后来每名大夫都要求再加 $3$ 把,这样就会缺 $15$ 把。那么开始时一共有多少名大夫?多少把手术刀?
★
盈亏问题亏亏型盈亏亏亏求份数与总量
答案
$4$ 名;$13$ 把。
解题过程
第二次分配时,手术刀多缺了 $15-3=12$(把),则一共有大夫 $12\div 3=4$(名)。所以一共有手术刀 $4\times 4-3=13$(把)。
方法:多缺的把数除以每人增加的把数得人数,再回代求手术刀总数。
4. 一个旅店里,每层的房间数相同,如果每层有 $7$ 间住人,一共空出 $6$ 间房;如果每层只有 $5$ 间住人,就会空出 $18$ 间房。请问:每层有几间房?
★★
盈亏问题盈盈型盈亏盈盈求份数与每份量
答案
$8$ 间。
解题过程
每层多空出来 $7-5=2$(间),使得一共多空出来 $18-6=12$(间),则旅店一共有 $12\div 2=6$(层)。显然开始的时候每层有空房间 $6\div 6=1$(间),每层的房间总数就是 $7+1=8$(间)。
方法:两次都有空房,空房之差除以每层差求层数,再求每层房间数。
5. 服务员小王在饭桌上放碟子,开始时每张桌子放 $5$ 个碟子,结果发现还少 $3$ 个碟子;后来每张桌子放 $8$ 个碟子,这样就会缺 $24$ 个碟子。请问:这个饭店一共有几张桌子?
★★
盈亏问题亏亏型盈亏亏亏求份数
答案
$7$ 张。
解题过程
开始只缺 $3$ 个碟子,后来变成了缺 $24$ 个,多缺了 $24-3=21$(个)。这都是因为每个桌子上要多放 $8-5=3$(个)碟子,所以一共有 $21\div 3=7$(张)桌子。
方法:多缺的碟子数除以每桌多放数得桌子数。
6. 小明计划在若干天内做完一章习题,如果每天做 $5$ 道题,恰好提前 $1$ 天做完;如果每天做 $7$ 道题,恰好提前 $3$ 天做完。这章习题一共有多少道题?
★★★
盈亏问题提前天数的盈亏转化假设法提前完成型盈亏
答案
$35$ 道。
解题过程
假设做完整本习题集后没有停,继续做满计划的天数,后来能比开始多做 $3\times 7-5=16$(道)题。每天都能多做 $7-5=2$(道)题,则原来计划的天数就是 $16\div 2=8$(天)。所以,这本习题集中一共有 $5\times(8-1)=35$(道)题。
方法:把提前的天数折算成多做的题数,转化为盈盈问题求计划天数,再求总题数。
7. 学校安排学生到会议室听报告,如果每 $3$ 人坐一条长椅,就会有 $16$ 人没有座位;如果每 $5$ 人坐一条长椅,就会空出 $1$ 条长椅,还有一条长椅上只坐了 $2$ 个人。一共有多少个学生去听报告?
★★★
盈亏问题隐藏条件挖掘空椅与坐不满的换算复杂盈亏(座位问题)
答案
$52$ 个。
解题过程
每个长椅上的人数从 $3$ 个人变成了 $5$ 个人,每个长椅上多坐了 $5-3=2$(个)人。这样不光开始剩下的 $16$ 个人都坐下了,还要再来 $5+3=8$(个)人才能坐满,总共可以安排 $16+8=24$(个)人,则一共有长椅 $24\div 2=12$(条)。所以一共有 $12\times 3+16=52$(个)学生。
方法:把空 $1$ 条椅与一条只坐 $2$ 人折算成 $5+3=8$ 人,盈余总差除以每椅差求椅数。
8. 有一些老师和学生,如果一个老师教 $2$ 个学生,会剩下 $10$ 个学生没老师教;如果一个老师教 $3$ 个学生,就会有 $2$ 个老师没有学生可教。请问:一共有多少个学生?
★★
盈亏问题隐藏条件挖掘(2个老师没学生折算6人)一盈一亏求份数复杂盈亏(师生问题)
答案
$42$ 个。
解题过程
每个老师开始教 $2$ 个学生,后来教 $3$ 个学生,增加了 $3-2=1$(个)学生。原本不光剩下的 $10$ 个学生安排了,还要再补上 $6$ 个人,一共能安排 $10+6=16$(个)人,所以共有老师 $16\div 1=16$(个),则学生有 $16\times 2+10=42$(个)学生。
方法:$2$ 个老师没学生即少 $2\times 3=6$ 人,盈 $10$ 加 $6$ 除以每师差 $1$ 求老师数,再求学生数。
9. 鞭炮厂买回了几盒火药,每一盒分成 $6$ 包,用 $3$ 包火药能制作一个大礼花,用 $4$ 包火药能制作一个小礼花。现在鞭炮厂想要生产几个大礼花,发现还缺 $3$ 盒;如果改成生产同样数量的小礼花,仍然会缺少 $6$ 包火药。鞭炮厂一共买回了几盒火药?
★★★
盈亏问题单位换算(盒与包)亏亏型盈亏复杂盈亏(制作问题)
答案
$5$ 盒。
解题过程
制作大礼花时,缺少火药 $6\times 3=18$(包)。小礼花比大礼花少需要 $4-3=1$(包)火药。改成小礼花后,少缺了火药 $18-6=12$(包),则一共要做小礼花 $12\div 1=12$(个)。所以一共有火药 $3\times 12-6=30$(包),即 $30\div 6=5$(盒)。
方法:缺 $3$ 盒换算成 $18$ 包,缺额之差除以每个礼花的用量差求礼花个数,再求总盒数。
10. 有若干名士兵背炮弹,如果每人背 $7$ 枚炮弹,正好能够背上全部的炮弹;如果其中有一个士兵只背 $2$ 枚炮弹,剩下的士兵每人背 $8$ 枚炮弹,正好也能背上全部的炮弹,一共有多少名士兵?
★★
盈亏问题假设补齐法盈亏求份数
答案
$6$ 名。
解题过程
如果给只背 $2$ 枚炮弹的士兵补上 $6$ 枚炮弹,这时每名士兵都分到 $8$ 枚炮弹。比开始每名士兵多背了 $8-7=1$(枚),背的炮弹总数增加了 $6$ 枚,所以全班一共有 $6\div 1=6$(名)士兵。
方法:给少背的士兵补 $6$ 枚使人人 $8$ 枚,多出的总数除以每人差求人数。
11. 几个朋友一起去超市采购,超市里一包牛筋 $3$ 元钱,一袋酱牛肉 $8$ 元钱。如果每人买 $4$ 包牛筋、$2$ 袋酱牛肉,还能剩下 $8$ 元钱;如果每人买 $2$ 包牛筋、$3$ 袋酱牛肉,就会缺少 $4$ 元钱。请问:一起去超市的共有几人?
★★
盈亏问题每份量的计算一盈一亏求份数盈亏求份数(购物)
答案
$6$ 人。
解题过程
第一次每人需要 $3\times 4+8\times 2=28$(元),第二次每人需要 $3\times 2+8\times 3=30$(元)。每人需要多花费 $30-28=2$(元),总钱数的变化是 $8+4=12$(元),所以一共有 $12\div 2=6$(人)。
方法:分别算出两种买法每人花费,盈 $8$ 加亏 $4$ 除以每人差 $2$ 求人数。
12. 甲和乙各带了相同数目的钱去买面包,甲买了 $9$ 个小面包,剩下 $5$ 元 $5$ 角;乙买了 $12$ 个大面包,剩下 $1$ 元 $6$ 角。已知每个大面包比小面包贵 $2$ 角,大面包多少钱一个?
★★★
盈亏问题假设替换法元角换算复杂盈亏(购物比较)
答案
$7$ 角。
解题过程
如果甲买了 $9$ 个大面包,那他会剩 $55-2\times 9=37$(角)钱。而乙比甲多买了 $12-9=3$(个)大面包,少剩下 $37-16=21$(角)钱,所以每个大面包的价钱是 $21\div 3=7$(角)。
方法:假设甲也买大面包统一品种,把剩钱之差转化为面包个数差对应的总价差求单价。
13. 幼儿园准备了很多苹果和梨,苹果的总数是梨的 $2$ 倍,每个小朋友分得 $3$ 个苹果和 $2$ 个梨后,还剩下 $10$ 个苹果和 $2$ 个梨。原来一共有多少个梨?
★★★
盈亏问题倍数关系转化假设法复杂盈亏(倍数关系)
答案
$14$ 个。
解题过程
如果梨的数量和苹果一样多,那么每个小朋友分得 $4$ 个梨,最后剩 $4$ 个梨。分到的梨比苹果多 $4-3=1$(个),而少剩了 $10-4=6$(个)。所以一共有小朋友 $6\div 1=6$(个),那么原来有梨 $2\times 6+2=14$(个)。
方法:假设梨与苹果一样多(每人 $4$ 个梨)转化为盈盈,盈余之差除以每人差求人数,再求梨总数。
14. 一些小朋友参加绘画兴趣小组,老师给大家发专用的图画纸用来画画,如果每个人画 $7$ 张画,老师还能剩下 $11$ 张纸;如果一半的小朋友每人画 $8$ 张,另一半小朋友每人画 $10$ 张,最后就会缺 $13$ 张纸。请问:一共有多少个小朋友?
★★★
盈亏问题平均数转化一盈一亏求份数复杂盈亏(平均数)
答案
$12$ 个。
解题过程
第二次平均每人要画 $(8+10)\div 2=9$(张),第二次比第一次平均每人多画 $9-7=2$(张)。而多需要纸 $11+13=24$(张),所以一共有小朋友 $24\div 2=12$(个)。
方法:把一半画 $8$、一半画 $10$ 折算成每人平均 $9$ 张,盈 $11$ 加亏 $13$ 除以每人差 $2$ 求人数。
超越篇
1. 花店老板要把一些玫瑰花插到花瓶里,如果每瓶插入 $6$ 朵玫瑰,那么剩下的玫瑰花正好还能插 $3$ 瓶;如果每瓶多插入 $2$ 朵玫瑰,就会有 $3$ 个瓶子是空的。一共有多少朵玫瑰花?
★★★★
盈亏问题隐藏条件挖掘(剩3瓶、空3瓶)一盈一亏求份数复杂盈亏(容器问题)
答案
$144$ 朵。
解题过程
由题意得,如果每瓶中放 $6$ 朵玫瑰,则剩下 $18$ 朵玫瑰($6\times 3=18$)。如果每瓶中多放 $2$ 朵玫瑰,则缺少 $24$ 朵玫瑰($8\times 3=24$)。则花瓶有 $(18+24)\div 2=21$(个),所以一共有 $21\times 6+18=144$(朵)玫瑰花。
方法:把“还能插 $3$ 瓶”折算成盈 $18$,“空 $3$ 瓶”折算成亏 $24$,求瓶数再求总花数。
2. 老师准备给同学们发一些糖果,如果给每个人分 $12$ 块,还会剩下 $14$ 块;如果学生人数增加了一倍,并给每个人分 $7$ 块,就会缺 $8$ 块。请问:一共有多少块糖果?
★★★★
盈亏问题人数变化(翻倍)转化一盈一亏求份数复杂盈亏(人数翻倍)
答案
$146$ 块。
解题过程
人数增加一倍后,如果每个人分 $12\div 2=6$(块),会剩下 $14$ 块;如果每人分 $7$ 块,会缺 $8$ 块。所以增加后的总人数为 $(14+8)\div(7-6)=22$(人),所以人数为 $22\div 2=11$(人),一共有 $11\times 12+14=146$(块)。
方法:人数翻倍后把每人 $12$ 块折算成 $6$ 块,化为同一批人的盈亏求总人数,再求糖果数。
3. 有若干名学生需要住宿,如果每间宿舍住 $4$ 人,就会有 $10$ 个人没宿舍住;如果每间宿舍住 $6$ 人,就会有一间宿舍住不满。需要住宿的学生最多可能有多少名?
★★★★
盈亏问题分类讨论求最值整除性判断盈亏与分类讨论求最值
答案
$38$ 名。
解题过程
按最后一间住的人数分类讨论:① 如果最后一间住了 $5$ 人,即缺 $1$ 名学生住满全部宿舍,比每间宿舍住 $4$ 名时多住 $6-4=2$(人),则总共可以多住 $10+1=11$(人),那么宿舍总数应该等于 $11\div 2$,除不开,因此不存在这种情况。② 如果最后一间住了 $4$ 人,即缺 $2$ 名学生住满全部宿舍,则宿舍总数为 $(10+2)\div(6-4)=6$(间),总人数为 $4\times 6+10=34$(名)。③ 如果最后一间住了 $3$ 人,即缺 $3$ 名学生住满全部宿舍,则宿舍总数为 $(10+3)\div(6-4)=13\div 2$,除不开,因此不存在这种情况。④ 如果最后一间住了 $2$ 人,即缺 $4$ 名学生住满全部宿舍,则宿舍总数为 $(10+4)\div(6-4)=7$(间),总人数为 $4\times 7+10=38$(名)。⑤ 如果最后一间住了 $1$ 人,即缺 $5$ 名学生住满全部宿舍,则宿舍总数为 $(10+5)\div(6-4)=15\div 2$,除不开,因此不存在这种情况。综上所述,需要住宿的学生可能是 $34$ 名或 $38$ 名,所以人数最多可能有 $38$ 名。
方法:“住不满”含义不唯一,按最后一间住 $1\sim 5$ 人分类讨论,结合整除性筛选,取最大总人数。
4. 幼儿园阿姨给小朋友们分水果,大班每人分到 $3$ 个桃子和 $1$ 个苹果,小班每人分到 $2$ 个桃子和 $1$ 个苹果,大班比小班总共多分到 $8$ 个桃子,少分到 $2$ 个苹果。大班共有多少个小朋友?
★★★★
盈亏问题调整法(去掉部分人)等量代换复杂盈亏(双量分配)
答案
$12$ 个。
解题过程
将小班去掉 $2$ 个小朋友,则小班减少 $2\times 2=4$(个)桃子,减少 $2$ 个苹果。那么此时大班比小班一共多分到 $8+4=12$(个)桃子,且苹果一样多。由于每个班的人数和苹果数一样多,则此时大班人数和小班人数相同。大班比小班每人多 $1$ 个桃子,因此大班共有 $12\div 1=12$(个)小朋友。
方法:苹果数等于人数,先把小班去 $2$ 人使两班苹果相等、人数相等,再用桃子差求大班人数。
5. 小强做一本习题集,原计划 $30$ 天完成。按计划做了 $4$ 天后,他每天比原计划多做 $2$ 道题,这样做了 $10$ 天后,他每天又多做 $2$ 道题目,结果恰好提前 $6$ 天做完了全部习题。这本书中共有多少道习题?
★★★★
盈亏问题工程/做题速率变化提前完成的折算复杂盈亏(速率变化)
答案
$300$ 道。
解题过程
由题意知,第 $1$ 天到第 $4$ 天,小强每天做题数等于计划每天做题数。第 $5$ 到 $14$ 天,小强每天比计划多做 $2$ 道题,总共多做 $2\times 10=20$(道)题。第 $15$ 到 $24$ 天,小强每天比计划多做 $4$ 道题,总共多做 $4\times 10=40$(道)题。所以前 $24$ 天,小强实际比计划一共多做 $20+40=60$(道)题,它等于计划中后面 $6$ 天做的题数。则小强每天计划做 $60\div 6=10$(道)题,所以这本书共有 $10\times 30=300$(道)题。
方法:把各阶段多做的题数累加,等于计划中提前的 $6$ 天题量,求出每天计划量再求总题数。
6. 张宇上午 $7$ 时 $20$ 分从家里出发到校上课,如果他每分钟走 $50$ 步,到达学校时离上课还有 $7$ 分钟;如果他每分钟走 $35$ 步,就要迟到 $5$ 分钟。求学校的上课时间。
★★★★
盈亏问题行程与时间的盈亏假设法复杂盈亏(行程时间)
答案
$7$ 点 $55$ 分。
解题过程
假设两次均走到上课时才停止,第二次共比第一次少走 $50\times 7+35\times 5=525$(步),每分钟少走 $50-35=15$ 步。因此从出发到上课的时间为 $525\div 15=35$ 分钟,那么上课时间为 $7$ 点 $55$ 分。
方法:把“早到 $7$ 分”“迟到 $5$ 分”折算成两种速度下少走的步数,除以每分钟步数差求出总时间。
7. 幼儿园分水果,如果把苹果都分给小班的小朋友,每人恰好分 $7$ 个;如果把梨都分给大班的小朋友,每人恰好分 $5$ 个。现在把这些水果分给两个班的小朋友,每人分得 $4$ 个苹果和 $2$ 个梨,并且苹果恰好分完,梨还剩 $4$ 个。请问:两个班共有多少个小朋友?
★★★★
盈亏问题双量分配的等量代换调整与假设法复杂盈亏(双量分配)
答案
$28$ 个。
解题过程
假设开始给每个小班的小朋友分 $6$ 个苹果,那么多下来的苹果数量和小班的小朋友数量一样多。大班每个小朋友有 $5$ 个梨,再把多下来的苹果分给大班每个小朋友一个,根据题中“现在把这些水果平均分给两个班的小朋友,每人分得 $4$ 个苹果和 $2$ 个梨,并且苹果恰好分完,梨还剩 $4$ 个”,最后应该会多出 $4$ 个,那么就说明小班比大班多 $4$ 个小朋友。若先去掉小班中多出的 $4$ 个小朋友,则其余小班的小朋友数量和大班的一样多。这些小班的小朋友每人分得 $4$ 个苹果,那么他们每人多出的 $3$ 个苹果正好可以给大班的小朋友。又多出来的 $4$ 个小朋友总共会多出 $3\times 4=12$(个)苹果,这 $12$ 个苹果给大班的小朋友,正好每人会多出 $1$ 个苹果,得大班的小朋友有 $12$ 个,小班的小朋友有 $16$ 个,所以两个班共有 $28$ 个小朋友。
方法:利用苹果分小班、梨分大班的恰好关系建立等量关系,逐步调整推出两班人数。
8. 一盒咖啡中有若干袋,一包方糖中有若干块。小唐喝前两盒咖啡时每袋咖啡都放 $3$ 块方糖,结果共用了 $1$ 包方糖和第 $2$ 包中的 $24$ 块;小唐喝后三盒咖啡时每袋咖啡都只放 $1$ 块方糖,最后第 $3$ 包方糖还剩下 $36$ 块。那么每盒咖啡有多少袋?
★★★★
盈亏问题画图法包与块的换算复杂盈亏(画图分析)
答案
$12$ 袋。
解题过程
将题中条件用画图的方式表示,如下图:前两盒每袋放 $3$ 块,用了 $1$ 包 $+24$ 块方糖;后三盒每袋放 $1$ 块,用了 $2$ 包 $-24$ 块 $-36$ 块方糖。后三盒所用方糖数等于第一盒所用方糖数,所以 $2$ 包 $-24$ 块 $-36$ 块 $=$ 半包 $+12$ 块,得 $1$ 包 $=48$ 块。所以每盒咖啡有 $(48+24)\div 3\div 2=12$(袋)。
方法:用画图表示两次用糖量,列出方糖块数的等量关系求出一包块数,再求每盒袋数。
第22讲 长度与角度的计算
兴趣篇
1. 根据长方形长、宽与周长的关系,把图 22-1 填完整。
| | | | |
| --- | --- | --- | --- |
| 长 | $15$ | | $20$ |
| 宽 | $6$ | $7$ | |
| 周长 | | $30$ | $50$ |
★
长方形周长公式长方形周长计算
答案
第一列周长 $=42$,第二列长 $=8$,第三列宽 $=5$(单位:厘米)。
解题过程
长方形周长 $=$(长 $+$ 宽)$\times 2$。
第一列已知长 $15$、宽 $6$,周长 $=(15+6)\times 2=42$;第二列已知宽 $7$、周长 $30$,长 $=30\div 2-7=8$;第三列已知长 $20$、周长 $50$,宽 $=50\div 2-20=5$。
方法:利用周长 $=$(长 $+$ 宽)$\times 2$ 逐列计算填表。
2. 如图 22-2,用 $16$ 个周长为 $8$ 厘米的小正方形拼成了一个大正方形,大正方形的周长是多少厘米?
★
正方形周长公式正方形拼接正方形拼接周长
答案
$32$ 厘米。
解题过程
每个小正方形周长为 $8$ 厘米,边长 $=8\div 4=2$(厘米)。
$16$ 个小正方形拼成大正方形,每边有 $4$ 个小正方形,大正方形边长 $=2\times 4=8$(厘米)。
所以大正方形周长 $=8\times 4=32$(厘米)。
方法:先由小正方形周长求边长,再求大正方形边长和周长。
3. 如图 22-3,$20$ 个边长为 $3$ 厘米的小正三角形按图 22-3 中的方式拼成一个平行四边形,这个平行四边形的周长是多少厘米?
★
平行四边形周长等边三角形拼接三角形拼接周长
答案
$66$ 厘米。
解题过程
$20$ 个小正三角形拼成平行四边形,斜着排成一行,上面一行有 $10$ 条小正三角形的边作为平行四边形的边组成。
所以平行四边形的周长等于 $(30+3)\times 2=66$(厘米)。
方法:数出平行四边形各边由几条三角形边构成,再求周长。
4. 如图 22-4 所示,内部正方形的周长为 $24$ 厘米,请根据图中给出的数,求出长方形的周长。(单位:厘米)
★★
正方形边长与周长长方形周长套框图形周长
答案
$44$ 厘米。
解题过程
正方形周长为 $24$ 厘米,则正方形边长 $=24\div 4=6$(厘米)。
长方形的长 $=2+6+4=12$(厘米),宽 $=1+6+3=10$(厘米)。
因此长方形的周长 $=(12+10)\times 2=44$(厘米)。
方法:先求内部正方形边长,再加上四周空白长度求出长方形的长和宽。
5. 长方形的院子里有一条 “$6$” 字形的小路,路宽 $1$ 米,具体情况如图 22-5 所示。现要在小路上铺满砖,其余地方种草,那么这片绿地的周长是多少米?
★★
凹多边形周长平移转化小路类图形周长
答案
$50$ 米。
解题过程
把绿地(即小路内外的空白部分)的各边用平移的方法整理,利用相邻边互相垂直可将其周长归并到与外框相关的长度上。
依次累加各段长度,得绿地的周长为 $50$ 米。
方法:用平移法把小路内外绿地的边归并,逐段相加求周长。
6. 如图 22-6 所示,在一个大长方形的右上角挖去一个小长方形,如果大长方形的长是 $7$ 厘米,宽是 $5$ 厘米,小长方形的长是 $5$ 厘米,宽是 $3$ 厘米,那么该图形的周长是多少厘米?
★
凹多边形周长平移补形挖角图形周长
答案
$24$ 厘米。
解题过程
把挖去后图形右上角的两条边平移补齐,可拼成与原大长方形相同的长方形。
因此该图形的周长等于大长方形的周长 $=(7+5)\times 2=24$(厘米)。
方法:将凹进去的两条边平移补成大长方形,周长不变。
7. 如图 22-7 所示,这个多边形任意相邻的两条边都互相垂直,请根据图中所给出的数,求出这个多边形的周长。(单位:厘米)
★
凹多边形周长平移转化台阶形图形周长
答案
$28$ 厘米。
解题过程
由于多边形任意相邻的两条边都互相垂直,把图中阶梯状的横边都平移到上方、竖边都平移到一侧,可拼成长 $8$、宽 $6$ 的长方形。
所以多边形周长 $=(8+6)\times 2=28$(厘米)。
方法:利用边互相垂直,将台阶形各边平移归并成长方形求周长。
8. 图 22-8 中有几个锐角?几个直角?几个钝角?
★
角的分类锐角/直角/钝角数角问题
答案
共有 $5$ 个锐角、$1$ 个直角、$2$ 个钝角。
解题过程
左上方三角形中有 $2$ 个锐角、$1$ 个钝角;右下方三角形中有 $3$ 个锐角。
两个三角形拼在一起后,公共边处又多出 $1$ 个直角和 $1$ 个钝角。
因此图中共有 $5$ 个锐角、$1$ 个直角、$2$ 个钝角。
方法:按各三角形分别数角,再考虑拼合处形成的角。
9. 如图 22-9 所示,$\angle 1$ 等于 $130^\circ$,$\angle 2$ 等于 $110^\circ$,那么 $\angle 3$ 等于多少?
★
邻补角三角形内角和三角形角度计算
答案
$60^\circ$。
解题过程
$\angle 1$、$\angle 2$ 分别是三角形两底角的外角,所以这两个底角分别为 $180^\circ-130^\circ=50^\circ$,$180^\circ-110^\circ=70^\circ$。
由三角形内角和为 $180^\circ$,得 $\angle 3=180^\circ-50^\circ-70^\circ=60^\circ$。
方法:先用邻补角求出两底角,再由内角和求顶角。
10. 如图 22-10 所示,在长方形 $ABCD$ 中,$\angle ACB$ 等于 $34^\circ$,现在将其沿对角线 $AC$ 折起,形成如图 22-11 所示的图形。那么 $\angle OCD$ 的度数是多少?
★★
长方形对角线折叠中角相等直角的分解折叠求角
答案
$22^\circ$。
解题过程
在图 22-10 中,$\angle ACB=34^\circ$,所以 $\angle ACD=90^\circ-34^\circ=56^\circ$。
折叠后 $\angle ACO=\angle ACB=34^\circ$(折叠角相等),在右图中 $$\begin{aligned}\angle OCD&=\angle ACD-\angle ACO\\&=56^\circ-34^\circ\\&=22^\circ\end{aligned}$$。
方法:由直角分出 $\angle ACD$,再利用折叠前后对应角相等求差。
拓展篇
1. 如图 22-12 所示,$5$ 个同样大小的小长方形拼成了一个大长方形,已知小长方形的长是 $12$ 厘米,求大长方形的周长。
★★
长方形拼接长宽关系周长计算长方形拼接求周长
答案
$88$ 厘米。
解题过程
如图所示,$3$ 个小宽拼成的长等于 $2$ 个小长拼成的长,即 小宽 $\times 3=$ 小长 $\times 2=12\times 2=24$(厘米),可得 小宽 $=24\div 3=8$(厘米)。
那么 大长 $=$ 小长 $\times 2=24$(厘米),大宽 $=$ 小长 $+$ 小宽 $=12+8=20$(厘米)。
所以大长方形的周长 $=(24+20)\times 2=88$(厘米)。
方法:利用拼图建立小长方形长与宽的关系,求出大长方形的长和宽再求周长。
2. 如图 22-13,用一个边长是 $4$ 厘米的小正方形和 $4$ 个相同的长方形,一起拼成一个边长是 $20$ 厘米的大正方形。请问:长方形的长和宽分别是多少厘米?
★★★★
正方形拼接和差问题拼图中的和差问题
答案
长是 $12$ 厘米,宽是 $8$ 厘米。
解题过程
如图所示,小长方形的一条长和一条宽拼成了大正方形的一条边。
所以 长 $+$ 宽 $=$ 大正方形边长 $=20$(厘米)。又小正方形边长 $=$ 长 $-$ 宽 $=4$(厘米)。
因此 长 $=(20+4)\div 2=12$(厘米),宽 $=(20-4)\div 2=8$(厘米)。
方法:由拼接关系得到长与宽的和与差,用和差公式求解。
3. 如图 22-14 所示,在一个长为 $8$ 厘米、宽为 $6$ 厘米的长方形纸片上剪去一个边长为 $3$ 厘米的正方形。
(1)如果剪去的正方形在右上角,那么剩下的图形周长是多少厘米?
(2)如果剪去的正方形在右边,那么剩下的图形周长是多少厘米?
★★
剪去正方形后的周长平移补形剪角与剪缺口周长
答案
(1)$28$ 厘米;(2)$34$ 厘米。
解题过程
(1)把缺口的两条边平移补回,则 $$\begin{aligned}AB&=AG-DG\\&=8-3\\&=5\end{aligned}$$(厘米),同理 $$\begin{aligned}DE&=EG-DG\\&=6-3\\&=3\end{aligned}$$(厘米)。这样多边形的周长就等于大长方形的周长 $=(8+6)\times 2=28$(厘米)。
(2)将凹口的 $3$ 条正方形边平移到长方形右边补齐,多出的部分使周长增加 $2$ 条边长,因此 周长 $=28+3+3=34$(厘米)。
方法:缺口在角上时平移补齐周长不变;缺口在边中间时周长增加两条边长。
4. 如图 22-15,正方形树林边长 $1000$ 米,树林中种有白杨树和榆树。小明从树林的西南角走入树林,向正东方前进。他每碰见一株白杨树就往正北走,每碰到一株榆树就往正东走,最后他走到了东北角上。问小明一共走了多少米?
★★
阶梯路线长度线段平移求和阶梯路线求长度
答案
$2000$ 米。
解题过程
小明在行走过程中,向东和向北的距离都等于树林每边的长度,即 $1000$ 米。
因此,他行走的总路程 $=1000\times 2=2000$(米)。
方法:把所有向东的段平移合并、所有向北的段平移合并,各等于边长。
5. 如图 22-16,把长为 $2$ 厘米、宽为 $1$ 厘米的 $6$ 个长方形摆成 $3$ 层。摆成的图形周长是多少厘米?
★★
凹凸多边形周长平移补形砖块堆叠图形周长
答案
$18$ 厘米。
解题过程
将凸出的边平移补成一个大长方形。把它的所有边平移后,总长度等于大长方形的周长。
该大长方形的长 $=3\times 1=3$(厘米),宽 $=3\times 2=6$ ……依据图形摆法,最终周长为 $18$ 厘米。即 $(3+6)\times 2=18$(厘米)。
方法:将台阶状边平移补成长方形,用长方形周长求解。
6. 如图 22-17 所示,将 $3$ 个边长为 $8$ 厘米的正方形叠放在一起,后一个正方形的顶点恰好落在前一个正方形的正中心。那么它们覆盖住的图形周长是多少厘米?
★★
正方形叠放平移求周长叠放正方形周长
答案
$64$ 厘米。
解题过程
设正方形边长为 $8$ 厘米,后一个正方形顶点落在前一个正方形的中心,露出的每条阶梯边都等于 $4$ 厘米。
如上图,所示,覆盖图形的周长可以平移成 $8$ 个边长一半($4$ 厘米)与若干整边的组合,整理得 $8\times 4+4\times 4\times 2=64$(厘米)。
因此所求图形的周长为 $64$ 厘米。
方法:利用顶点落在中心,平移各阶梯边求覆盖图形周长。
7. 如图 22-18,有一个八边形,任意相邻的两条边都互相垂直。已知其中 $3$ 条边的长度,这个八边形的周长是多少厘米?(单位:厘米)
★★★★
直角多边形周长平移转化直角八边形周长
答案
$48$ 厘米。
解题过程
已知 $AB=8$ 厘米、$EF=4$ 厘米、底边 $=12$ 厘米。利用相邻边互相垂直,把各竖向边平移合并:竖向边的总长 $$\begin{aligned}EF+CD+GH&=8+4+12\\&=24\end{aligned}$$(厘米)。
同理,所有横向边平移合并后总长也等于 $24$ 厘米。
所以八边形周长 $=24+24=48$(厘米)。
方法:利用相邻边互相垂直,将横边、竖边各自平移合并求周长。
8. (1)如图 22-19 所示,从一个大长方形的边上挖去一个正方形得到一个多边形,大长方形的长是 $6$ 厘米,宽是 $4$ 厘米,正方形的边长是 $2$ 厘米,这个图形的周长是多少厘米?
(2)如图 22-20 所示,四个长方形组成了一个多边形,如果图中所标数值的单位都是厘米,那么这个多边形的周长是多少厘米?
★★★★
挖去正方形周长组合长方形周长平移法组合图形周长挖洞图形周长
答案
(1)$24$ 厘米;(2)$56$ 厘米。
解题过程
(1)按箭头方向把实线段移到虚线位置以后,所示图形就变成了大长方形周长加上正方形向上凸出的两条边的边长。
因此周长 $=(6+4)\times 2+2\times 2=24$(厘米)。
(2)按箭头方向把实线段移到虚线位置后,所示图形的周长就变成了阴影部分长方形的周长加上 $6$ 条竖向凸出的长方形的长。
阴影部分长方形的宽等于 $8-6=2$(厘米)。所以所求图形周长 $=(2+12)\times 2+5\times 2+3\times 2+6\times 2=56$(厘米)。
方法:用箭头平移把不规则边归并到大长方形边上,再补上凸出部分。
9. 如图 22-21,这个多边形任意相邻的两条边都互相垂直。这个多边形的周长是多少?
★★★★
直角多边形周长平移转化复杂直角多边形周长
答案
$64$ 厘米。
解题过程
将多边形的各边按箭头方向归类:标向上箭头的边长总和等于标向下箭头的边长总和,标向左箭头的边长总和等于标向右箭头的边长总和。
图中标向上箭头的边有 $4$ 条,长度分别是 $2,5,6,6$;标向左箭头的边有 $6$ 条,长度分别是 $2,3,2,1,2,3$。
因此多边形的周长 $=(2+5+6+6+2+3+2+1+2+3)\times 2=64$(厘米)。
方法:把横边、竖边分别平移合并,再把各段长度相加。
10. 如图 22-22 所示,一张边长为 $10$ 厘米的正方形纸片,被横着剪了一刀,竖着剪了两刀,分成了 $6$ 块小长方形纸片。这 $6$ 个小长方形的周长总和等于多少厘米?
★★★★
剪纸与周长增加边长统计剪纸周长总和
答案
$100$ 厘米。
解题过程
横着剪一刀会使所有小长方形横向的边(加粗部分)可拼成正方形上下两组边各等于正方形边长。竖着剪两刀同理。
每剪一刀,相当于在原图中增加一组等于正方形边长 $\times 2$ 的新边。横剪 $1$ 刀增加 $10\times 2$,竖剪 $2$ 刀增加 $10\times 2\times 2$。
所以 $6$ 个小长方形$$\begin{aligned}\text{周长总和}&=10\times 4+10\times 2+10\times 2\times 2\\&=40+20+40\\&=100\end{aligned}$$(厘米)。
方法:原正方形周长加上每刀新增加的两条边长求和。
11. 如图 22-23 所示,$\angle 1=40^\circ$,$\angle 2=50^\circ$,$\angle 3=60^\circ$,$\angle 4$ 等于多少度?
★★
对顶角三角形内角和8 字形求角
答案
$30^\circ$。
解题过程
三角形 $AOB$ 和三角形 $COD$ 共用顶点 $O$,$OC$、$OB$ 是对顶交叉的直线。
由对顶角相等知 $\angle AOB=\angle COD$。
又两三角形内角和都为 $180^\circ$,所以 $\angle 1+\angle 2=\angle 3+\angle 4$。
所以 $$\begin{aligned}\angle 4&=\angle 1+\angle 2-\angle 3\\&=40^\circ+50^\circ-60^\circ\\&=30^\circ\end{aligned}$$。
方法:由对顶角相等得两组角和相等,从而求 $\angle 4$。
12. 如图 22-24 所示,$\angle 1=100^\circ$,$\angle 2=60^\circ$,$\angle 3=90^\circ$,$\angle 4$ 等于多少度?
★★
多边形外角和四边形外角和为 360°多边形外角计算
答案
$110^\circ$。
解题过程
图中四个角 $\angle 1,\angle 2,\angle 3,\angle 4$ 都是四边形各顶点处的外角,四边形的外角和等于 $360^\circ$。
所以 $$\begin{aligned}\angle 4&=360^\circ-\angle 1-\angle 2-\angle 3\\&=360^\circ-100^\circ-60^\circ-90^\circ\\&=110^\circ\end{aligned}$$。
方法:利用四边形外角和为 $360^\circ$ 求未知外角。
13. 如图 22-25 所示,在三角形 $ABC$ 中,$\angle 1=\angle 2$,$\angle 3=\angle 4$,$\angle 5=130^\circ$。$\angle A$ 等于多少度?
★★★★
三角形内角和角平分关系双角平分求顶角
答案
$80^\circ$。
解题过程
因为 $\angle 5+\angle 2+\angle 4=180^\circ$,可得 $$\begin{aligned}\angle 2+\angle 4&=180^\circ-130^\circ\\&=50^\circ\end{aligned}$$。
由题设 $\angle ABC=2\times\angle 2$,$\angle ACB=2\times\angle 4$,所以 $$\begin{aligned}\angle ABC+\angle ACB&=2\times(\angle 2+\angle 4)\\&=2\times 50^\circ\\&=100^\circ\end{aligned}$$。
因此 $$\begin{aligned}\angle A&=180^\circ-100^\circ\\&=80^\circ\end{aligned}$$。
方法:先在小三角形中求 $\angle 2+\angle 4$,再由倍角关系和大三角形内角和求 $\angle A$。
14. 如图 22-26 所示,纸上已经画有一个正方形,请你用一块三角板做工具,在纸上画出一个 $75^\circ$ 的角。
★★★★
三角板角度拼角作图三角板作特殊角
答案
可利用正方形的 $90^\circ$ 角与三角板的 $30^\circ$、$45^\circ$ 角拼出 $75^\circ$(如 $30^\circ+45^\circ=75^\circ$,或 $45^\circ+45^\circ-15^\circ$ 等)。
解题过程
如图所示,添加辅助线:利用三角板上的 $30^\circ$ 角和 $45^\circ$ 角,把它们拼在一起得到 $30^\circ+45^\circ=75^\circ$ 的角;也可以借助正方形的 $90^\circ$ 角,减去三角板的 $15^\circ$(由 $45^\circ-30^\circ$ 得到)画出 $75^\circ$ 角。
方法:用三角板的 $30^\circ$、$45^\circ$、$60^\circ$、$90^\circ$ 角拼接得到 $75^\circ$。
超越篇
1. 从一张长 $15$ 厘米、宽 $9$ 厘米的长方形纸片上剪下一块边长尽可能大的正方形,剩下了一块长方形,然后从剩下的长方形中再剪下一个边长尽可能大的正方形……按此方式不断重复,直到剩下一个正方形无法再继续剪为止。请问:所有剪下的正方形的周长之和是多少厘米?
★★
辗转剪正方形正方形周长辗转相除式剪正方形
答案
$84$ 厘米。
解题过程
从长 $15$、宽 $9$ 的长方形上剪下一个边长 $9$ 的正方形,剩下长 $9$、宽 $6$ 的长方形;再剪下边长 $6$ 的正方形,剩下长 $6$、宽 $3$ 的长方形;最后剪下两个边长 $3$ 的正方形。
把所有剪下的正方形分成:$1$ 个边长 $9$、$1$ 个边长 $6$、$2$ 个边长 $3$ 的正方形。
周长之和 $=9\times 4+6\times 4+3\times 4\times 2=36+24+24=84$(厘米)。
方法:逐次剪下最大正方形,统计各正方形边长后求周长和。
2. 有一个长 $20$ 厘米、宽 $15$ 厘米的长方形,用 $2$ 条平行于长方形边界的直线可以将其划分成 $3$ 个或 $4$ 个小长方形。这些小长方形周长之和最大是多少厘米?最小是多少厘米?
★★★★
切割长方形周长增加量最值分析切割图形周长最值
答案
最大是 $150$ 厘米,最小是 $130$ 厘米。
解题过程
两条直线有 $3$ 种划分方式。
(1)两条直线都平行于宽,划分成 $3$ 个小长方形:每条直线增加 $2$ 条等于宽的边,周长和 $=(20+15)\times 2+15\times 2\times 2=130$(厘米)。
(2)两条直线都平行于长,划分成 $3$ 个小长方形:周长和 $=(20+15)\times 2+20\times 2\times 2=150$(厘米)。
(3)一条平行于长、一条平行于宽,划分成 $4$ 个小长方形:周长和介于两者之间。
所以小长方形周长之和最大是 $150$ 厘米,最小是 $130$ 厘米。
方法:分析每条切割线增加的边长,比较平行于长或宽时的增量取最值。
3. 如图 22-27,在一个长方形中有一段阴影部分,如果阴影部分恰好是正方形,那么图中大长方形的周长是多少厘米?
★★★★
正方形性质长方形周长线段关系内含正方形求周长
答案
$30$ 厘米。
解题过程
如图所示,线段 $DG$ 等于 $9$ 厘米,线段 $EB$ 等于 $6$ 厘米。
因为阴影 $EFGH$ 是正方形,所以 $AE+AD=DH+HG=DG=9$(厘米),$BC+CG=EF+FB=EB=6$(厘米),那么两个空白部分的长方形周长是 $(9+6)\times 2=30$(厘米)。
又大长方形 $ABCD$ 的周长等于两个空白部分长方形的周长之和,所以大长方形的周长为 $30$ 厘米。
方法:利用阴影为正方形建立长宽关系,把大长方形周长拆成已知段求和。
4. 如图 22-28 所示,在正方形 $ABCD$ 中有一个点 $E$,使三角形 $BCE$ 是正三角形。求 $\angle EAB$ 的大小。
★★★★
正方形性质等边三角形等腰三角形底角正方形内等边三角形求角
答案
$75^\circ$。
解题过程
因为三角形 $BCE$ 是正三角形,所以 $$\begin{aligned}\angle EBC&=180^\circ\div 3\\&=60^\circ\end{aligned}$$,从而 $$\begin{aligned}\angle ABE&=\angle ABC-\angle EBC\\&=90^\circ-60^\circ\\&=30^\circ\end{aligned}$$。
在正方形 $ABCD$ 中 $AB=BC$,又正三角形中 $BE=BC$,所以 $AB=EB$,即三角形 $ABE$ 是等腰三角形。
所以 $\angle EAB=\angle AEB=(180^\circ-30^\circ)\div 2=75^\circ$。
方法:由 $AB=BE$ 得等腰三角形,求出顶角后用底角公式求 $\angle EAB$。
5. 如图 22-29 所示,五条线段依次首尾相连组成了一个五角星。问:$\angle 1+\angle 2+\angle 3+\angle 4+\angle 5$ 等于多少度?
★★★★
五角星顶角和三角形外角旋转角
答案
$180^\circ$。
解题过程
方法一:利用三角形外角。把五角星的每个顶角通过外角关系转移到中间的小五边形(或某个三角形)的内角上,五个顶角之和恰好等于一个三角形的内角和。
所以 $\angle 1+\angle 2+\angle 3+\angle 4+\angle 5=180^\circ$。
方法二:用旋转思想,一支笔沿五角星各边方向依次旋转,从 $EA$ 绕回 $EA$ 整体转过角度等于五个顶角之和,恰为半周 $180^\circ$。
方法:用外角转移或旋转法证明五个顶角之和为 $180^\circ$。
6. 用 $9$ 个相同的直角三角形可以拼成如图 22-30 所示的图形。请问:这种直角三角形的两个锐角分别是多少度?
★★★★
直角三角形锐角和绕点角和为 360°拼图角度风车形拼图求角
答案
$30^\circ$ 和 $60^\circ$。
解题过程
设直角三角形的两个锐角分别为 $a$、$b$,由三角形内角和得 $$\begin{aligned}a+b&=180^\circ-90^\circ\\&=90^\circ\end{aligned}$$。
由图中拼法,绕中心点的 $9$ 个角中有 $3$ 个 $a$ 和 $6$ 个 $b$,它们的和是一个周角 $360^\circ$,即 $3a+6b=360^\circ$,可写成 $3(a+b)+3b=360^\circ$。
所以 $$\begin{aligned}3b&=360^\circ-90^\circ\times 3\\&=90^\circ\end{aligned}$$,得 $$\begin{aligned}b&=90^\circ\div 3\\&=30^\circ\end{aligned}$$,$$\begin{aligned}a&=90^\circ-30^\circ\\&=60^\circ\end{aligned}$$。
因此这种直角三角形的两个锐角分别为 $30^\circ$ 和 $60^\circ$。
方法:由直角三角形两锐角和为 $90^\circ$,结合绕中心点角和为 $360^\circ$ 列式求解。
7. 如图 22-31,在一个正六边形的内部有一个正五边形,请求出三角形 $ABC$ 中角 $A$ 的度数。
★★★★
正多边形内角等腰三角形底角角的拆分正多边形组合求角
答案
$42^\circ$。
解题过程
如图所示,$\angle A=\angle 1-\angle 2-\angle 3$。
正五边形的$$\begin{aligned}\text{内角和}&=180^\circ\times 3\\&=540^\circ\end{aligned}$$,所以 $$\begin{aligned}\angle 1&=540^\circ\div 5\\&=108^\circ\end{aligned}$$。
$\angle 2$ 通过等腰 $\triangle ADC$(顶角为正五边形内角 $108^\circ$)求得:$$\begin{aligned}\angle 2&=(180^\circ-108^\circ)\div 2\\&=36^\circ\end{aligned}$$。
$\angle 3$ 通过等腰 $\triangle AEB$(顶角为正六边形内角 $120^\circ$)求得:$$\begin{aligned}\angle 3&=(180^\circ-120^\circ)\div 2\\&=30^\circ\end{aligned}$$。
所以 $$\begin{aligned}\angle A&=108^\circ-36^\circ-30^\circ\\&=42^\circ\end{aligned}$$。
方法:用正五边形、正六边形内角公式及等腰三角形底角逐步求 $\angle A$。
8. 如图 22-32,有一个长 $22$ 米、宽 $18$ 米的迷宫,其中每条道路的宽度都是 $2$ 米。从 $A$ 点出发,沿道路的中心线向里走去,一直走到 $B$ 点。请问:所走过的路线的长度是多少米?
★★★★
螺旋路线长度中心线分段求和迷宫螺旋路线长度
答案
$197$ 米。
解题过程
把整条螺旋路线的中心线分成若干段,逐段量出长度后相加即可。
由迷宫尺寸(长 $22$ 米、宽 $18$ 米,每条道路宽 $2$ 米)沿中心线一圈圈向内累加各段长度,最终所走路线长度为 $197$ 米。
方法:把螺旋中心线分段,逐段计算长度后求和。
第23讲 智巧趣题二
兴趣篇
1. 把算式 $152+58+1$ 用火柴棒摆在桌子上,可以摆成下面的样子。我们从镜子中看过去,在镜子里面出现的算式是什么?结果是多少?
★★
镜像(左右翻转)火柴棒数字字形加法运算镜面算式问题
答案
镜子里出现的算式为 $1+82+521$,结果是 $604$。
解题过程
把火柴棒摆成的算式 $152+58+1$ 放在镜子前,左右翻转后从右往左读:原来的 $152+58+1$ 在镜子里变成 $1+82+521$(数字 $1,2,5,8$ 及加号经镜像后仍是合法的火柴字形)。计算 $1+82+521=604$。
方法:把算式左右翻转,逐位还原镜像后的数字,再相加。
2. 请移动一根火柴棒,使下列算式成立。(1)$22-12=1$;(2)$7+7-2=2$。
★★★
火柴棒移动构造等式火柴棒算式
答案
(1)$22-21=1$;(2)$7-7+2=2$。
解题过程
(1)把 $12$ 中表示十位的一根火柴移到个位,使 $22-12=1$ 变为 $22-21=1$,成立。 (2)把 $7+7-2=2$ 中第一个加号 $+$ 拆下一根移成减号、把后面的减号补成加号,得 $7-7+2=2$,成立。
方法:通过移动一根火柴改变数字或运算符号,使等式成立。
3. 请移动一根火柴棒,使下列算式成立。(1)$11-10=11$;(2)$1+1+11=11$。
★★★
火柴棒移动构造等式火柴棒算式
答案
(1)$11+0=11$(或 $1+10=11$);(2)$1-1+11=11$(或 $1+11-1=11$)。
解题过程
本题为火柴棒移动构造等式。 (1)把 $11-10=11$ 减号上的一根火柴移到 $10$ 的十位上,使十位的 $1$ 补成 $0$,得 $11+0=11$(也可移成 $1+10=11$),成立。 (2)把 $1+1+11=11$ 中一个加号的一根火柴移走,把另一处补成减号,得 $1-1+11=11$(也可移成 $1+11-1=11$),两边都等于 $11$,成立。
方法:移动一根火柴改变数字或符号,凑出成立的等式。
4. 图 23-1 是一个由火柴棒组成的图形,最少要从中拿走几根火柴棒,才能使余下的图案中没有三角形?
★★
图形分析公共边最少去除火柴棒去除问题
答案
$3$ 根。
解题过程
图 23-1 中各个小三角形没有公共边,每个三角形都至少要去掉一条边,故至少要拿走 $3$ 根火柴棒,才能使余下的图案中没有三角形。
方法:观察各小三角形是否共边,无公共边时每个三角形都需单独去掉一条边。
5. 图 23-2 是一个用 $12$ 根木棍组成的图形,最少要去掉几根木棍,才能使余下的图案中不包含正方形?
★★★
图形分析公共边最少去除火柴棒去除问题
答案
$3$ 根。
解题过程
图 23-2 中四个小正方形($2\times 2$ 排列)共有 $2$ 条公共边,去掉这 $2$ 条公共边以及大正方形的 $1$ 条边,最少去掉 $3$ 根木棍,就能使余下图案中不含正方形。
方法:优先去掉被多个正方形共用的边,使每个正方形都被破坏。
6. 图 23-3 中的两个图形都不能只用一笔画出来,现在要求在这两个图形中各去掉一条线段,使它们都能用一笔画出来,应该怎么办?
★★
一笔画奇点判定一笔画问题
答案
答案不唯一,符合题意即可。
解题过程
奇点数为 $0$ 个或 $2$ 个的图形才可以一笔画出。两个图形原本奇点过多,各去掉一条合适的线段,使图中奇点的个数减少到 $0$ 个或 $2$ 个,即可一笔画出。具体去法不唯一,符合题意即可。
方法:利用一笔画判定:调整后使奇点个数为 $0$ 或 $2$。
7. 把一张正方形纸沿直线剪掉一个角,还剩下几个角?请写出所有可能的结果。
★★
分类讨论多边形的角剪纸分类问题
答案
$3$ 个、$4$ 个或 $5$ 个。
解题过程
沿直线剪掉正方形的一个角,剪痕的位置不同,剩下的角数也不同:剪痕经过两个相邻顶点时剩 $3$ 个角;剪痕一端落在顶点、另一端落在边上时剩 $4$ 个角;剪痕两端都落在边的内部时剩 $5$ 个角。所以可能是 $3$ 个、$4$ 个或 $5$ 个。
方法:按剪痕端点落在顶点还是边内分类,分别数剩下的角数。
8. 小高开始买了 $64$ 瓶汽水,如果 $4$ 个空瓶可以换 $1$ 瓶汽水,那么他最多能喝到多少瓶汽水?如果他开始买了 $67$ 瓶汽水呢?
★★★
空瓶换汽水归纳与转化空瓶换水问题
答案
$85$ 瓶;$89$ 瓶。
解题过程
$4$ 瓶 $=1$ 瓶水 $=1$ 瓶 $+1$ 水,由此可知 $1$ 水 $=3$ 瓶。$64$ 瓶水 $=64$ 水 $+64$ 瓶 $=64$ 水 $+21$ 水 $+1$ 瓶 $=85$ 水 $+1$ 瓶,所以能喝到 $85$ 瓶水。同理 $67$ 瓶水 $=67$ 水 $+67$ 瓶 $=67$ 水 $+22$ 水 $+1$ 瓶 $=89$ 水 $+1$ 瓶,所以能喝到 $89$ 瓶水。
方法:把 $4$ 个空瓶折算成 $1$ 瓶水,逐步换算(注意最后可借空瓶)。
9. 一个大和尚带着两个小和尚过河,大和尚体重为 $50$ 千克,小和尚体重为 $25$ 千克。河上没有桥,他们又不会游泳,只能找到一只最大载重量为 $50$ 千克的小船,你能通过合理的安排让他们三人全部过河吗?
★★
渡河问题策略安排
答案
能。两个小和尚先一起过河,其中一个回来,大和尚自己过河,另一个小和尚再回来,最后两个小和尚一起过河。
解题过程
小船最大载重 $50$ 千克:两个小和尚先一起过河(共 $50$ 千克),其中一个小和尚把船划回;大和尚自己过河($50$ 千克),对岸的那个小和尚把船划回;最后两个小和尚再一起划过去。这样三人全部安全过河。
方法:用两个小和尚作为“摆渡”,在大和尚单独过河前后往返送船。
10. 三年级一班共有 $49$ 名同学,他们要渡过一条河,只有一条可坐 $7$ 人的橡皮船,每一次划船需要 $3$ 分钟,请问:用这条船把全部同学都运到河对岸,最少需要多少分钟?
★★★
渡河问题往返划船计数渡河往返问题
答案
$45$ 分钟。
解题过程
每次 $7$ 个人过河之后,需要一个人再把船划回来。假设每次都让同学甲划船,每把 $6$ 名同学运到对岸,同学甲再划船回来,往返一次共需要 $6$ 分钟。因此,运 $6\times 7=42$(名)同学到对岸需要 $42$ 分钟;余下的 $49-42=7$(名)同学刚好坐满一条船,渡到对岸需要 $3$ 分钟。所以最少需要 $42+3=45$(分)。
方法:前几次每趟需一人划船回来,最后一趟全部坐船过去不必返回。
拓展篇
1. 请移动一根火柴棒,使下列算式成立。(1)$14+7-4=11$;(2)$22-17-7=2$。
★★★
火柴棒移动构造等式火柴棒算式
答案
(1)$14-7+4=11$;(2)$22-17=7-2$。
解题过程
(1)把 $14+7-4=11$ 中加号的一根火柴移到减号上,得 $14-7+4=11$,成立。(2)把 $22-17-7=2$ 中第二个减号上的一根火柴移到 $2$ 上,使其变为 $22-17=7-2$,两边都等于 $5$,成立。
方法:移动一根火柴改变数字或符号,使等式成立。
2. 请移动一根火柴棒,使下列算式成立。(1)$12-2+7=11$;(2)$44-27=121$。
★★★
火柴棒移动构造等式火柴棒算式
答案
(1)$2+2+7=11$;(2)$44+77=121$。
解题过程
(1)把 $12-2+7=11$ 中 $12$ 十位的一根火柴移到减号上,把减号补成加号,得 $2+2+7=11$,成立。(2)把 $44-27=121$ 中减号的一根火柴移到上面,使减号变加号、$2$ 变 $7$,得 $44+77=121$,成立。
方法:移动一根火柴改变数字或符号,使等式成立。
3. 请移动一根火柴棒,使下列算式成立。(1)$123-1-1=12$;(2)$1+7-13=44$。
★★★
火柴棒移动构造等式火柴棒算式
答案
答案不唯一,符合题意即可。例如(1)$123-111=12$(或 $123-11=112$);(2)$117-73=44$。
解题过程
本题答案不唯一,符合题意即可。(1)移动一根火柴可得 $123-111=12$,或 $123-11=112$,均成立。(2)把 $1+7-13=44$ 调整为 $117-73=44$,成立。
方法:移动一根火柴改变数字或符号,使等式成立。
4. 图 23-4 是一个用 $22$ 根木棍组成的图形,最少要去掉几根木棍,才能使余下的图案中不包含正方形?
★★★
图形分析公共边最少去除火柴棒去除问题
答案
$5$ 根。
解题过程
去掉相邻小正方形的 $5$ 条公共边,就能使余下的图案中不再包含任何正方形,故最少要去掉 $5$ 根木棍。
方法:优先去掉被多个正方形共用的公共边。
5. 图 23-5 是一个由火柴棒组成的图形,最少要从中拿走几根火柴棒,才能使余下的图案中没有三角形?
★★★
图形分析公共边最少去除火柴棒去除问题
答案
$4$ 根。
解题过程
去掉每个小平行四边形的对角线(即各三角形的一条公共边),最少拿走 $4$ 根火柴棒,就能使余下图案中没有三角形。
方法:找出被多个三角形共用的边并优先去掉。
6. 图 23-6 中的三个图形都不能只用一笔画出来,现在要求在这三个图形中各去掉一条线段,使它们都能用一笔画出来,现在最少各要去掉几条线段?
★★
一笔画奇点判定一笔画问题
答案
三个图形最少各要去掉 $2$ 条、$1$ 条、$2$ 条线段。
解题过程
奇点数为 $0$ 个或 $2$ 个的图形才可以一笔画出。三个图形原本奇点都过多,去掉合适的线段使奇点个数减少到 $0$ 个或 $2$ 个即可。经分析,三个图形分别最少要去掉 $2$ 条、$1$ 条、$2$ 条线段,就能一笔画出。
方法:调整图形使奇点个数为 $0$ 或 $2$。
7. 图 23-7 中每个小正方形的边长都是 $1$ 米,现在要从某一点出发,沿着小正方形的边前进,如果每条线段只能走一次,那么最多能走多少米?
★★★
一笔画奇点判定最长路线最长一笔画路线
答案
$21$ 米。
解题过程
如图所示,沿着边走构成一条尽量长的路线,每条线段只走一次。先找出奇点,至少去掉 $3$ 根线段(条边)后图案能一笔走通,总路线长为 $21$ 米。
方法:用一笔画思想:奇点超过 $2$ 个时,去掉若干条边使其能连续走完,求最长可行路线。
8. 一个农夫带着一条狗、一只兔子和一筐白菜要过河,现在只有一条小船,农夫一次最多带一样东西过河。农夫不在的时候,狗会咬兔子,兔子会吃白菜。请问:农夫用什么办法可以将这三样东西安全地带过河呢?
★★★
渡河问题策略安排逻辑推理
答案
农夫先带兔子过河,空手返回,再带狗(或白菜)过河,并带兔子返回,再把白菜(或狗)带过河,最后空手回来再把兔子带过河。
解题过程
农夫先带兔子过河,空手返回;再带狗(或白菜)过河,并带兔子返回;然后把白菜(或狗)带过河,空手回来再把兔子带过河。这样始终保证狗和兔子、兔子和白菜不会单独留在一起。
方法:利用兔子作为“中转”反复往返,避免狗与兔子、兔子与白菜单独相处。
9. 河边有一条空船,现在有 $3$ 个大人和 $4$ 个小孩要过河,这条船最多能坐 $2$ 个大人,或 $1$ 个大人和 $2$ 个小孩,或 $4$ 个小孩。请问:这些人要全部到达河对面,最少需要划船过河几次?
★★★
渡河问题策略安排往返计数渡河往返问题
答案
$5$ 次。
解题过程
第 $1$ 次:$1$ 个大人、$2$ 个小孩坐船到对岸;第 $2$ 次:$1$ 个小孩从对岸划回;第 $3$ 次:$1$ 个大人、$2$ 个小孩坐船到对岸;第 $4$ 次:$1$ 个小孩从对岸划回;第 $5$ 次:$1$ 个大人、$2$ 个小孩坐船到对岸。这样全部人都到达对岸,最少划船过河 $5$ 次。
方法:合理利用小孩与大人不同的载量限制,使每趟净过河人数最多、返回人数最少。
10. 某同学开始买了 $64$ 瓶汽水,如果 $5$ 个空瓶可以换 $1$ 瓶汽水,并且他们会把喝剩下的空瓶换汽水喝,那么他们最后一共能喝到多少瓶汽水?
★★★★
空瓶换汽水归纳与转化空瓶换水问题
答案
$80$ 瓶。
解题过程
$5$ 瓶 $=1$ 瓶水 $=1$ 瓶 $+1$ 水,由此可知 $1$ 水 $=4$ 瓶。$64$ 瓶水 $=64$ 水 $+64$ 瓶 $=64$ 水 $+16$ 水 $=80$ 水,所以最多能喝到 $80$ 瓶汽水。
方法:把 $5$ 个空瓶折算成 $1$ 瓶水(即 $1$ 瓶水抵 $4$ 个空瓶),逐步换算。
11. $4$ 个相同的盒子排成一排,卡莉娅把 $6$ 个相同的棋子各分放在这些盒子里,其中恰有一个盒子没有装棋子,然后她离开了。萱萱从三个盒子里各拿 $1$ 个棋子放在空盒内,再把盒子重新排了一下,卡莉娅回来后查看了一番,发现有人动过这些盒子和棋子。请问:开始时这 $4$ 个盒子中分别有多少颗棋子?
★★★
逻辑推理枚举与对照逻辑推理趣题
答案
$4$ 个盒子中分别装了 $0,\ 1,\ 2,\ 3$ 个棋子。
解题过程
$6$ 个棋子放进 $4$ 个盒子,恰有一个盒子没有棋子。萱萱从三个盒子里各拿 $1$ 个放到空盒中后又重新排列,卡莉娅却能看出被动过,说明改变后的棋子分布与原来不同。只有当四个盒子的棋子数互不相同时,原分布为 $0,1,2,3$;从有棋子的三个盒($1,2,3$)各取 $1$ 个放入空盒后变为 $1,1,2,0+3=3$,重排后与原 $0,1,2,3$ 不同,能被察觉。所以开始时分别装 $0,1,2,3$ 个棋子。
方法:利用“被察觉到动过”这一条件,确定原分布须为互不相同的 $0,1,2,3$。
12. 如图 23-8,有 $4$ 条铁链,每条有 $2$ 个环,打开一个环要用 $2$ 分钟,闭合一个打开的环要用 $3$ 分钟,现在要把 $4$ 条铁链连成一条长铁链,至少要用多少分钟?
★★★
策略优化拆解与连接最少用时铁链连接最省时间问题
答案
$10$ 分钟。
解题过程
打开一条铁链的 $2$ 个环,分别将剩余的铁链连接起来。打开一条链的 $2$ 个环用 $2\times 2=4$ 分钟,再用这 $2$ 个打开的环把另外 $3$ 条链连成一条,闭合 $2$ 个环用 $3\times 2=6$ 分钟,共 $4+6=10$ 分钟。
方法:牺牲整条链(拆开它的所有环)当作连接环,用最少的开合次数把其余各段连起来。
13. 有 $3$ 枚外表完全相同的硬币,已知其中有一枚假币,它和真币的重量不同,但是不知道假币比真币轻还是重。现有一台无砝码的天平,请问:至少要称几次才能保证找出这枚假币,并且推断出假币比真币轻还是重?
★★★
天平称量找伪币分类讨论天平找伪币问题
答案
$2$ 次。
解题过程
把 $3$ 枚硬币编号 $①②③$,先称 $①②$。如果不平衡,则假币在 $①②$ 之中($③$ 为真币),再称 $①③$ 即可判断假币是哪一枚以及轻还是重:如果某一次称量平衡,则假币是 $②$,且由先前两次的偏向推出轻重。如果第一次 $①②$ 平衡,则假币是 $③$,再称 $①③$ 即可判出 $③$ 比真币轻还是重。所以至少要 $2$ 次。
方法:用无砝码天平比较两组,根据平衡与否逐步缩小范围并判断轻重。
14. 有 $4$ 枚外表完全相同的硬币,其中有 $3$ 枚真币和 $1$ 枚伪币,伪币和真币的重量不同,但是不知道伪币比真币轻还是重。现在只有一架没有砝码的天平,怎样利用天平称两次,找出那枚伪币?
★★★
天平称量找伪币分类讨论天平找伪币问题
答案
$2$ 次。
解题过程
把 $4$ 枚硬币编号 $①②③④$。先称 $①②$。如果平衡,则 $①②$ 都是真币,伪币在 $③④$ 中,再称 $①③$(已知 $①$ 真):若不平衡则 $③$ 是伪币,若平衡则 $④$ 是伪币,并由偏向判出轻重。如果第一次 $①②$ 不平衡,则伪币在 $①②$ 中($③④$ 为真),再用一枚真币与 $①$ 比较即可确定伪币是哪一枚并判出轻重。两次即可找出。
方法:先用两枚比较,再借助已确认的真币作参照,两次称量即可。
超越篇
1. 如图 23-9,在六面体的顶点 $A$ 和 $B$ 处各有一只蚂蚁,它们比赛看谁能最快爬完所有的棱线,最先到达终点 $C$。如果它们的爬行速度相同,那么哪只蚂蚁能获胜?
★★★★
一笔画奇点判定立体图形棱线一笔画路程比较
答案
从 $A$ 点出发的蚂蚁获胜。
解题过程
两只蚂蚁都要走完所有棱线,且都以 $C$ 为终点,关键在能否一笔画且不重复绕路。自然先讨论奇点:从 $A$ 点出发,再回到 $A$、最终到 $C$ 的路线满足一笔画的奇点条件,可以不重复地走完所有棱线一次(必要时只重复极少棱);而从 $B$ 点出发到 $C$ 点,需要重复更多的棱才能走完。因此从 $A$ 点出发的蚂蚁路程较短,先到 $C$,从 $A$ 点出发的蚂蚁获胜。
方法:用一笔画的奇点理论判断从哪个顶点出发能更省地走完所有棱线。
2. (1)植树节到了,老师带着同学们去种树。他要求大家把 $6$ 棵树种成 $3$ 行,每行都有 $3$ 棵树,这下可把大家难住了,你知道怎么种才能满足老师的要求吗?(2)萱萱突然发现可以改变一棵树的位置,这样可以让 $6$ 棵树变成 $4$ 行,每行 $3$ 棵,你知道萱萱的设置是怎么做的吗?(3)墨莫发现还有一种——把树砍掉一棵后,可以让 $7$ 行每行 $3$ 棵,你知道墨莫是怎么做的吗?
★★★★
点线共用巧妙布点图形构造植树成行问题
答案
(1)$6$ 棵树种成 $3$ 行、每行 $3$ 棵,让某些树同时属于其中 $2$ 行(如三角形三边各 $3$ 棵);(2)改变一棵树的位置,使它变成 $4$ 行、每行 $3$ 棵;(3)把两棵树合并到底边中点处再种成 $7$ 行。
解题过程
(1)$6$ 棵树种成 $3$ 行、每行 $3$ 棵,则一定有重复计算的,即有的树同时属于其中的 $2$ 行——把它们摆成三角形,每条边上 $3$ 棵,顶点处的树被两边共用。(2)改变一棵树的位置,使它变成 $4$ 行,仍是每行 $3$ 棵。(3)把两棵树合并起来,在(2)的图中三角形的底边中点处再种一棵,可成 $7$ 行。
方法:让同一棵树被多条直线共用(共点),从而用较少的点排出更多行。
3. 商店规定,用 $5$ 个空瓶就可以换 $1$ 瓶汽水。某萱同学一共喝了 $100$ 瓶汽水,其中有一些是用喝剩下的空瓶换的。请问:他们开始至少买了多少瓶汽水?
★★★★
空瓶换汽水逆推求初始量空瓶换水逆推
答案
$80$ 瓶。
解题过程
如果某萱同学开始时就买了 $80$ 瓶汽水,把这些喝完后得到 $80$ 个空瓶,把这些空瓶 $5$ 个换 $1$ 瓶,可再喝 $80\div 5=16$ 瓶。再喝完这 $16$ 瓶汽水,加上原先还剩下的空瓶,可继续换:此时共喝了 $80+16+3+1=100$ 瓶汽水。所以至少买 $80$ 瓶。
方法:设买 $x$ 瓶,按 $5$ 空瓶换 $1$ 瓶递推到总喝瓶数为 $100$,反推出 $x$。
4. 如图 23-10,一个钥匙圈上挂着 $5$ 个分别编号 $1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5$ 的铁片。现在把其中一个铁片解下来,接着把钥匙圈转一转,再把这个铁片挂上去。如果挂上的铁片与原来位置不同,可以排成如图 23-11 所示的情形。问:取下的铁片的编号是多少?
★★★★
环排列旋转与翻转等价逻辑推理环形排列推理
答案
$2$ 号。
解题过程
假设铁片按照 $3,1,5,2,4$ 的顺序排列。由钥匙圈是环状的,铁片排列在钥匙圈上看,可以认为是 $5,2,4,3,1$ 或 $1,3,5,2,4$ 或 $2,4,3,1,5$ 等等(环上循环等价)。对比图 23-10 的原顺序 $1,2,3,4,5$ 与图 23-11,把它翻转 $180^\circ$ 对照可知:只有 $2$ 号铁片的位置变化对应被取下重挂,其余可由旋转得到。所以取下的铁片编号是 $2$。
方法:把环上排列在旋转、翻转下视为等价,对照两图找出唯一被单独移动的铁片。
5. 下面用火柴棒摆成的算式显然是错误的,请你移动其中两根火柴棒,使等式成立。$21+17-21=14$。
★★★★
火柴棒移动构造等式火柴棒算式
答案
$12+1-7-2=4$。
解题过程
移动两根火柴棒,把错误算式 $21+17-21=14$ 改成 $12+1-7-2=4$,左边 $12+1-7-2=4$,与右边相等,等式成立。
方法:移动两根火柴改变数字与符号,使两边相等。
6. 如图 23-12,将正方形纸片由下往上对折,再由左向右对折,称为完成一次操作。按上述方法完成 $4$ 次操作后,请问:(1)如果在所得小正方形的中间穿一个洞,那么展开之后纸片上会有多少个洞?(2)如果剪去所得小正方形的左下角,当展开这张正方形纸片后,会出现多少个洞?
★★★★
对折与展开倍数递推对称折纸打孔问题
答案
(1)$256$ 个;(2)$64$ 个。
解题过程
(1)在小正方形的中心打穿一个洞,进行逆操作(逐次展开):每展开一次,洞的个数就变成原来的 $4$ 倍。完成 $4$ 次操作即对折了 $4$ 次共 $8$ 重,展开 $4$ 次洞的个数为 $4\times 4\times 4\times 4=256$(个)。 (2)剪去所得小正方形的左下角,进行逐次逆操作展开:每展开一次,角上的洞个数变成原来的 $4$ 倍,但其中一部分落在纸的边缘只成半个洞。仔细数得展开后正方形纸片上共出现 $64$ 个洞。
方法:把每次对折看作把洞数翻 $4$ 倍,按操作次数逆推展开后的洞数(注意边角处的洞会减半)。
7. 甲、乙、丙、丁四个人在晚上过一座桥,桥每次最多容纳两人一起通过,过桥的时候必须用手电筒,而四人只有 $1$ 支手电筒。甲、乙、丙、丁单独过桥所需要的时间分别为 $1$ 分钟、$2$ 分钟、$5$ 分钟、$10$ 分钟,怎样安排过桥顺序,才能使四个人过桥的时间最短?这个最短时间是多少分钟?(不允许过桥后将手电筒扔回,只能让人携带回来。)
★★★★
过桥问题策略优化最短时间过桥最短时间问题
答案
$17$ 分钟。
解题过程
先让甲、乙过去,甲回来;再让丙、丁过去,乙回来;最后甲、乙过去。具体地:甲乙过去用 $2$ 分钟,甲回来用 $1$ 分钟,丙丁过去用 $10$ 分钟,乙回来用 $2$ 分钟,甲乙再过去用 $2$ 分钟,因此总用时 $2+1+10+2+2=17$(分)。
方法:让走得最慢的两人结伴同行,并用走得最快的人来回送手电筒。
8. 如图 23-13,在一个圆周上放了 $1$ 枚黑色和 $666$ 枚白色的围棋子。一个同学进行这样的操作:从黑子开始,按顺时针方向,每隔 $1$ 枚,取走 $1$ 枚(从 $2$ 号白子开始)。请问:当他取到黑子时,圆周上还剩下多少枚白子?
★★★★
约瑟夫(报数取子)问题奇偶分析循环计数约瑟夫环取子问题
答案
$83$ 枚。
解题过程
第一次从黑子开始,由于白子数量为偶数,取到一圈时会跳过黑子,即将取到黑子右边相邻的白子时,圆周还剩 $333$ 枚白子,为奇数,从白子开始,取到一圈时依然会跳过黑子;第二次绕圆周一圈时还剩 $166$ 枚白子,为偶数,从白子开始,第三次绕圆周一圈时会取到黑子,此时还剩 $83$ 枚白子。
方法:按圈分析每绕一圈后剩余白子数与奇偶性,跟踪何时取到黑子。
↑ 顶部