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三年级 数学思维训练汇编 — 题库预览

第1讲 简单的整数加减乘除运算

加法凑整:通过加法交换律和结合律,把能凑成整十、整百的数配对相加,简化连加计算。
加补凑整:把接近整十、整百、整千的数先补成整数再减去多加的部分,化繁为简。
乘法分配律:利用 $a\times c+b\times c=(a+b)\times c$ 提取公因数,或将因数拆分凑出公因数后合并。
乘法结合律与凑整:调整乘法因数顺序,把 $25\times4$、$125\times8$ 等凑成整百、整千,简化连乘。
除法的简便运算:运用除以一个积等于连续除以各因数、同除数分式归并等性质简化除法。
特殊乘法速算:运用平方差公式、头同尾合十速算、完全平方结构等技巧快速求积。
等差数列求和:利用奇偶分组和首尾配对,对连续整数或等差数列快速求和。
1. 计算:$24+63+52+17+49+81+74+38+95=$ ______.
加法凑整加法交换律与结合律
答案
493
解题步骤
原式$=(63+17)+(52+38)+(49+81)+24+74+95$
$=493$
思路:利用凑整法,把能凑成整十的数两两配对,再与剩余数相加,简化计算。
2. 计算:$7+97+997+9997+99997=$ ______.
加补凑整加减法简便运算
答案
111095
解题步骤
原式$=10-3+100-3+1000-3+10000-3+100000-3$
$=10+100+1000+10000+100000-15$
$=111095$
思路:把每个接近整十、整百的数补成整数再减去多加的部分,化繁为简。
3. 计算:$45000\div(25\times90)=$ ______.
除以积的性质除法简便运算
答案
20
解题步骤
原式$=45000\div25\div90$
$=45000\div90\div25$
$=500\div25$
$=20$
思路:利用除以一个积等于连续除以各因数,调整除数顺序使运算更简便。
4. 计算:$53\times57-47\times43=$ ______.
头同尾合十速算乘法分配律
答案
1000
解题步骤
原式$=5\times(5+1)\times100+3\times7-[4\times(4+1)\times100+3\times7]$
$=3000+21-2000-21$
$=1000$
思路:对两个十位相同、个位互补的两位数乘法用速算公式展开,再相减约去相同项。
5. 计算:$126\times6+126\times4=$ ______.
乘法分配律提取公因数
答案
1260
解题步骤
原式$=126\times(6+4)$
$=1260$
思路:利用乘法分配律提取公因数,把两个乘积合并为一次乘法。
6. 计算:$6\times17+2\times3\times83=$ ______.
乘法分配律凑整法
答案
600
解题步骤
原式$=6\times(17+83)$
$=600$
思路:把$2\times3$合成$6$,再用乘法分配律提取公因数$6$进行凑整。
7. 计算:$2999\times999+999=$ ______.
提取公因数乘法分配律
答案
1001000
解题步骤
原式$=2000+(999+1)\times999$
$=2000+999000$
$=1001000$
思路:把末项$999$与$2999\times999$中的部分合并,凑成整千数再相乘。
8. 计算:$13\times25\times125\times4\times8=$ ______.
乘法结合律凑整速算
答案
1300000
解题步骤
原式$=13\times(25\times4)\times(125\times8)$
$=13\times100\times1000$
$=1300000$
思路:把$25\times4$与$125\times8$分别凑成整百、整千,利用乘法结合律简化。
9. 计算:$197\times198-196\times199=$ ______.
拆分法乘法分配律
答案
2
解题步骤
原式$=(196+1)\times198-196\times(198+1)$
$=196\times198+198-196\times198-196$
$=198-196$
$=2$
思路:将因数拆分凑出相同的乘积项,展开后相消,只剩下两数之差。
10. 计算:$113\times5-37\times15=$ ______.
乘法分配律因数转换
答案
10
解题步骤
原式$=113\times5-111\times5$
$=(113-111)\times5$
$=10$
思路:把$37\times15$改写为$111\times5$,再用乘法分配律提取公因数$5$。
11. 算式$37\times99+111\times67$的计算结果是 ______.
乘法分配律因数转换
答案
11100
解题步骤
原式$=37\times3\times33+111\times67$
$=111\times33+111\times67$
$=111\times(33+67)$
$=11100$
思路:把$37\times99$改写成$111\times33$,凑出公因数$111$后用乘法分配律合并。
12. 计算:$666\times111+222\times667=$ ______.
乘法分配律因数转换
答案
222000
解题步骤
原式$=222\times3\times111+222\times667$
$=222\times333+222\times667$
$=222\times(333+667)$
$=222\times1000$
$=222000$
思路:把$666\times111$改写成$222\times333$,凑出公因数$222$后用乘法分配律凑整。
13. 计算:$251\times4+(753-251)\times2=$ ______.
乘法分配律因数转换
答案
2008
解题步骤
原式$=251\times4+(251\times3-251)\times2$
$=251\times4+251\times2\times2$
$=251\times8$
$=2008$
思路:把$753$写成$251\times3$,化简括号后用乘法分配律提取公因数$251$。
14. 计算:$11\div17+17\div19+20\div17+40\div19+37\div17=$ ______.
除法分配性质同除数归并
答案
7
解题步骤
原式$=(11+20+37)\div17+(17+40)\div19$
$=4+3$
$=7$
思路:把同一除数的分式归并相加,利用除法对加法的分配性质整体相除。
15. 计算:$80\times37+47\times63=$ ______.
拆分凑公因数乘法分配律
答案
5921
解题步骤
原式$=(47+33)\times37+47\times63$
$=47\times37+47\times63+33\times37$
$=47\times(37+63)+11\times3\times37$
$=4700+11\times111$
$=4700+1221$
$=5921$
思路:把$80$拆成$47+33$,凑出公因数$47$,再对剩余部分用速算合并。
16. 计算:$37\times37+2\times63\times37+63\times63=$ ______.
乘法分配律完全平方凑整
答案
10000
解题步骤
原式$=37\times(37+63)+63\times37+63\times63$
$=37\times100+63\times(37+63)$
$=37\times100+63\times100$
$=(37+63)\times100$
$=10000$
思路:运用完全平方结构,逐步用乘法分配律提取$100$,将式子凑成整数相乘。
17. 计算:$4999\times5001=$ ______.
平方差公式凑整速算
答案
24999999
解题步骤
原式$=(5000-1)\times(5000+1)$
$=5000^{2}-1^{2}$
$=24999999$
思路:利用平方差公式,把两个对称于$5000$的因数乘积转化为平方差。
18. 计算:$(1+2+3+4+\cdots+99+100)-(2+4+6+8+\cdots+96+98)=$ ______.
奇偶分组等差数列求和
答案
2600
解题步骤
原式$=(1+3+5+7+\cdots+99)+(2+4+6+8+\cdots+100)-(2+4+6+8+\cdots+98)$
$=(1+3+5+7+\cdots+99)+100$
$=[(1+99)\div2]^{2}+100$
$=2600$
思路:将$1$到$100$拆成奇数列与偶数列,与减项中的偶数列相消,剩余奇数列用平方公式求和。

第2讲 复杂的整数加减乘除运算

乘法分配律:形如 $a\times(b+c)=a\times b+a\times c$ 的运算律,可正用展开、逆用提取公因数,是整数四则简算的核心工具。
提取公因数:在加减式中找出各项相同的因数并提到括号外,把多次乘法合并为一次,达到化繁为简的目的。
凑整与拆数:通过把某数拆成 $100-1$、$1001$ 等便于计算的形式,或凑出整十整百的因数来简化乘除运算。
约分简算:在乘除混合运算中把除数分解因数并与被除数约去相同因数,减少计算量。
分组配对求和:对加减交替或交叉相乘的长式子两两分组,使每组差或积出现规律,再统计组数求和。
平方差与平方和:用 $a\times b=\left(\frac{a+b}{2}\right)^2-\left(\frac{a-b}{2}\right)^2$ 等关系,以及连续奇数和等于个数平方、平方和公式来处理特殊数列。
数位拆分:把多位数按数位写成 $1000a+100b+10c+d$ 的形式,利用各数位上数字的规律进行简算。
1. 计算:$25 \div (23 \div 8) \times 253 = $ ______.
乘除混合运算运算顺序约分简算
答案
$2200$
解题步骤
原式 $= 25 \div 23 \times 8 \times 253$
$= 25 \times 8 \times (253 \div 23)$
$= 200 \times 11$
$= 2200$
思路:先把除以一个商转化为连乘连除,再利用 $253\div23=11$ 凑整简算。
2. 计算:$2 \times 3 \times 5 \times 7 \times 11 \times 13 \times 17 \div (2004 - 2) = $ ______.
乘除混合运算约分简算提取公因数
答案
$255$
解题步骤
原式 $= 2 \times 3 \times 5 \times 7 \times 11 \times 13 \times 17 \div 2002$
$= 2 \times 3 \times 5 \times 7 \times 11 \times 13 \times 17 \div (2 \times 7 \times 11 \times 13)$
$= 3 \times 5 \times 17$
$= 255$
思路:把除数 $2002$ 分解为 $2\times7\times11\times13$,与被除数中相同的因数约去后再相乘。
3. 计算:$5 \times 7 \times 22 \times 39 \times 49 = $ ______.
乘法简算凑整法因数分解
答案
$1471470$
解题步骤
原式 $= 5 \times 7 \times 2 \times 11 \times 3 \times 13 \times 7 \times 7$
$= (5 \times 2) \times (7 \times 11 \times 13) \times (3 \times 7 \times 7)$
$= 10 \times 1001 \times 147$
$= 10 \times 147147$
$= 1471470$
思路:将各数分解因数后重新组合,凑出 $7\times11\times13=1001$ 这一便于计算的整数。
4. 计算:$2011 - (9 \times 11 \times 11 + 9 \times 9 \times 11 - 9 \times 11) = $ ______.
乘法分配律提取公因数加减混合运算
答案
$130$
解题步骤
原式 $= 2011 - 9 \times 11 \times (11 + 9 - 1)$
$= 2011 - 99 \times 19$
$= 2011 - (100 - 1) \times 19$
$= 2011 - 1900 + 19$
$= 130$
思路:对括号内三项提取公因数 $9\times11$,再用拆数法 $99=100-1$ 简化乘法。
5. 计算:$221 \times 60 \div 13 + 221 \times 60 \div 17 = $ ______.
乘除混合运算约分简算乘法分配律
答案
$1800$
解题步骤
原式 $= 17 \times 60 + 13 \times 60$
$= (17 + 13) \times 60$
$= 1800$
思路:利用 $221=13\times17$ 先约分,再逆用乘法分配律提取公因数 $60$。
6. 计算:$2009 \times 37 + 300 \div (37 \times 3) = $ ______.
乘除混合运算运算顺序约分简算
答案
$57$
解题步骤
原式 $= 2009 \div 37 + 300 \div 37 \div 3$
$= (2009 + 300 \div 3) \div 37$
$= 2109 \div 37$
$= 57$
思路:把题目化为同除以 $37$ 的形式,合并后一次相除得到结果。
7. 计算:$(1234 + 2341 + 3412 + 4123) \div 5 = $ ______.
数位拆分乘法分配律凑整法
答案
$2222$
解题步骤
原式 $= [1000 \times (1 + 2 + 3 + 4) + 100 \times (1 + 2 + 3 + 4) + 10 \times (1 + 2 + 3 + 4) + (1 + 2 + 3 + 4)] \div 5$
$= (1000 + 100 + 10 + 1) \times 10 \div 5$
$= 2222$
思路:注意到每个数位上恰好都出现一次 $1,2,3,4$,按数位拆分后提取公因数求和。
8. 计算:$247 \times 285 + 247 \times 386 + 671 \times 253 = $ ______.
乘法分配律提取公因数凑整法
答案
$335500$
解题步骤
原式 $= 247 \times (285 + 386) + 671 \times 253$
$= 247 \times 671 + 671 \times 253$
$= (247 + 253) \times 671$
$= 500 \times 671$
$= 335500$
思路:先对前两项提取公因数 $247$ 凑出 $671$,再对全式提取公因数 $671$ 凑整。
9. 计算:$2009 + 2005 + 2001 + \cdots + 1 - 2007 - 2003 - 1999 - \cdots - 3 = $ ______.
分组求和等差数列加减混合运算
答案
$1005$
解题步骤
原式 $= (2009 - 2007) + (2005 - 2003) + (2001 - 1999) + \cdots + (5 - 3) + 1$
$= [(2009 - 5) \div 4 + 1] \times 2 + 1$
$= 1005$
思路:将相邻的加项与减项两两配对,每组差为 $2$,统计组数后求和再加上余下的 $1$。
10. 有 $A$、$B$、$C$ 三组数,$A = \{1, 3, 5, 7\}$,$B = \{2, 4, 6\}$,$C = \{9, 11\}$. 从每一组中各取出一个数,相乘得到一个积. 这 $24$ 个乘积的总和是 ______.
乘法分配律枚举与计数提取公因数
答案
$3840$
解题步骤
$A$ 中每个数、$B$ 中每个数和 $C$ 中每个数都要相乘再相加,利用乘法分配律可知这 $24$ 个乘积的和就是 $A$、$B$、$C$ 中所有数各自相加,再相乘,因此这 $24$ 个乘积的总和是 $(1 + 3 + 5 + 7) \times (2 + 4 + 6) \times (9 + 11) = 16 \times 12 \times 20 $
$= 3840$.
思路:由乘法分配律,所有交叉乘积之和等于三组数各自之和的乘积。
11. 如果 $347 \times 81 + 21 \times 925 + 472 \times 19$ 的计算结果等于 $A$,那么,$A$ 的各位数字之和等于 ______. A. $12$ \quad B. $15$ \quad C. $16$ \quad D. $27$
乘法分配律拆数凑整数位求和
答案
C
解题步骤
原式 $= 347 \times 81 + (347 + 125) \times 19 + 21 \times 925$
$= 347 \times 81 + 347 \times 19 + 125 \times 19 + 21 \times 925$
$= 347 \times (81 + 19) + 125 \times 19 + 21 \times 125 + 21 \times 800$
$= 34700 + 125 \times (19 + 21) + 16800$
$= 34700 + 5000 + 16800$
$= 56500$
$5 + 6 + 5 + 0 + 0 = 16$. 因此选 C.
思路:把 $472$ 拆为 $347+125$、$925$ 拆为 $125+800$,利用乘法分配律凑出公因数后求和,再计算各位数字之和。
12. 计算:$32 \times 33 \times 34 + 64 \times 66 \times 68 + 96 \times 99 \times 102 + 128 \times 132 \times 136 = $ ______.
乘法分配律提取公因数立方和简算
答案
$3590400$
解题步骤
原式 $= 32 \times 33 \times 34 \times (1 \times 1 \times 1 + 2 \times 2 \times 2 + 3 \times 3 \times 3 + 4 \times 4 \times 4)$
$= 32 \times 33 \times 34 \times 100$
$= 3590400$
思路:发现后面各项分别是首项的 $2,3,4$ 倍,提取公因数 $32\times33\times34$ 后括号内化为立方和 $1+8+27+64=100$。
13. 计算:$1 \times 15 + 2 \times 14 + 3 \times 13 + 4 \times 12 + 5 \times 11 + 6 \times 10 + 7 \times 9 + 8 \times 8 = $ ______.
平方差完全平方数等差数列求和
答案
$372$
解题步骤
原式 $= (8 - 7) \times (8 + 7) + (8 - 6) \times (8 + 6) + (8 - 5) \times (8 + 5) + (8 - 4) \times (8 + 4) + (8 - 3) \times (8 + 3) + (8 - 2) \times (8 + 2) + (8 - 1) \times (8 + 1) + 8 \times 8$
$= 8^{2} - 7^{2} + 8^{2} - 6^{2} + 8^{2} - 5^{2} + 8^{2} - 4^{2} + 8^{2} - 3^{2} + 8^{2} - 2^{2} + 8^{2} - 1^{2} + 8^{2}$
$= 8^{2} \times 8 - (1^{2} + 2^{2} + 3^{2} + 4^{2} + 5^{2} + 6^{2} + 7^{2})$
$= 512 - 7 \times 8 \times 15 \div 6$
$= 372$
思路:把每个乘积写成两数和与差之积,用平方差公式化为 $8^2$ 减去平方数,再用平方和公式求值。
14. 计算:$2007 - 2006 + 2005 - 2004 + 2003 - 2002 + \cdots + 5 - 4 + 3 - 2 + 1 = $ ______.
分组求和加减混合运算等差数列
答案
$1004$
解题步骤
原式 $= (2007 - 2006) + (2005 - 2004) + (2003 - 2002) + \cdots + (5 - 4) + (3 - 2) + 1$
$= 1004$
思路:从前往后两两配对,每组的差都是 $1$,共 $1003$ 组再加上最后的 $1$。
15. 从 $1999$ 这个数里减去 $253$ 以后,再加上 $244$;然后再减去 $253$,再加上 $244$,……,这样一直算下去,当减去第 ______ 次时,得数恰好第一次等于 $0$.
周期与变化量加减规律进退问题
答案
$195$
解题步骤
减去 $253$ 再加上 $244$,相当于减去 $9$. 当经过若干次得到结果为 $253$ 时,再减一次就可以得到 $0$,因此经过 $(1999 - 253) \div (253 - 244) + 1 = 195$ (次),得数恰好第一次等于 $0$.
思路:一减一加合起来每轮净减 $9$,先减到正好剩 $253$,再减一次即得 $0$,由此求出减的次数。
16. 计算:$200 \times 199 - 199 \times 198 + 198 \times 197 - 197 \times 196 + \cdots + 2 \times 1 = $ ______.
乘法分配律分组求和提取公因数
答案
$20000$
解题步骤
原式 $= (200 \times 199 - 199 \times 198) + (198 \times 197 - 197 \times 196) + \cdots + (4 \times 3 - 3 \times 2) + 2 \times 1$
$= 199 \times 2 + 197 \times 2 + \cdots + 3 \times 2 + 1 \times 2$
$= 2 \times (199 + 197 + 195 + \cdots + 3 + 1)$
$= 2 \times [(199 + 1) \div 2]^{2}$
$= 2 \times 100 \times 100$
$= 20000$
思路:相邻两项提取公因数后化为偶数倍奇数之和,再用连续奇数之和等于个数的平方求值。
17. 已知 $(1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1) \times (123454321) = x^{2}$,求 $x$ 的值.
完全平方数数字规律开平方
答案
$55555$
解题步骤
因为 $1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 5^{2}$,$123454321 = 11111^{2}$,$x^{2} = 5^{2} \times 11111^{2} $
$= (5 \times 11111)^{2} $
$= 55555^{2}$,所以 $x = 55555$.
思路:利用塔形数列之和与 $\underbrace{1\cdots1}$ 平方的规律,将左边写成完全平方数,再开平方求 $x$。

第3讲 定义新运算

定义新运算的概念:用人为规定的新运算符号定义一种运算法则,按规定把新运算转化为常规四则运算进行计算。
代入计算与运算顺序:遇到嵌套的新运算时,先算括号内或内层运算,再把结果代入外层,遵循先内后外的顺序。
找规律归纳法则:通过观察若干示例算式,归纳出新运算所遵循的一般规律(如 $a\triangle b=2a+b$ 等),再用规律求解。
逆运算求未知数:已知新运算的结果反求未知数时,把新运算还原成普通算式列出方程并逆向求解。
连续自然数求和:许多新运算表示从某数起连续若干个自然数相加,可借助等差数列求和公式或中间项(平均数)快速计算。
分类讨论与奇偶分析:当运算法则按条件(大小关系、奇偶性等)分情况定义时,需先判断属于哪一类再选用相应公式。
数字谜与逻辑推理:把符号或字母代表的数字作为未知,结合算式与进位规则逐步推理破译,是定义新运算与逻辑推理的综合应用。
1. 已知当 $a$ 大于或等于 $b$ 时,规定 $a\triangle b=3\times a+4\times b$;当 $a$ 小于 $b$ 时,规定 $a\triangle b=4\times a+3\times b$。按此规定计算:$(6\triangle 4)\triangle 35=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算分类讨论
答案
$241$
解题步骤
$6\triangle 4=3\times 6+4\times 4$
$=34$,$34\triangle 35=4\times 34+3\times 35$
$=241$。
思路:先按 $a\ge b$ 的规则算出 $6\triangle 4$,再判断结果与 $35$ 的大小关系选用对应规则计算。
2. 定义新运算符号「$*$」为 $A*B=A\times B-A-B$,已知 $x*5=11$,那么 $x=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算逆运算求未知数
答案
$4$
解题步骤
$x*5=11$,即 $5x-x-5=11$,解得 $x=4$。
思路:把新运算还原成普通算式,列出关于 $x$ 的方程后求解。
3. 规定 $2\oplus 1=2$,$2\oplus 2=2+2=24$,$3\oplus 3=3+33+333=369$,那么 $5\oplus 5=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算找规律
答案
$61725$
解题步骤
根据题意可知 $5\oplus 5=5+55+555+5555+55555$
$=61725$。
思路:观察示例发现运算是把首位数字按位数递增的方式连加,依此写出 $5\oplus 5$ 的各项相加。
4. 通过一种新的运算「$\triangle$」计算,有以下结果: $2\triangle 3=2\times 3\times 4=24$ $4\triangle 2=4\times 5=20$ 那么 $6\triangle 3-7\triangle 2$ 等于多少?
定义新运算找规律
答案
$280$
解题步骤
$6\triangle 3=6\times 7\times 8$
$=336$,$7\triangle 2=7\times 8$
$=56$,$6\triangle 3-7\triangle 2=336-56$
$=280$。
思路:归纳出 $a\triangle b$ 表示从 $a$ 开始连续 $b$ 个自然数相乘,再代入计算两式之差。
5. 定义 $f(1)=1$,$f(2)=1+2=3$,$f(3)=1+2+3=6\cdots\cdots$,那么 $f(100)=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算等差数列求和
答案
$5050$
解题步骤
根据题意可知 $f(100)=1+2+3+\cdots+100$
$=(1+100)\times 100\div 2$
$=5050$。
思路:识别 $f(n)$ 是 $1$ 到 $n$ 的连续自然数求和,用等差数列求和公式计算。
6. 若记号「贝贝$\rightarrow$京京」代表「贝贝比京京高」,依照下图的记号,最高的是\_\_\_\_\_\_。
figure
一个表示身高高低关系的箭头图。箭头由较高者指向较矮者:妮妮分别有箭头指向迎迎、贝贝、京京;贝贝有箭头指向京京;欢欢分别有箭头指向迎迎和妮妮。
逻辑推理定义新运算
答案
欢欢
解题步骤
根据题意及定义,我们知道箭头指向谁,谁就是这两者中较矮的一方。从图中,我们可以发现欢欢的箭头都是指向别人的,其他人都有箭头指向自己,所以欢欢一定是最高的。
思路:理解箭头方向表示「指向较矮者」,找出只发出箭头、不被任何箭头指向的人即为最高。
7. 如果 $P\uparrow$ 表示 $P+1$,$P\downarrow$ 表示 $P-1$,则 $(4\uparrow)\times(3\downarrow)$ 等于\_\_\_\_\_\_。 A. $9\uparrow$  B. $10\uparrow$  C. $11\uparrow$  D. $12\uparrow$  E. $13\uparrow$
定义新运算符号代换
答案
C
解题步骤
根据题意有 $(4\uparrow)\times(3\downarrow)=(4+1)\times(3-1)$
$=5\times 2$
$=10$,$11\uparrow=10$,因此选 C。
思路:把箭头符号还原为加 $1$ 或减 $1$ 算出乘积,再对照选项中 $\uparrow$ 的含义找出相等者。
8. 规定一种运算符号「$\ominus$」,$M\ominus N=(M+N)\div 5$,那么 $X\ominus 5=10$ 中 $X$ 的值是\_\_\_\_\_\_。
定义新运算逆运算求未知数
答案
$45$
解题步骤
$X\ominus 5=(X+5)\div 5$
$=10$,那么 $X+5=50$,所以 $X=45$。
思路:把新运算还原为含 $X$ 的等式,逆向求出 $X$。
9. 在密码学中,直接可以看到的内容叫明码,对明码进行某种处理后得到的内容叫密码。有一种密码,将英文 $26$ 个字母 $a,b,c\cdots\cdots z$(不论大小写)依次对应 $1,2,3\cdots\cdots 26$ 这 $26$ 个自然数(见表格),明码对应的序号 $x$ 为奇数时,密码对应的序号 $y=(x+1)\div 2$ 当明码对应的序号 $x$ 为偶数时,密码对应的序号 $y=x\div 2+13$。 | 字 | $a$ | $b$ | $c$ | $d$ | $e$ | $f$ | $g$ | $h$ | $i$ | $j$ | $k$ | $l$ | $m$ | | 序 | $1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ | $6$ | $7$ | $8$ | $9$ | $10$ | $11$ | $12$ | $13$ | | 字 | $n$ | $o$ | $p$ | $q$ | $r$ | $s$ | $t$ | $u$ | $v$ | $w$ | $x$ | $y$ | $z$ | | 序 | $14$ | $15$ | $16$ | $17$ | $18$ | $19$ | $20$ | $21$ | $22$ | $23$ | $24$ | $25$ | $26$ | 按上述规定,请你算出明码「$love$」译成密码后是什么?
定义新运算奇偶分类字母与序号对应
答案
$shxc$
解题步骤
根据题意对字母「$l$」、「$o$」、「$v$」、「$e$」进行翻译。
「$l$」对应序号 $12$,为偶数,密码对应的序号 $12\div 2+13=19$,密码是 $s$;
「$o$」对应序号 $15$,为奇数,密码对应的序号 $(15+1)\div 2=8$,密码是 $h$;
「$v$」对应序号 $22$,为偶数,密码对应的序号 $22\div 2+13=24$,密码是 $x$;
「$e$」对应序号 $5$,为奇数,密码对应的序号 $(5+1)\div 2=3$,密码是 $c$。
所以「$love$」对应的密码为「$shxc$」。
思路:把每个字母转为序号,按序号的奇偶分别套用对应公式求出密码序号,再换回字母。
10. 对于任意自然数,定义 $n!=1\times 2\times\cdots\times n$,如 $4!=1\times 2\times 3\times 4$。那么,$1!+2!+3!+4!+5!=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算阶乘
答案
$153$
解题步骤
$1!=1$;$2!=1\times 2$
$=2$;$3!=1\times 2\times 3$
$=6$;$4!=1\times 2\times 3\times 4$
$=24$;$5!=1\times 2\times 3\times 4\times 5$
$=120$;
所以 $1!+2!+3!+4!+5!=1+2+6+24+120$
$=153$。
思路:按阶乘定义逐个算出 $1!$ 到 $5!$ 的值再求和。
11. 规定 $3\Leftrightarrow 2=3+33=36$,$2\Leftrightarrow 3=2+22+222=246$,$1\Leftrightarrow 4=1+11+111+1111=1234$。如果一位数 $a\Leftrightarrow b$ 满足 $a\Leftrightarrow b=49380$,求 $a$ 和 $b$。
定义新运算找规律进位分析
答案
$a=4$,$b=5$
解题步骤
根据题意可推知 $b=5$,$a\Leftrightarrow b=a+aa+aaa+aaaa+aaaaa$,由于和的万位是 $4$,万位是 $9$,所以可知不可能是进位所得,可知 $a=4$,验证 $4+44+444+4444+44444=49380$,满足条件。
思路:由结果位数判断 $b$(项数),再根据万位数字确定一位数 $a$,最后代入验证。
12. 规定 $1\diamond 2=1+2=3$,$2\diamond 3=2+3+4=9$,$5\diamond 4=5+6+7+8=26$,如果 $a\diamond 15=165$,那么 $a=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算等差数列平均数
答案
$4$
解题步骤
方法一:$a\diamond 15$ 相当于连续的 $15$ 个自然数相加,平均数为第 $8$ 项 $165\div 15=11$,而第一项是 $11-7=4$。
方法二:$a\diamond 15=a+(a+1)+(a+2)+\cdots+(a+14)$
$=15a+(1+14)\times 14\div 2$
$=15a+105$
$=165$,$a=(165-105)\div 15$
$=4$。
思路:理解 $a\diamond b$ 是从 $a$ 起连续 $b$ 个自然数之和,用平均数(中间项)或展开求和的方法解出首项 $a$。
13. 已知有一个数学符号 $\triangle$ 使下列等式成立:$2\triangle 5=8.5\triangle 3=13$,$3\triangle 5=11$,$9\triangle 7=25$,那么 $7\triangle 3=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算找规律
答案
$17$
解题步骤
找规律:$2\triangle 5=2\times 2+4$
$=8$;$5\triangle 3=2\times 5+3$
$=13$;$3\triangle 5=2\times 3+5$
$=11$;$9\triangle 7=2\times 9+7$
$=25$。四个算式都满足 $a\triangle b=2a+b$,所以 $7\triangle 3=2\times 7+3$
$=17$。
思路:从已知等式中归纳出 $a\triangle b=2a+b$ 的规律,再代入求值。
14. 如果 $A*B=2A+B$,若 $A*A+3A+4A*5A=570$,那么 $A=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算逆运算求未知数
答案
$10$
解题步骤
$A*2A=2A+2A$
$=4A$,$4A*3A=8A+3A$
$=11A$,$11A*4A=22A+4A$
$=26A$,$26*5A=52A+5A$
$=57A$,$57A=570$,所以 $A=10$。
思路:按新运算逐层化简表达式得到关于 $A$ 的一次式,令其等于 $570$ 求解。
15. 我们规定,$A\bigcirc B$ 表示 $A$,$B$ 中较大的数;$A\triangle B$ 表示 $A$,$B$ 中较小的数。则 $(10\triangle 8-6\bigcirc 5)\times(11\bigcirc 13+15\triangle 20)=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算比较大小
答案
$56$
解题步骤
原式 $=(8-6)\times(13+15)$
$=2\times 28$
$=56$
思路:按定义把取大数、取小数的符号替换为具体数值,再依四则运算顺序计算。
16. 已知「$\triangle$」表示一种运算符号,若 $a\triangle b=(a-b)\div 2$,则 $3\triangle(6\triangle 4)=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算运算顺序
答案
$1$
解题步骤
原式 $=3\triangle[(6-4)\div 2]$
$=3\triangle 1$
$=(3-1)\div 2$
$=1$
思路:先算括号内的 $6\triangle 4$,再把结果代入外层新运算计算。
17. 对于数 $x$,$y$,定义两种运算「$*$」及「$\triangle$」如下:$x*y=6x+5y$,$x\triangle y=3xy$,则 $(2*3)\triangle 4=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算运算顺序
答案
$324$
解题步骤
原式 $=(6\times 2+5\times 3)\triangle 4$
$=27\triangle 4$
$=3\times 27\times 4$
$=324$
思路:先用「$*$」算出 $2*3$,再把结果代入「$\triangle$」运算。
18. 如果 $6*2=6+7$,$5*3=5+6+7$,$4*5=4+5+6+7+8$,$\cdots\cdots$ 那么 $5*5+6*5+7*5+\cdots+10*5=$\_\_\_\_\_\_。
定义新运算找规律等差数列求和
答案
$285$
解题步骤
不难发现该运算的规律:$a*b$ 表示从 $a$ 开始的连续 $b$ 个自然数的和。
所以 $5*5+6*5+7*5+\cdots+10*5$
$=(5+6+7+8+9)+(6+7+8+9+10)+(7+8+9+10+11)+(8+9+10+11+12)+(9+10+11+12+13)+(10+11+12+13+14)$
$=5\times(7+8+9+10+11+12)$
$=5\times 19\times 3$
$=285$
思路:归纳出 $a*b$ 为从 $a$ 起连续 $b$ 个自然数之和,逐项展开后利用对称配对或中间数求和。
19. 黑猫警长在追踪嫌犯时,拾到嫌犯丢失的一张写有电话号码的破纸条(见下图)。 在侦察过程中,黑猫警长进一步了解到算式中所使用的符号与通常表示的意义相同,进位点是十进制,但数字所代表的数都不同。据此,黑猫警长很快破译出了电话号码。这个电话号码是\_\_\_\_\_\_。
figure
一张破纸条,上面写着:电话:38796;并列出四个算式:$3\times 3=3$,$8\times 7=8$,$7\times 7\times 7=6$,$(8+7+3)\times 9=39$。
定义新运算数字谜逻辑推理
答案
$10258$
解题步骤
由 $8\times 7=8$,可知 $7$ 代表 $1$ 或者 $8$ 代表 $0$。
如果 $7$ 代表 $1$,那么 $7\times 7\times 7=1$,这与 $7\times 7\times 7=6$ 矛盾,所以 $8$ 代表 $0$。
因为 $7\times 7\times 7=6$,$3$ 所以 $3$ 代表 $1$,另外 $7\times 7\times 7=6$,乘积是一位数,所以了 $7$ 代表的数不能大于 $2$,所以只能是 $7$ 代表 $2$;再看最后一个算式 $(8+7+3)\times 9=39$,根据前面的判断可知原号里计算出来正确结果对应是 $3$,根据个位判断,可推出 $9$ 代表 $5$,代入验证满足条件。所以 $38796$ 代表的电话号码是 $10258$。
思路:把每个非标准算式看作字母代数字的数字谜,逐步推出各数字对应关系并代入验证,从而破译号码。

第4讲 找规律

数列找规律:通过观察数列相邻项的差、比或分位变化,归纳出数列的生成规律并求缺项或指定项.
二阶差与差数列:当相邻两项的差又构成等差或有规律的数列时,借助差数列逐层求出原数列的项.
等差数列求和:利用首项、末项、项数与公差,运用求和公式计算等差数列各项之和.
图形找规律与图形计数:火柴棒、正方形、三角形等图形按规律生长,通过分类(方向、层数)将图形问题转化为数列求和.
环状(圈层)计数:从中心向外逐圈增加元素,各圈数量常构成等差数列,累加求总数.
平方数与杨辉三角规律:识别对称求和 $1+2+\cdots+n+\cdots+1=n^{2}$、平方数及杨辉三角中每数为上方两数之和等经典规律.
周期与整除性判断:利用周期循环、奇偶性和整除关系判断某状态能否出现或确定指定位置的结果.
1. 找规律填数:$179,278,377,476,$________$,$________$,773,872$.
数列规律逐位分析
答案
$575,674$
解题步骤
方法一:相邻两项差为 $99$,所以两个空分别为 $575,674$.
方法二:分别观察每个数的百位、十位、个位.
百位:$1,2,3,4,\cdots\cdots$
十位:$7,7,7,7,\cdots\cdots$
个位:$9,8,7,6,\cdots\cdots$
很容易得出应填 $575,674$.
思路:观察相邻两项的差固定为 $99$,或分位(百位递增、个位递减)确定缺失项.
2. 下面的数列具有一定的规律,找规律在□里填上适当的数. $$1,3,8,16,27,\square,58$$
数列规律二阶差
答案
$41$
解题步骤
该数列的规律是:每两个相邻的数相差为 $2,5,8,11,14,17$,所以□里面的数为 $27+14=41$.
思路:考察相邻两项之差构成的等差数列 $2,5,8,11,14,17$,从而求出缺项.
3. 观察分析各列数的规律,然后填空. $(1)3,6,12,24,$________$,96,192,\cdots$; $(2)0,1,3,6,10,15,$________$,28,\cdots$.
数列规律倍数关系差数列
答案
$(1)48$
$(2)21$
解题步骤
$(1)$后一个数是前一个数的 $2$ 倍,因此由 $24\times2$ 或 $96\div2$ 得到 $48$.
$(2)$相邻两数的差组成的数列是 $1,2,3,4,5,6,\cdots$,则由 $15+6$ 得到 $21$.
思路:第一列为公比 $2$ 的等比数列;第二列相邻差为 $1,2,3,\cdots$ 的递增数列.
4. 计算:$202-204-206+208+210-212-214+216+\cdots+2002-2004-2006+2008=$________.
分组求和加减规律
答案
$0$
解题步骤
原式 $=(202-204-206+208)+(210-212-214+216)+\cdots+(2002-2004-2006+2008)$
$=0$.
思路:每四项为一组,每组的和恰好为 $0$,故总和为 $0$.
5. 计算:$(1+2+3+\cdots+2008+2009+2008+\cdots+3+2+1)\div2009=$________.
平方数规律等差数列求和
答案
$2009$
解题步骤
通过等差数列求和得到 $1+2+\cdots+(n-1)+n+(n-1)+\cdots+3+2+1=n^{2}$,
$(1+2+\cdots+2008+2009+2008+\cdots+3+2+1)\div2009=2009^{2}\div2009$
$=2009$.
思路:利用对称求和公式 $1+2+\cdots+n+\cdots+2+1=n^{2}$,再除以 $2009$.
6. 已知六个数按以下顺序排列:$2,3,5,9,17,33,\cdots$,如此继续排下去,第七、八个数是什么?
数列规律差数列
答案
$65,129$
解题步骤
相邻两项差依次为 $1,2,4,8,16,\cdots$,所以第七个数为 $33+32=65$,第八个数为 $65+64=129$.
思路:相邻两项之差构成公比为 $2$ 的等比数列,据此推出后两项.
7. 如下图所示,用火柴棒横着排正方形,如果使用 $70$ 根火柴棒,那么可排出________个正方形.
figure
一排横向相连的正方形(由火柴棒拼成),共画出 $5$ 个相邻正方形,右侧用省略号表示继续延伸.
火柴棒计数等差数列
答案
$23$
解题步骤
$(70-1)\div3=23$.
思路:首个正方形用 $4$ 根,每多一个增加 $3$ 根,由 $(70-1)\div3$ 求出个数.
8. 下图是蜂巢的一部分,假如从中间到外面有 $4$ 层,每个小正六边形中有一只幼蜂,那么这个蜂巢里共有________只幼蜂.
figure
由正六边形蜂房密铺组成的蜂巢,中心一个浅色六边形,向外逐层包围,四周用省略号表示蜂房继续延伸.
环状计数等差数列求和
答案
$37$
解题步骤
共 $1+6+12+18=37$ 只.
思路:中心 $1$ 个,第 $k$ 层增加 $6k$ 个,累加各层得到总数.
9. $3$ 根火柴棒可以摆成一个小三角形,用很多火柴棒摆成了一个如下图那样的大三角形,如果大三角形外沿的每条边都增加到 $10$ 根火柴棒,那么摆成这样形状的大三角形需要________根火柴棒.
figure
由小三角形密铺组成的大正三角形(边上为 $5$ 个小三角形),由许多火柴棒拼成.
火柴棒计数等差数列求和
答案
$165$
解题步骤
所有的火柴棒共有 $3$ 种方向:“/”、“\”和“-”.
因为三个方向数量相同,大三角形的火柴棒数量为 $(1+2+3+\cdots+10)\times3=165$(根).
思路:火柴按三个方向分类,每个方向的根数都是 $1+2+\cdots+10$,乘以 $3$ 得总数.
10. 在下图□里填上符合规律的数.
figure
杨辉三角形式的数字方阵,每行的数为方块中的数字:第一行 $1$;第二行 $1,1$;第三行 $1,2,1$;第四行 $1,3,3,1$;第五行 $1,\square,6,\square,1$;第六行 $1,5,\square,\square,5,1$,部分方块为空待填.
杨辉三角数阵规律
答案
$4,4,10,10$
解题步骤
规律为:下面的数为上面两数之和,所以□里面填 $4,4,10,10$.
思路:杨辉三角中每个数等于其上方两数之和,依次补出空缺.
11. 下图是一个用火柴棒摆成的由若干个正六边形组成的图形,若要由里到外摆 $4$ 圈(在图片的基础上再加两圈),那么一共需要________根火柴棒.
figure
由火柴棒拼成的正六边形密铺图形,深灰色六边形围绕排列形成约两圈的六角形阵列.
环状计数火柴棒计数等差数列求和
答案
$210$
解题步骤
正中间的黑六边形需要 $6$ 根,
加上第一圈之后,增加了 $(1+3)\times6=24$(根);
加上第二圈之后,增加了 $(2+5)\times6=42$(根);
观察其公差为 $18$ 的等差数列,所以这个规律可以连接.四圈值是该等差数列的前 $5$ 项之和,等于 $42\times5=210$.
思路:从中心向外每圈增加的火柴数构成公差为 $18$ 的等差数列,累加各圈得总数.
12. 小张将一些同样大小的正方形纸片摆放在桌上.第一次在桌子中间放 $1$ 张纸片(如图(1)),第二次在这个小正方形纸片四周外面放一圈纸片(如图(2)),第三次在第二次摆放的图形外再放一圈纸片(如图(3)),她按此规律共摆了十次,那么她共用了正方形纸片________个. A.$100$  B.$144$  C.$181$  D.$196$  E.$200$
figure
三幅由正方形纸片摆成的图形:图(1)为单个正方形;图(2)为十字(中心加上下左右);图(3)为更大的菱形状方块阵列,逐次向外加一圈.
环状计数等差数列求和
答案
C
解题步骤
第 $2$ 个图形比第 $1$ 个图形多 $4\times1=4$(个),第 $3$ 个图形比第 $2$ 个图形多 $4\times2=8$(个),第 $4$ 个图形比第 $3$ 个图形多 $4\times3=12$(个),$\cdots\cdots$,第 $10$ 个图形比第 $9$ 个图形多 $4\times9=36$(个).
第 $10$ 个图形共有 $1+4+8+12+\cdots+36=181$(个),选 C.
思路:每次外加一圈增加 $4k$ 个,第 $10$ 次总数为 $1+4+8+\cdots+36$.
13. 如下图所示,白色和黑色的三角形按顺序排列,当两种三角形的数量相差 $12$ 个时,白色三角形有________个.
figure
由小三角形拼成的一列大三角形,第 $1$ 个为单个灰(黑)色三角,之后逐个变大;每个大三角形由灰色与白色小三角形交替组成(向上为灰、倒置为白).
图形计数平方数规律等差数列
答案
$66$
解题步骤
黑色三角形数量有:$1,(1+2),(1+2+3),(1+2+3+4),\cdots$
白色三角形数:$0,1,(1+2),(1+2+3),\cdots$
差为:$1,2,3,4,\cdots$
当为 $12$ 时,为第 $12$ 个图,白色三角形数为 $1+2+3+\cdots+11=66$ 个.
思路:黑、白三角形数随图序增长,差恰为图序,差为 $12$ 时白色数为 $1+2+\cdots+11$.
14. 有一张纸,第一次把它剪成 $7$ 块;第二次从第一次所得的纸片中任取一块,再剪成 $7$ 块;第三次再从前面所得的所有纸片中任取一块,再剪成 $7$ 块……这样剪下去,问第 $10$ 次剪完后,纸片共有多少块?是否有可能在某一次剪完后,所有纸片的数量正好是 $2010$?为什么?
等差数列整除性判断
答案
$61$,不能
解题步骤
每一次剪完,都比上一次增加 $6$ 块.
第 $10$ 次剪完后共有纸 $6\times9+7=61$ 块,$2010-7=2003$,$2003$ 不是 $6$ 的整数倍数,所以不能剪成.
思路:每剪一次纸片净增 $6$ 块,第 $n$ 次共 $7+6(n-1)$ 块;判断 $2010$ 是否符合此式.
15. 张杰从 $27$ 起写了 $26$ 个连续奇数,王强从 $26$ 起写了 $26$ 个连续自然数,然后他们分别将自己写的 $26$ 个数求和.那么这两个和的差是________.
等差数列求和对应相减
答案
$351$
解题步骤
张杰:$27,29,31,\cdots,77$
王强:$26,27,28,\cdots,51$
差:$1,2,3,\cdots,26$
所以相差 $1+2+3+\cdots+26=(1+26)\times26\div2$
$=351$.
思路:两组数一一对应相减,差构成 $1,2,\cdots,26$,求其和即得两和之差.
16. 在下面的一列数中,从右向左数,第 $8$ 个数是________. $$1,4,10,20,35,\cdots$$
数列规律二阶差
答案
$120$
解题步骤
相邻两项差为 $3,6,10,15,\cdots$.可发现这些相邻两项相差的数为 $3,4,5,\cdots$,所以第 $8$ 个数为 $1+5+10+15+21+28+36=120$.
思路:相邻两项之差为 $3,6,10,15,\cdots$(其差又为 $3,4,5,\cdots$),累加得第 $8$ 项.
17. 学校阅览室有能坐 $4$ 人的方桌,如果多于 $4$ 人,就把方桌拼成一行,$2$ 张方桌拼成一行能坐 $6$ 人,如下图所示. 现在阅览室坐了 $146$ 人,那么阅览室中拼成一行的方桌有________张.
figure
三组由正方形方桌拼成一行的示意图:$1$ 张方桌四周各坐 $1$ 人(共 $4$ 个三角表示座位);$2$ 张拼成一行;$3$ 张拼成一行,桌子上下及两端用小三角形表示就座人数.
间隔问题等差数列
答案
$72$
解题步骤
减去两端的两个人后,刚好每张桌子有两个人,$(146-2)\div2=72$ 张.
思路:每张桌子上下各坐 $1$ 人共 $2$ 人,再加两端各 $1$ 人;由 $(146-2)\div2$ 求桌数.
18. 一台计算机感染了病毒.在计算机的存储器中,从 $2$ 到 $9$ 的每一个数 $x$ 被 $1+2+3+\cdots+x$ 代替,例如 $3(3=1+2)$ 代替 $3$,$15(15=1+2+3+4+5)$ 代替 $5$,计算机的其他位置都正常.你若要算 $1+3+5$,计算机会显示出来的结果是________.
定义新运算等差数列求和
答案
$285$
解题步骤
不难发现该运算的规律:$a*b$ 表示从 $a$ 开始的连续 $b$ 个自然数的和.
所以 $1*5+5*6+5*7+5*5+\cdots+10*5$
$=(5+6+7+8+9)+(6+7+8+9+10)+(7+8+9+10+11)+(8+9+10+11+12)+(9+10+11+12+13)+(10+11+12+13+14)$
$=5*(7+8+9+10+11+12)$
$=5\times19\times3$
$=285$.
思路:病毒将每个数 $x$ 替换为 $1+2+\cdots+x$,按此规则重新计算 $1+3+5$ 对应的表达式.
19. 从 $2603$ 中减去 $215$ 以后,再加上 $212$,然后再减去 $215$,再加上 $212$……这样不断循环,减又加,减到第________次数为 $0$.
还原问题等差数列
答案
$597$
解题步骤
根据题目列出算式为:
$2603-215+212-215+212-\cdots-215+212-215=2603-(215-212)-(215-212)-\cdots-(215-212)-215$
即最后这次减去 $3$,最后一次减去 $215$,减去个数为 $(2603-215)\div3+1=597$(个).
思路:每“减 $215$ 加 $212$”净减 $3$,最后一步只减不加;列方程求循环次数.
20. 计算:$1-(1+2)+(1+2+3)-(1+2+3+4)+\cdots+(1+2+\cdots+983)-(1+2+\cdots+99)=$________.
分组求和等差数列
答案
$2500$
解题步骤
原式 $=-[(1+2+3)-(1+2)]+[(1+2+3+4)-(1+2+3+4)]+\cdots+[(1+2+3+\cdots+983)-(1+2+\cdots+99)]$
$=1+3+5+\cdots+99$
$=2500$.
思路:将相邻括号配对,差化为奇数列 $1+3+5+\cdots+99$,求和得结果.
21. 观察下图中数字排列的特点,根据此特点可知△、☆、※所代表数字之和应该是________.
figure
由若干圆圈排成的数阵,每个圆圈内有一个数字按螺旋方向排列,部分圆圈内为符号 $\triangle$、$※$、$☆$ 等待求.
数阵规律螺旋排列
答案
$6$
解题步骤
不难发现图中的数字从左上角开始,按照顺时针方向旋转向内,依次是 $1,2,3,4,5$ 循环出现,所以以 $1$,未 $=2$,$\triangle=1$,$※$=$2$,$☆=3$,其和为 $1+2+3=6$.
思路:数字沿螺旋方向以 $1,2,3,4,5$ 循环排列,据此定出三个符号代表的数再求和.
22. 下面的算式是按一定的规律排列的:$4+2,5+8,6+14,7+20,\cdots$,那么和为 $83$ 的算式是________.
等差数列数列规律
答案
$15+68$
解题步骤
观察这组式子可知两个加数分别由两组等差数列组成,且和也为等差数列
第一组:$4,5,6,7,\cdots\cdots$公差 $1$
第二组:$2,8,14,20,\cdots\cdots$公差 $6$
各组相差 $6,13,20,21,\cdots\cdots$公差 $7$;
因此,当和为 $83$ 时,求得项数为 $(83-6)\div7+1=12$,所以是第 $12$ 项的算式为:
$[4+(12-1)\times1]+[2+(12-1)\times6]=15+68$.
思路:两加数与其和分别构成等差数列,由和为 $83$ 定出项数,再写出对应算式.
23. 如下图所示,小正方形的边长是 $1$ 厘米,依次作出下面图形. 上图第一个图形的周长是 $10$ 厘米,那么,由 $36$ 个正方形组成的图形周长是________厘米.
figure
三幅由单位正方形堆成的阶梯(金字塔)形图形,第一幅为 $3$ 个底加 $1$ 个上层,逐幅增大,每个小正方形边长 $1$ 厘米.
巧求周长等差数列平方数规律
答案
$34$
解题步骤
通过观察规律,每个正方形的个数恰好是层数的平方,$36$ 个正方形图形中有 $6$ 层,最外的图形可每层增加 $2$ 厘米,形成一个公差为 $6$ 的等差数列,$10,16,22,28,34$,所以 $36$ 个正方形的图形周长是 $34$ 厘米.
思路:第 $n$ 个图共 $n^{2}$ 个小正方形,其周长成公差为 $6$ 的等差数列;$36$ 个正方形为第 $6$ 个图.
24. 有一组算式:$1+1,2+3,3+5,4+7,5+9,7+10,5+9+13,6+11+16,7+13+19,\cdots$,那么第 $2005$ 个算式中三数的和是________.
等差数列数列规律
答案
$12027$
解题步骤
依题意将每组算式的和分别加上 $3,9,15,21,27,33,39,\cdots\cdots$由此可知,该组算式的和组成一个公差为 $6$ 的等差数列.则第 $2005$ 个算式的和为:
$3+(2005-1)\times6=12027$.
思路:各算式的和构成首项 $3$、公差 $6$ 的等差数列,代入第 $2005$ 项求和.
25. 有许多等式: $$2+4+6=1+3+5+3$$ $$8+10+12+14=7+9+11+13+4$$ $$16+18+20+22+24=15+17+19+21+23+5$$ 第 $10$ 个等式右边的和是________.
等差数列求和数列规律
答案
$1668$
解题步骤
由于等式左右加数都是从 $2$ 开始的连续偶数,第 $9$ 等式左边的加数个数为第 $1$ 个等式个数 $3+4+5+6+7+8+9+10+11=63$(个),所以第 $10$ 个等式左边第一个加数为 $(63+1)\div2\times2=128$,最后一个数是 $(63+1)\div2=64$,等式左边的和即等于右边之和,为 $128+130+\cdots+148+150=1668$.
思路:第 $n$ 个等式左边为若干连续偶数之和,求出第 $10$ 个等式各项再求和.
26. 有若干根长度相等的火柴棒,把这些火柴棒摆成下面的图形,照这样摆下去,摆到第 $10$ 个图,一共用了________根火柴棒.
figure
三幅用火柴棒(端点为黑点)摆成的阶梯状图形:第一幅为一个正方形,第二幅为底排两个正方形上加一个,第三幅再增大一层,呈金字塔状.
火柴棒计数等差数列求和
答案
$229$
解题步骤
第 $1$ 个图形火柴棒根数:$4\times1=4$
第 $2$ 个图形火柴棒根数:$4\times(1+2)+1=13$
第 $3$ 个图形火柴棒根数:$4\times(1+2+3)+2=30$
$\cdots\cdots$
第 $10$ 个图形火柴棒根数:$4\times(1+2+3+\cdots+10)+9=229$.
注:一般而言,数列图形找规律的题目最后都需要回到等差数列的计算上来.
思路:第 $n$ 个图火柴数为 $4\times(1+2+\cdots+n)+(n-1)$,代入 $n=10$ 求得.
27. 一个六角形的花坛的周围用三角形和正方形的砖块铺路(见下图),从花坛中心向外共铺九层,则铺设整个路面所用的三角形和正方形砖块总数是________块.
figure
六角形花坛俯视图:中心为灰色正六边形,向外用三角形和正方形砖块交替环绕铺成一圈圈八角形状的路面.
环状计数等差数列求和
答案
$432$
解题步骤
第一层:含三角形 $6\times1$ 个,
第二层:含三角形 $6\times3=18$(个),
第三层:含三角形 $6\times5=30$(个),
$\cdots\cdots$
第九层:含三角形 $6\times(1+3+5+7+11+13+15)=384$(个)
每层含正方形个数均为 $6$ 个,$9$ 层共含正方形 $6\times8=48$(个).
则铺设整个路面所用的三角形和正方形砖块总数是 $384+48=432$(块).
思路:三角形按每层 $6\times(2k-1)$ 增加,正方形每层 $6$ 个,分别求和后相加.
28. $3$ 根火柴棒可以摆成一个小三角形,用很多火柴棒摆成了一个如下图那样的一个大三角形,如果大三角形外沿的每条边都增加到 $10$ 根火柴棒,那么摆成这样形状的大三角形共需要________根火柴棒.
figure
由小三角形密铺组成的大正三角形(边上为 $5$ 个小三角形),中央留有空心区域,由许多火柴棒拼成.
火柴棒计数等差数列求和
答案
$102$
解题步骤
所有的火柴棒共有 $3$ 种方向:“/”、“\”和“-”.
从三个方向分别数,实心大三角形共 $10$ 层,火柴棒数量为 $(1+2+3+\cdots+10)\times3=165$(根);里面空心三角形为 $7$ 层,除了底边以外的火柴都需除掉,为 $(1+2+3+\cdots+6)\times3=63$(根),所以 $165-63=102$ 即所求.
思路:用实心大三角的火柴数减去中央空心三角形(除底边)的火柴数得结果.
29. 下面的各算式是按规律排列的:$1+1,2+3,3+5,4+7,1+9,2+11,3+13,4+15,1+17,\cdots$,那么第 $18$ 个算式是________.其中第________个算式的结果是 $1992$.
周期问题等差数列数列规律
答案
$2+35,995$
解题步骤
第一个加数有周期变化,第二个加数呈等差数列,$18\div4=4\cdots\cdots2$,$1+(18-1)\times2=35$,所以第 $18$ 个算式是 $2+35$,因为第一个加数小于等于 $4$,第二个加数为奇数,第二个加数 $=1992-2$,又因为第一个加数应该是 $1$,则第二个加数应该是 $1991$,$(1991+1)\div2=996$ 个数,那么第一个加数应该是 $4$,那么这是第 $996+4=1000$ 项,第一个加数为 $4$ 时,求出现的算式应是 $1989$,那么这是第 $(1989+1)\div2=995$,$995\div4=248\cdots\cdots3$,第一个加数的确是 $3$,所以 $13$ 算式的结果是 $1992$.
思路:第一加数以 $1,2,3,4$ 为周期,第二加数为奇数等差数列;分别定位第 $18$ 项及结果为 $1992$ 的项.
30. 编号是 $1,2,3,\cdots,36$ 号的 $36$ 名学生按编号顺序面向里站成一圈.第一次,编号是 $1$ 的同学向后转,第二次,编号是 $2,3$ 的同学向后转,第三次,编号是 $4,5,6$ 的同学向后转,$\cdots\cdots$,第 $36$ 次,全体同学向后转.这时,面向里的同学还有________名.
周期问题奇偶分析
答案
$18$
解题步骤
$36$ 次整个过程中一共转了 $1+2+3+4+\cdots+36=666$ 人次,每转过 $72$ 人次向后的方向就会和原来一样,那么 $666\div72=9\cdots\cdots18$,于是这第 $18$ 名同学朝外,$18$ 名同学朝里.
思路:统计每名学生被转的总次数的奇偶性,转奇数次的朝外、偶数次的朝里,从而得朝里人数.

第5讲 等差数列

等差数列的概念:相邻两项之差(公差)相等的数列称为等差数列,本讲所有题目均围绕等差数列的识别与运算展开。
通项公式:等差数列第 n 项等于首项加上 (n-1) 倍公差,用于求指定位置的项。
公差的求法:用首末两项之差除以间隔数求公差,常用于在两数之间插入若干数构成等差数列的问题。
等差数列求和:等差数列各项之和等于(首项加末项)乘以项数除以 2,是本讲计算总和的核心公式。
平均数与中间项:等差数列的平均数等于正中间一项的值,奇数项时即中间项,可简化求和与求项。
分段求和与新数列:将等差数列按相等项数分段,各段之和又构成新的等差数列,可由部分段和推出整体和。
等差数列的实际应用:将座位数、捐款数、台阶高度、工资增长等实际问题抽象为等差数列模型求解。
递推数列与组合计数:斐波那契型递推数列求和及在等差数列中取数求不同和的个数等综合问题。
1. 一辆公共汽车有 78 个座位,空车出发。第一站上一位乘客,第二站上两位,第三站上三位,依此下去,________站以后,车上坐满乘客。
等差数列求和连续自然数求和
答案
12
解题步骤
自 1 开始,连续自然数相加,直到 78 为止。
$1+2=3$
$1+2+3=6$
$1+2+3+4=10$
……
$1+2+3+4+\cdots+12=78$。
思路:乘客人数依次为 1,2,3,… 构成等差数列,累加到总和等于座位数 78 时即坐满。
2. 一个剧场设置了 30 排座位,第一排有 28 个座位,往后每一排都比前一排多 2 个座位,这个剧场一共有多少个座位?
等差数列求和首项末项公差
答案
1710
解题步骤
最后一排有座位:$28+2\times(30-1)=86$(个),一共:$(28+86)\times30\div2=1710$(个)。
思路:每排座位数构成首项 28、公差 2 的等差数列,先求末项再用求和公式计算总座位数。
3. 在 6 和 26 之间插入三个数,使它们每相邻两个数的差相同,这三个数的和是________。
等差数列公差计算中间项
答案
48
解题步骤
在 6 和 26 之间插入三个数,那么一共有 4 个相邻差,即公差为 $(26-6)\div4=5$,所以插入的三个数是 $11,16,21$,和为 $11+16+21=48$。
思路:插入三个数后首尾共 5 项,用首末项之差除以间隔数求公差,再算出中间三个数之和。
4. 几个连续偶数,最大的一个是 998,这几个连续偶数的平均数是________。
连续偶数等差数列平均数
答案
990
解题步骤
这九个连续偶数的平均数是第五个偶数,是 $998-4\times2=990$。
思路:连续偶数构成等差数列,平均数等于正中间那一项的值。
5. 下面这列数中,最大的三位数是________。 $1,8,15,22,29,36,\cdots$
等差数列通项余数
答案
995
解题步骤
容易发现,该数列是首项为 1、公差为 7 的等差数列。$(999-1)\div7=142\cdots\cdots4$,所以,这列数中最大的三位数是 $999-4=995$。
思路:先确定数列首项与公差,再找到不超过 999 且符合通项规律的最大三位数。
6. 计算:$2005+2004-2003-2002+2001+2000-1999-1998+1997+1996-\cdots+7+6+5+4-3-2+1=$________。
分组求和凑整
答案
2005
解题步骤
原式 $=2005+(2004-2003-2002+2001)+(2000-1999-1998+1997)+\cdots+(4-3-2+1)$
$=2005+0+0+\cdots+0$
$=2005$。
思路:将算式按每四个数为一组分组,每组结果都为 0,只剩下首项 2005。
7. 思思每年的母亲节都会给妈妈折纸鹤,祝福妈妈健康快乐。从第二年开始,每年都会比前一年多折 7 只,八年一共折了 212 只,那么,思思第一年折了________只。
等差数列求和方程思想
答案
2
解题步骤
设第一年折了 $a$ 只,则
$a+(a+7)+(a+2\times7)+\cdots+(a+7\times7)=212$
$8a+28\times7=212$
$a=2$
所以思思第一年折了 2 只。
思路:每年折的数量构成公差为 7 的等差数列,设首项列方程,利用八项求和解出第一年的数量。
8. 王芳大学毕业找工作。她找了两家公司,都要求签五年的合同,年薪开始都是一万元,但每个公司加薪的方式不同。甲公司承诺每年加薪 1000 元,乙公司答应每半年加薪 300 元,以五年计算,王芳应聘________公司工作收入更高。
等差数列求和实际应用比较
答案
解题步骤
甲公司五年之内王芳得到的收入为:
$10000+11000+12000+13000+14000=60000$(元)。
乙公司五年王芳得到的收入为:$(10000+10500)+(11000+11500)+(12000+12500)+(13000+13500)+(14000+14500)=60800$(元)。乙公司收入更高,所以应该应聘乙公司。
思路:分别将甲、乙两公司各期工资视为等差数列求和,比较五年总收入的大小。
9. 小青柱沿着台阶往上跳,每跳一次都比上一次升高 4 厘米。它从离地面 10 厘米处开始跳,这一整套为小青柱的第一次的落脚点,那么它的第 100 个落脚点正好在台阶尽头的亭子内,这亭子离地面________厘米。
等差数列通项实际应用
答案
406
解题步骤
亭子离地面高度为:$10+(100-1)\times4=406$(厘米)。
思路:落脚点高度构成首项 10、公差 4 的等差数列,求第 100 项即为亭子离地高度。
10. 某校师生共为地震灾区捐款 46200 元,经统计发现,他们各自所捐的钱数,共有 10 种不同档次。最低档次共有 10 人,最高一个档次,捐款人数就是只 1 人,且从第二档次开始,以后各档次的每人捐款钱数,分别为最低档次的 2 倍、3 倍、4 倍……10 倍,那么捐款最多的人捐款________元。
等差数列求和倍数关系方程思想
答案
2100
解题步骤
各个档次捐款人数分别为 $10,9,8,7,\cdots,1$,每人捐款数分别为 $x,2x,3x,4x,\cdots,10x$。
$10x+9\times2x+8\times3x+7\times4x+\cdots+10x=46200$,即 $220x=46200$,$x=210$,最高档次捐人数:$210\times10=2100$(元)。
思路:设最低档每人捐 x 元,列出各档人数与钱数之积求和方程,解得 x 后乘 10 即最高档每人捐款额。
11. 有 37 个人排成一行依次报数。第一个人报 1,以后每人报的数都是把前一人报的数加 3。报到末了一个人报得最大的一个数恰好等于 2011,那么这是第________个报数的人报得了。
等差数列通项正确数与错误数比较
答案
34
解题步骤
$1+3\times(37-1)\times3=109$
正确报数都是 $1+3+7+\cdots+109=(1+109)\times37\div2$
$=2035$,从报错的那个人开始,每个人都比正确的少 6,$2035-2011=24$ 共 $24\div6=4$(人)报错。开始报错的是:$37-4+1=34$。
思路:先算出全部正确报数之和,与实际所报之和相差的部分除以每人少报的差,确定从第几人开始报错。
12. 小明家住在一条弄堂里,这条弄堂全家的门牌号从 1 号、2 号、……连续下去,全家堂里所有住户的门牌号之和减去小明家的门牌号,其结果为 265,这条弄堂全家共有________家住户,小明家的门牌号码是________。
连续自然数求和估算
答案
23,11
解题步骤
从 1 开始连续自然数相加,到超过 265 为止,$1+2+\cdots+23=276$,$276-265=11$。
思路:先把连续门牌号求和直到超过 265,确定住户总数,超出的部分即为小明家的门牌号。
13. 在下面 12 个方框中各填入一个数,使这 12 个数从左到右构成等差数列,其中 10、16 已经填好,那么这 12 个数的和为________。
figure
一排 12 个并列的方框,从左到右第 6 个方框中已填入 16,第 9 个方框中已填入 10,其余 10 个方框为空,需填入数使整排构成等差数列。
等差数列公差计算等差数列求和
答案
180
解题步骤
由题意知,这 12 个数构成一个等差数列,又由题目给出的两个数 10 和 16 知:公差为 $(16-10)\div3=2$,第六个方框 $16+2\times5=26$,最后一个方框 $10-2\times3=4$,由等差数列求和公式得和为:$(4+26)\times12\div2=180$。
思路:由已知两格的位置间隔与数值之差求出公差,再求出首项与末项,用求和公式算 12 个数之和。
14. 7 个自然数的和是 259,将这 7 个自然数从小到大排成一行,相邻两个数的差都是 8,那么,第 6 个自然数是________。
等差数列平均数公差
答案
53
解题步骤
第 4 个数为 $259\div7=37$,所以第 6 个数为 $37+8\times2=53$。
思路:7 项等差数列的平均数即第 4 项,再由公差 8 推算第 6 项。
15. 将七个连续自然数从小到大排列,最小的三个数的总和等于 33,最大的三个数的和是________。
连续自然数等差数列
答案
45
解题步骤
最小的数为 $33\div3-1=10$。则最大的三个数为 $14,15,16$,和为 45。
思路:由最小三个数之和求出最小数,进而确定七个连续数,再求最大三个数之和。
16. 有一列等差数列,它的前 7 项的和为 30,前 14 项的和为 100,它的前 21 项的和是多少?
等差数列分段和新等差数列
答案
210
解题步骤
依题意可知第 8~14 项的和是 $100-30=70$,由于这是一个等差数列,所以前 7 项的和、第 8~14 项的和、第 15~21 项的和构成等差数列(公差为相邻段差的 49 倍),所以前 8~14 项的和是这个新等差数列的平均数,即前 21 项的和为 $70\times3=210$。
思路:将每 7 项一段的和看作新的等差数列,利用三段和构成等差数列求出第三段从而得到前 21 项的和。
17. 30 名同学按身高由低到高排成一队。相邻两个同学的身高差都相同。前 10 名同学的身高和是 1450 厘米。前 20 名同学的身高和是 3030 厘米。那么这 30 名同学的身高和是________厘米。
等差数列分段和新等差数列
答案
4740
解题步骤
依题意可知第 11~20 名同学的身高和是 $3030-1450=1580$(厘米)。由于所有同学的身高成等差数列,所以以前 10 名同学身高和、第 11~20 名同学身高和、第 21~30 名同学身高和成等差数列。第 11~20 名同学身高和是这个新等差数列的平均数,30 名同学的身高总和是 $1580\times3=4740$(厘米)。
思路:将每 10 名一段的身高和看作新等差数列,由前两段求出中间段平均关系,得到全部 30 名的身高和。
18. 体育馆正在进行乒乓球单打、双打比赛,双打比赛的运动员比单打的运动员多 4 名,比赛的乒乓球桌台共有 13 张,那么双打比赛的运动员有________名。
和差关系方程思想
答案
20
解题步骤
两桌单打 1 桌双打的人数相同,要想双打的人数比单打多 4 人,则双打的桌数为单打的一半多一桌。已知有乒乓球桌共 13 张,所以双打占的乒乓球桌台应有 $(13-1)\div3+1=5$ 张,人数为 $5\times4=20$(人)。
思路:利用双打每桌 4 人、单打每桌 2 人的关系,结合桌数总和与人数差,求出双打桌数与人数。
19. 一个数列,从第 3 项起,每一项都等于它前面两项的和。这个数列的第 2 项为 39,第 10 项为 2009,那么,前 8 项的和是________。
递推数列斐波那契型数列求和
答案
1970
解题步骤
设这个数列第 $n$ 项为 $a_n$,则有 $a_3=a_1+a_2$,$a_4=a_2+a_3$,$a_5=a_3+a_4$,……,得这 8 个式子的左右各自相加并相加,可得 $a_1+2(a_2+a_3+a_4+a_5+a_6+a_7+a_8)=a_2+a_3+a_4+\cdots+a_9+a_{10}$。
所以 $a_1+a_2+a_3+a_4+\cdots+a_8=a_{10}-a_2$,前 8 项的和 $=2009-39$
$=1970$。
思路:利用斐波那契型递推关系把前 8 项之和表示为第 10 项与第 2 项之差,直接代入求和。
20. 100 个连续的自然数按从小到大的顺序排列,取出其中第 1 个数、第 3 个数、第 5 个数……第 99 个数,把取出的数相加,得到的结果是 5400,则这 100 个连续自然数的和是________。
等差数列奇偶项和差求和
答案
10850
解题步骤
第 2 个数比第 1 个数大 1
第 4 个数比第 3 个数大 1
……
偶数位置的数的和比奇数位置的数的和大 50
$5400+(5400+50)=10850$。
思路:偶数位上的数比相邻奇数位上的数各大 1,先求偶数位之和再与奇数位之和相加得总和。
21. 从 $1,4,7,10,13,16,19,22,25,28$ 这些数中选取三个不同的数 $a$、$b$、$c$,请问 $a+b+c$ 的和有多少种不同的答案?
等差数列组合计数取值范围
答案
22
解题步骤
能得到的和最小为 $1+4+7=12$,最大为 $22+25+28=75$。因为这 10 个数构成公差为 3 的等差数列,所以任意 3 个数的和都是 3 的倍数,因此选出的三个数的和,可以同到从 12 至 75 之间所有 3 的倍数。$12$ 至 $75$ 之间所有 3 的倍数,组成 1 个等差数列,求出项数,$(75-12)\div3+1=22$(种)。
思路:由于原数列公差为 3,任取三数之和必为 3 的倍数,确定和的最小最大值后数出区间内 3 的倍数个数。

第6讲 分类枚举

分类枚举:将所有可能情况按照某个标准(如首位数字、数量、余数等)划分成互不重叠的若干类,逐类列举并计数,最后相加得到总数。
不重不漏:枚举时要选定合适的分类标准与有序的列举顺序,保证每种情况只算一次且不遗漏任何情况。
排除法计数:当直接枚举较繁时,可用总情况数减去不符合条件的情况数,间接求出满足条件的数目。
数字与数位特征:利用数字和、数位乘积、倍数、奇偶、余数等特征对数进行分类,是数论类枚举题的常用切入点。
列表枚举:对涉及多个变量的搭配、取球、付款等问题,借助表格按某一变量取值有序列出全部组合。
组合与搭配:从给定对象中取若干个进行搭配,按取出个数或种类分类,统计满足条件的不同方案数。
1. 自然数 $12,135,1349$ 这些数有一个共同的特点,相邻两个数字中,左边的数字小于右边的数字,我们取名为“上升数”。用 $5,6,7,8$ 这四个数,可以组成 ________ 个“上升数”。
分类枚举数字排列
答案
$11$
解题步骤
两位上升数:$56,57,58,67,68,78$;三位上升数:$567,568,578,678$;四位上升数:$5678$。共 $6+4+1=11$(个)。
思路:按上升数的位数分类枚举(两位、三位、四位),分别数出满足相邻数字递增的个数后相加。
2. 用数字 $1,2,3,4$ 组成各位数字都不相同的两位数,并按从小到大的顺序排列,第 $10$ 个数比第 $7$ 个数大 ________。
分类枚举数字排列
答案
$10$
解题步骤
组成的两位数从小到大的顺序排列为:$12,13,14,21,23,24,31,32,34,41,42,43$,所以第 $10$ 个数比第 $7$ 个数大 $41-31=10$。
思路:枚举所有由 $1,2,3,4$ 组成的各位不同的两位数并排序,找出第 $10$ 个与第 $7$ 个相减。
3. 将各位数字之和等于 $10$ 的整数称为“快乐数”。请问在 $100$ 至 $1000$ 之间共有多少个“快乐数”?
分类枚举数字之和等差数列求和
答案
$54$ 个
解题步骤
首位为 $1$ 时:$109,118,127,\cdots,190$ 共 $10$ 个;
首位为 $2$ 时:$208,217,226,\cdots,280$ 共 $9$ 个;
首位为 $3$ 时:$307,316,\cdots,370$ 共 $8$ 个;
$\cdots\cdots$
首位为 $9$ 时:$901,910$ 共 $2$ 个。
所以“快乐数”个数有 $10+9+8+\cdots+2=54$(个)。
思路:按百位数字分类,每个百位下满足十位与个位之和确定的组合个数构成等差数列,逐类求和。
4. 婷婷到游乐园游玩,游乐园有一张价目表(见下表): | 类型 | 价格 | 时间 | | 骑木马 | $1$ 元 | $10$ 分钟 | | 蹦床 | $2$ 元 | $10$ 分钟 | | 电动车 | $5$ 元 | $10$ 分钟 | | 碰碰车 | $8$ 元 | $10$ 分钟 | 爸爸只让婷婷玩 $20$ 分钟,那么,婷婷共有多少种不同的搭配方式可以玩?请你一一列举出来。
分类枚举搭配问题
答案
$10$ 种
解题步骤
可以只选择一种活动玩 $20$ 分钟:骑木马、蹦床、电动车、碰碰车 $4$ 种;
也可以选择两种活动搭配:骑木马 $+$ 蹦床、骑木马 $+$ 电动车、骑木马 $+$ 碰碰车、蹦床 $+$ 电动车、蹦床 $+$ 碰碰车、电动车 $+$ 碰碰车 $6$ 种。
共 $4+6=10$(种)搭配方式。
思路:$20$ 分钟可玩两次,每次任选一种活动,分“两次玩同一种”与“两次玩不同种”两类枚举所有组合。
5. 老师带着佳佳、芳芳和明明做计算练习。老师先分别给他们一个数,然后让她们每人取 $3$ 张写有数的卡片。佳佳取的是 $3,6,7$,芳芳取的是 $4,5,6$,明明取的是 $4,5,8$。这时老师让他们分别取自己卡片上所有数的乘积,再加上开始老师给他们的数,知道乘积不超过 $300$。如果老师不刚开始给他们的数依次是 $234,235,236$,而且他们计算都正确,那么可能算出 ________ 个不同的数。
分类枚举去重计数
答案
$7$
解题步骤
佳佳可以得到的乘积是 $18,21,42$;
芳芳可以得到的乘积是 $20,24,30$;
明明可以得到的乘积是 $20,32,40$。
那么佳佳可以得到的数是 $252,255,276$;
芳芳可以得到的数是 $255,259,265$;
明明可以得到的数是 $256,268,276$。
去掉重复的数后,一共可以得到 $9-2=7$(个)不同的数。
思路:对每人从 $3$ 张卡片中取若干张数相乘得到所有可能乘积,加上各自的初始数,合并后去掉重复值。
6. 在 $1\sim10$ 这 $10$ 个自然数中,每次取出两个不同的数,使它们的和是 $3$ 的倍数,共有 ________ 种不同的取法。
分类枚举余数性质组合计数
答案
$15$
解题步骤
除以 $3$ 余 $0$ 的有 $3,6,9$,两两一组有 $3$ 种取法;除以 $3$ 余 $1$ 的有 $1,4,7,10$,除以 $3$ 余 $2$ 的有 $2,5,8$,各取 $1$ 个,有 $4\times3=12$(种)取法。所以共有 $3+12=15$(种)。
思路:按除以 $3$ 的余数把数分类,和为 $3$ 的倍数需两数余数同为 $0$,或余 $1$ 与余 $2$ 各取一个,分类计数。
7. 从 $1,2,3,4,5,6$ 这些数中,任取两个数,使其和不能被 $3$ 整除,则有 ________ 种取法。
分类枚举排除法余数性质
答案
$10$
解题步骤
方法一:直接枚举。
$1+3,1+4,1+6,2+3,2+5,2+6,4+3,4+5,4+6,5+6$ 共 $10$ 种。
方法二:排除法。从 $6$ 个数中取出两个共有 $5+4+3+2+1=15$(种)取法,其中和能被 $3$ 整除的有 $1+2,1+5,2+4,3+6,4+5$ 共 $5$ 种,所以不能被 $3$ 整除的有 $15-5=10$(种)。
思路:可直接枚举两数之和不是 $3$ 倍数的所有组合,也可用总取法减去和为 $3$ 倍数的取法(排除法)。
8. 从 $1\sim10$ 这 $10$ 个正整数中,每次取出两个不同的数,使它们的和是 $4$ 的倍数,共有 ________ 种不同的取法。
分类枚举倍数性质组合计数
答案
$10$
解题步骤
取出两个不同的数,和是 $4$ 的倍数,只可能是 $4,8,12,16$;
$4=1+3$,$8=1+7$
$=2+6$
$=3+5$,$12=2+10$
$=3+9$
$=4+8$
$=5+7$,$16=6+10$
$=7+9$,共 $10$ 种。
思路:两数之和是 $4$ 的倍数,且最大不超过 $19$,可能的和为 $4,8,12,16$,对每个目标和枚举满足的数对。
9. 有 $7$ 个数 $5,17,19,37,39,46,66$,从中挑出几个,使它们的和为 $100$,至少挑选 ________ 个。
分类枚举凑数问题
答案
$3$
解题步骤
经验证可知,没有两个和为 $100$ 的两个数,所以至少选 $3$ 个。经验证 $17+37+46=100$,符合条件。
思路:先尝试用最少个数凑成 $100$:检验是否存在两数之和为 $100$,没有则尝试三个数的组合。
10. 把数 $1,2,3,4,5,6$ 分为三组(不考虑组内两数的顺序也不考虑组间的顺序),每组两个数,要求每组的数之和互不相同且都不小于 $6$,共有 ________ 种分法。
分类枚举数的分组和的拆分
答案
$6$
解题步骤
$1+2+3+\cdots+6=21$,所以分成的三组的总和都为 $21$,其中每种情况中,两个数的和不大于 $11$,不小于 $5$,每组的数之和互不相等且都不等于 $6$,所以以有以下 $3$ 种情况,$21=11+3+7$,$21=10+3+8$,$21=10+4+7,21=9+4+8,21=9+5+7$ 这 $5$ 种分法,对应的分组为 $(5,6)$,$(1,2),(3,4)$;$(4,6),(1,2),(3,5)$;$(4,6),(1,3),(2,5)$;$(4,5),(1,3),(2,6)$;$(4,5),(2,6),(1,3)$;$(3,6),(1,4),(2,5)$,共 $6$ 种分法。
思路:六数总和为 $21$,按三组和的拆分方式枚举满足“各和互不相同、均不小于 $6$”的分组,统计种数。
11. 有 $3$ 枚 $1$ 元、$3$ 枚 $5$ 角、$1$ 枚 $1$ 角的硬币,使用其中的若干枚硬币,能够正好支付的不同金额共有 ________ 种。
分类枚举付款问题去重计数
答案
$19$
解题步骤
视所具有的次价枚举:$1,5,6,10,11,15,16,20,21,25,26,30,31,35,36,40,41,45,46$(单位:角),共 $19$ 种。
思路:$1$ 元 $=10$ 角、$5$ 角、$1$ 角,按使用硬币的不同组合枚举可支付的所有不同金额并去重。
12. $1997$ 的数字和是 $1+9+9+7=26$,小于 $2000$ 的四位数,数字和等于 $26$ 的四位数共有 ________ 个。
分类枚举数字之和数字排列
答案
$6$
解题步骤
小于 $2000$ 的四位数,千位是 $1$,所以百位、十位与个位数字之和为 $25$;
$25=9+9+7$
$=9+8+8$,所以这样的四位数共有 $6$ 个:$1997,1979,1799,1988,1898,1889$。
思路:千位固定为 $1$,剩余三位数字和为 $25$,先确定可用的数字组合,再排列得到所有四位数。
13. 从 $1$ 克、$3$ 克、$9$ 克、$27$ 克、$81$ 克五种砝码中,每次取出一或几个不同的砝码,放在天平的同一一端来称物体的重量,一共可以称出 $31$ 种重量。把它们从小到大依次排列出来,是 $1$ 克、$3$ 克、$4$ 克、$9$ 克、$10$ 克、$12$ 克、$13$ 克、$\cdots\cdots$,请问,其中称出的第 $28$ 个重量是多少克?
分类枚举砝码称重对称转化
答案
$117$
解题步骤
由小到大的第 $28$ 个重量是由大到小的第 $31-28+1=4$(个)重量。
刚由大到小排序为别为:
$\textcircled{1}\,1+3+9+27+81=121$;$\textcircled{2}\,1+3+9+27+81-1=120$;$\textcircled{3}\,1+3+9+21+81=3$;
$\textcircled{4}\,1+3+9+27+81-1-3=117$(克)。
思路:利用对称性,从小到大第 $28$ 个等于从大到小第 $4$ 个,再用最大重量逐步减去最小砝码求出。
14. 一个文具店中楼边的售价为每块 $5$ 角,圆珠笔的售价为每支 $1$ 元,签字笔的售价为每支 $2$ 元 $5$ 角。小明要在该店花 $5$ 元 $5$ 角购买其中两种文具,他有 ________ 种不同的选择。
分类枚举搭配问题列表枚举
答案
$8$
解题步骤
见下面表格(单位以角计,总额 $55$ 角):

| 签字笔 | $2$ | $1$ | $1$ | | | | $0$ | |
| 圆珠笔 | $0$ | $0$ | $3$ | $1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ |
| 橡皮 | $1$ | $6$ | $0$ | $9$ | $7$ | $5$ | $3$ | $1$ |

($1$ 种 / $1$ 种 / $1$ 种 / 共 $5$ 种)
共有 $8$ 种不同的选择。
思路:把价格统一为角,按签字笔的数量分类,枚举满足总额 $55$ 角且恰用两种文具的搭配方案。
15. 袋中有 $3$ 个红球、$4$ 个黄球和 $5$ 个白球,小明从中任意拿出 $6$ 个球,他拿出球的情况共有 ________ 种可能。
分类枚举取球问题列表枚举
答案
$18$
解题步骤
从数量最少的红球入手,列表枚举,见下表(红球、黄球、白球):
红球 $3$:$(3,0,3)$;
红球 $2$:$(2,2,2),(2,3,1),(2,4,0)$;
红球 $1$:$(1,0,5),(1,1,4),(1,2,3),(1,3,2),(1,4,1)$;
红球 $0$:$(0,1,5),(0,2,4),(0,3,3),(0,4,2)$。
(按红球个数分别为 $4+5+5+4=18$ 种)
所以拿出 $6$ 个球的情况共有 $4+5+5+4=18$(种)。
思路:以红球数量为主线分类,红球取 $0\sim3$ 个,逐类枚举黄、白球的合法搭配并计数求和。
16. 一个三角形的周长是奇数,且三条边长都是整数,其中的两条边长分别是 $5$ 和 $26$,那么满足上述条件的三角形共有 ________ 个。
分类枚举三角形三边关系奇偶性
答案
$5$
解题步骤
由两边之和大于第 $3$ 边可知,另一边长小于 $31$;由两边之差小于第 $3$ 边可知,另一边长大于 $21$,又因周长为奇数,所以以另一边长只能是偶数。满足要求的只有 $22,24,26,28,30$。所以以有 $5$ 个。
思路:用三角形两边之和大于第三边、两边之差小于第三边确定第三边范围,再由周长为奇数限定其为偶数后枚举。
17. 一圈小朋友玩报数拍手游戏,从 $1$ 开始,顺次报数,规定:报 $9$ 的倍数但不含 $9$ 的数时(如 $18$)要拍一次手,报含 $9$ 但不是 $9$ 的倍数的数时(如 $19$)要拍两次手,报既含 $9$ 又是 $9$ 的倍数的数时(如 $90$)要拍四次手。则报到 $100$ 时小朋友们共拍了多少次手?
分类枚举倍数与数字特征加权计数
答案
$52$
解题步骤
分类枚举。
是 $9$ 的倍数但不含 $9$ 的数有 $18,27,36,45,54,63,72,81$,共有 $8$ 个;
含 $9$ 但不是 $9$ 的倍数的数有 $19\sim89$ 共有 $9$ 个 $-91\sim98$ 共 $8$ 个,$8+8=16$(个);
既含 $9$ 又是 $9$ 的倍数的有 $9,90,99$ 共 $3$ 个。
小朋友共拍手 $8\times1+16\times2+3\times4=52$(次)。
思路:按拍手规则把 $1\sim100$ 中的数分成三类分别计数,再按各类对应的拍手次数加权求和。
18. 请问在 $100$ 到 $999$ 之间有多少个整数,使得它的个位数上的数字与十位数上的数字乘积等于百位数上的数字?
分类枚举数位乘积因数分解
答案
$23$
解题步骤
按照首位来分类。
首位为 $1$,$111$;首位为 $2$,$212,221$;首位为 $3$,$313,331$;首位为 $4$,$414,441,422$;首位为 $5$,$515,551$;首位为 $6$,$616,661,623,632$;首位为 $7$,$717,771$;首位为 $8$,$818,881,824,842$;首位为 $9$,$919,991,933$。
共有 $1+2+2+3+2+4+2+4+3=23$(个)。
思路:按百位数字分类,对每个百位值,枚举十位与个位之积等于百位的所有数字搭配并计数求和。
19. 将 $32$ 个相同的小正方体拼成一个体积为 $32$ 立方厘米的长方体,将表面涂上红漆,然后分开。其中有 $2$ 个面涂红的小正方体有 $24$ 个,则有 $1$ 个面涂红的小正方体有 ________ 个。
分类枚举正方体涂色因数分解
答案
$0$
解题步骤
$32=2^{5}$,所以这个长方体只有 $1\times1\times32$、$1\times2\times16$、$1\times4\times8$、$2\times2\times8$、$2\times4\times4$ 这五种情况,其中只有尺寸为 $2\times2\times8$ 的长方体的表面涂色后,有 $24$ 个正方体有 $2$ 面涂红,而 $2\times2\times8$ 长方体中,有 $1$ 个面涂红的小正方体有 $0$ 个。
思路:枚举体积为 $32$ 的所有长方体尺寸,找出恰有 $24$ 个棱块(两面红)的那种,再推算单面红的个数。

第7讲 图形计数

线段与弧的计数:在一条直线或一个圆周上,以给定点为端点的线段(或弧)的条数,可按一个端点固定逐一累加,等于 $1$ 到 $n-1$ 求和。
三角形计数:在被分割的图形中数三角形,常按构成三角形所含最小三角形的个数(或按层次、方向)分类枚举后求和。
正方形与长方形计数:在方格图中数正方形按边长分类、数长方形按上下左右边界选择用乘法原理,缺角图形可用补形法。
平行四边形计数:由相邻小三角形或小方格拼成平行四边形,按方向分类枚举。
分类枚举与加法原理:图形计数的核心方法:把所有图形按大小、方向或所含基本图形个数分成不重不漏的若干类,分别计数再相加。
立体木块计数与三视图:堆叠正方体的总数可分层计数;由三视图还原立体并求最少木块数时,应在满足各视图的前提下让每列取最小高度。
火柴棒计数:用火柴棒摆成的图形按外沿、内沿及连接部分等分块计数,结合每边火柴棒数求总数。
1. 下图中,以点 $A,B,C,D,E,F,G,H$ 为端点的线段有多少条?
figure
一条水平直线上从左到右依次标有 8 个端点 $A,B,C,D,E,F,G,H$。
线段计数加法原理组合计数
答案
28
解题步骤
设单位线段的长度为 $1$,按线段长度分类数。
长度为 $1$ 的有 $7$ 条;长度为 $2$ 的有 $6$ 条;长度为 $3$ 的有 $5$ 条;长度为 $4$ 的有 $4$ 条;长度为 $5$ 的有 $3$ 条;长度为 $6$ 的有 $2$ 条;长度为 $7$ 的有 $1$ 条。所以共有 $7+6+5+\cdots+1=28$(条)。
思路:8 个点确定的线段数等于从中任取两点的组合数,可按线段长度分类逐一累加 $1$ 到 $7$ 得 $28$ 条。
2. 数一数下图中一共有 ______ 个正方形。
figure
一个由小方格组成的 $4\times4$ 正方形网格(共 16 个单位小方格)。
正方形计数按尺寸分类加法原理
答案
30
解题步骤
边长为 $1$ 的正方形:$16$ 个;
边长为 $2$ 的正方形:$9$ 个;
边长为 $3$ 的正方形:$4$ 个;
边长为 $4$ 的正方形:$1$ 个。
所以共有正方形 $16+9+4+1=30$(个)。
思路:按正方形边长从 $1$ 到 $4$ 分类计数,各类个数分别为 $16,9,4,1$,求和得 $30$ 个。
3. 数一数,下边图形中有 ______ 个平行四边形。
figure
一个正六边形,连出三条主对角线把它分成 6 个小正三角形。
平行四边形计数图形组合枚举
答案
6
解题步骤
图中两个相邻的小三角形可以拼成一个平行四边形,沿不同方向数,每个方向上有相同数目,共可数出 $6$ 个平行四边形。
思路:相邻两个小三角形拼成一个平行四边形,按三个方向分类枚举,合计 $6$ 个。
4. 下图是由七条线段所构成的,请问此图中共有多少个三角形?
figure
一个大三角形,由若干条线段分割,其中一些线段平行于底边、另一些从顶点引出,形成多个层次的小三角形。
三角形计数分层数图形枚举
答案
18
解题步骤
可以把整个图形看成三层,每层的结构是一样的,一层的三角形有 $3+2+1=6$(个),所以这样的三角形 $6\times3=18$(个)。
思路:图形可看作三层结构相同,单层三角形数为 $3+2+1=6$,三层共 $6\times3=18$ 个。
5. 如下图所示,有这样的两条线,请问从这 $5$ 个点中任选三个点可以构成 ______ 个不同的三角形。
figure
两条相交直线呈 X 形,交点处一个点,四条射线上各有一个点,共 5 个点(其中交点为两线公共点)。
三角形计数共线判断组合计数
答案
8
解题步骤
按照组成三角形的小三角形个数来分类。
由 $1$ 个三角形组成的:$4$ 个;
由 $2$ 个三角形组成的:$4$ 个;
共 $4+4=8$(个)。
思路:在 5 个点中选 3 个,只要三点不共线即构成三角形,去掉共线情形后共 8 个三角形。
6. 下图中共有 ______ 个三角形。
figure
正六角星(六芒星)图形,由两个正三角形交叠而成,内部形成正六边形并被分割成多个小正三角形。
三角形计数组合计数分类枚举
答案
20
解题步骤
由 $1$ 个小三角形组成的有 $12$ 个,由 $4$ 个三角形组成的有 $6$ 个,由 $9$ 个三角形组成的有 $2$ 个,所以共有 $12+6+2=20$(个)。
思路:按构成三角形所含小三角形个数($1,4,9$)分类计数,分别为 $12,6,2$ 个,合计 $20$ 个。
7. 用同样大小的正方体小木块堆成如图所示的立体,共用了 ______ 块小正方体。
figure
一个 $4\times4\times4$ 的正方体木块堆,表面有几处缺口,呈阶梯状凹陷的立体图。
立体计数分层计数加法原理
答案
50
解题步骤
分层从上往下数数。
第一层:$7$ 个;第二层:$12$ 个;第三层:$15$ 个;第四层:$16$ 个。
$7+12+15+16=50$(个)。
思路:将立体按水平层分开,自上而下逐层数出木块数 $7,12,15,16$,求和得 $50$ 块。
8. 下图中共有 ______ 个不同的三角形。
figure
一个三角形,从顶点和边上引出若干条线段把它分割成若干个小三角形。
三角形计数组合计数枚举
答案
16
解题步骤
由一个三角形组成的有 $6$ 个,由两个小三角形组成的有 $3$ 个,由三个小三角形组成的有 $6$ 个,由六个小三角形组成的有 $1$ 个,所以共有 $6+3+6+1=16$(个)。
思路:按组成三角形所含小三角形个数分类($1,2,3,6$),分别为 $6,3,6,1$ 个,合计 $16$ 个。
9. 下图中共有 ______ 个三角形。
figure
一个大正方形,内部画有两条对角线及若干水平、竖直、斜向分割线,分成许多小三角形。
三角形计数分类枚举加法原理
答案
84
解题步骤
由 $1$ 个小三角形构成的三角形:$32$ 个;
由 $2$ 个小三角形构成的三角形:$20$ 个;
由 $3$ 个小三角形构成的三角形:$8$ 个;
由 $4$ 个小三角形构成的三角形:$12$ 个;
由 $6$ 个小三角形构成的三角形:$4$ 个;
由 $8$ 个小三角形构成的三角形:$4$ 个;
由 $9$ 个小三角形构成的三角形:$4$ 个。
共有三角形 $32+20+8+12+4+4+4=84$(个)。
思路:按构成三角形所含小三角形的个数分七类逐一计数,各类相加得三角形总数 $84$ 个。
10. 下图中不含“•”的三角形比含“•”的三角形多 ______ 个。
figure
一个三角形被几条线段分割,内部某一小区域中标有一个圆点“•”。
三角形计数分类比较枚举
答案
6
解题步骤
不含“•”的三角形有 $9$ 个,含有“•”的三角形有 $3$ 个,$9-3=6$(个)。
思路:分别数出不含点和含点的三角形个数($9$ 个与 $3$ 个),相减得多 $6$ 个。
11. $6$ 支蜡烛分别插在一个蛋糕中的 $6$ 个点($A,B,C,D,E,F$)上(见下图),以其中两支蜡烛为端点的弧形有 ______ 条。(两支蜡烛之间只算一条弧)
figure
一个圆周上均匀分布 6 个点,按顺时针依次为 $A,B,C,D,E,F$。
弧的计数加法原理组合计数
答案
15
解题步骤
按照顺时针的方向数。$A$ 为端点的弧:$AB,AC,AD,AE,AF$,$5$ 条;$B$ 为端点的弧:$BC,BD,BE,BF$,$4$ 条;$C$ 为端点的弧:$CD,CE,CF$,$3$ 条;$D$ 为端点的弧:$DE,DF$,$2$ 条;$E$ 为端点的弧:$EF$,$1$ 条。所以共有 $5+4+3+2+1=15$(条)。
思路:每两点确定一条弧,等价于从 6 点中取两点,按端点顺时针分类累加 $5+4+3+2+1=15$ 条。
12. 在 $5\times7$ 的长方形中(见下图)最多能放入 ______ 个由 $3$ 个 $1\times1$ 的正方形组成的“角形”(形如 )?(“角形”可以转动和翻转,但不能一个叠放在另一个上。)
figure
一个网格长方形,配有一个由 3 个单位小方格组成的 L 形“角形”示意图。
图形拼放面积估算最优放置
答案
11
解题步骤
每个“角形”面积等于 $3$,长方形面积是 $35$,所以在长方形中不能放 $12$ 个“角形”。经构造可知,最多放入 $11$ 个“角形”。
思路:用面积估算上界:$35\div3<12$,故至多 $11$ 个;再给出一种放法说明 $11$ 个可以实现。
13. 下图中有许多不同的长方形,其中,同时包含有“走进数学王国”六个汉字的长方形有 ______ 个。
figure
一个方格表,其中部分格子填有“走 进 数 学 王 国”六个字,分布在相邻的两行中。
长方形计数包含条件乘法原理
答案
16
解题步骤
这些长方形必须包含“走进数学王国”这 $6$ 个字。横向的画图有 $4$ 种,纵向的画图也有 $4$ 种,横向的和纵向的可以任意搭配,所以一共有 $4\times4=16$(个)。
思路:符合条件的长方形上下、左右边界各有 $4$ 种选择,由乘法原理得 $4\times4=16$ 个。
14. 下图中共有 ______ 个正方形。
figure
一个 $4\times4$ 的方格图,外沿标有数字 $2,2$(列宽)与 $1,1,1,1$(行高),内部用粗线分割成若干大小不同的正方形与长方形区域。
正方形计数按尺寸分类加法原理
答案
14
解题步骤
边长为 $1$ 的正方形:$8$ 个;
边长为 $2$ 的正方形:$5$ 个;
边长为 $4$ 的正方形:$1$ 个;
共有正方形 $8+5+1=14$(个)。
思路:按正方形边长分类计数(边长 $1,2,4$),分别为 $8,5,1$ 个,合计 $14$ 个。
15. 下图中共有 ______ 个长方形。
figure
一个由小方格拼成的塔形(凸字形)图形:上部为一排小方格,下部为更宽的一排小方格。
长方形计数分块组合加法原理
答案
27
解题步骤
由一块组成的:$8$ 个;由两块组成的:$9$ 个;由三块组成的:$4$ 个;由四块组成的:$4$ 个;由五块组成的:$1$ 个;由六块组成的:$1$ 个。共有 $8+9+4+4+1+1=27$(个)长方形。
思路:按长方形所含小方格块数分类枚举,各类相加得长方形总数 $27$ 个。
16. 将 $9\times6$ 方格表的两个角的小方格切除(见下图),那么图中总共包含有各种大小的正方形共 ______ 个。
figure
一个 $9$ 列 $6$ 行的方格表,左上角和右上角各切除了一个小方格,呈缺角的长方形网格。
正方形计数补形法容斥
答案
142
解题步骤
方法一:把两个小方格补上,补成 $9\times6$ 的长方形,再把所有与这两个小方格有关的正方形去掉。
在 $9\times6$ 的长方形中,共有正方形 $9\times6+8\times5+7\times4+6\times3+5\times2+4\times1=154$(个),和两个小方格有关的正方形有 $6\times2=12$(个),所以图中含有正方形 $154-12=142$(个)。
方法二:把两个被切除的方格补成完整的 $9\times6$ 长方形,中间重叠了一个 $7\times4$ 的长方形,$8\times5$ 的长方形中含有正方形 $8\times5+7\times4+6\times3+5\times2+4\times1=100$(个),$7\times4$ 的长方形中含有正方形 $7\times4+6\times3+5\times2+4\times1=60$(个),另外,在两个 $8\times5$ 的长方形里含有共有正方形两个 $6\times6$ 的正方形,所以图中含有正方形 $100\times2-60+2=142$(个)。
思路:用补形法将缺角补全成 $9\times6$ 网格,先数出全部 $154$ 个正方形,再减去与被切两格相关的 $12$ 个,得 $142$ 个。
17. 下图中共有 ______ 个正方形。
figure
一个大正方形被分割成若干大小不等的小正方形和长方形(类似分割正方形图)。
正方形计数按尺寸分类加法原理
答案
17
解题步骤
按照正方形的大小来分类。
设最小的正方形边长为 $1$。
边长为 $1$ 的正方形有 $2$ 个;
边长为 $2$ 的正方形有 $6$ 个;
边长为 $4$ 的正方形有 $5$ 个;
边长为 $8$ 的正方形有 $2$ 个;
边长为 $12$ 的正方形有 $1$ 个;
边长为 $16$ 的正方形有 $1$ 个。
共有 $2+6+5+2+1+1=17$(个)。
思路:设最小方格边长为 $1$,按正方形边长分类计数后相加得 $17$ 个。
18. 下图中共有 ______ 个正方形。
figure
一个大正方形,内部既有水平竖直的分割线,又有连接各边中点的斜向正方形,形成正放与斜放的正方形。
正方形计数正放与斜放分类枚举
答案
20
解题步骤
按照方向分类,正方形既有正放的,又有斜着的。
正放的正方形:$1\times1$ 的有 $12$ 个,$2\times2$ 的有 $1$ 个,$3\times3$ 的有 $1$ 个,$4\times4$ 的有 $1$ 个。
斜着的正方形:$1\times1$ 的有 $4$ 个。
共有 $12+1+1+1+4+1=20$(个)。
思路:把正方形按正放与斜放两类分别计数,正放共 $15$ 个、斜放共 $5$ 个,合计 $20$ 个。
19. $3$ 根火柴棒可以摆成一个小三角形。下图中用很多根火柴棒摆成了一个中空的大三角形,已知大三角形外沿上每条边都是 $20$ 根火柴棒。摆成这个图共需要 ______ 根火柴棒。
figure
一个由火柴棒摆成的中空大正三角形,外沿一圈和内沿一圈各由许多小三角形拼成,中间标“空”,三边各处标有省略号“•••”表示重复的小三角形。
火柴棒计数周长与边长等差思想
答案
222
解题步骤
先数外面的三角形边上的火柴棒:有 $20\times3=60$(根)。
三角形里面小三角形边上的火柴棒:有 $17\times3=51$(根)。
最后两个小三角形之间的火柴棒:有 $51\times2+3\times3=111$(根)。
所以一共有 $60+51+111=222$(根)。
思路:把火柴棒分为外沿、内沿和内外之间连接三部分分别计数($60,51,111$),求和得 $222$ 根。
20. 小明用若干个大小相同的正方体木块堆成一个几何体,这个几何体从正面看如图(1)所示,从上面看如图(2),那么这个几何体至少用了 ______ 块木块。
figure
图(1)为几何体的正视图(一个阶梯状的小方格轮廓),图(2)为俯视图(一个 $4\times5$ 的方格图)。
立体还原三视图最少木块
答案
23
解题步骤
这道题目,多同学认为答案是 $4\times5+6=26$(块),这是受思维定势影响:从俯视图可知有一格至少要堆 $4$ 层,看起来应该是这样的。
如右图(带阴影的 $3$ 块不放),小正方体块数为 $23$ 块。
思路:结合正视图与俯视图,在满足两视图的前提下让每列尽量取最少高度,可使总块数降到最少 $23$ 块。

第8讲 和差倍问题

和倍问题:已知两个或多个数的和以及它们之间的倍数关系,求各数。基本公式:较小数=和÷(倍数+1)。
差倍问题:已知两个数的差以及它们之间的倍数关系,求各数。基本公式:较小数=差÷(倍数-1)。
和差问题:已知两个数的和与差,求这两个数。公式:较大数=(和+差)÷2,较小数=(和-差)÷2。
倍数关系的转化:通过补差、对折、合并等操作把“几倍多几”“几倍少几”转化为整倍数关系,便于用和倍、差倍公式求解。
线段图法:用线段长短直观表示各量的倍数与差,帮助分析多个量之间的和差倍关系并列式。
和差倍与鸡兔同笼综合:在涉及不同单位、不同面值或工种的题目中,先用和差思想分组,再结合假设法(鸡兔同笼)求解。
1. 1805年4月2日,丹麦著名作家安徒生出生。在维也纳别院首次公演,作为乐圣,他一生创作了100多部作品,其中“编号交响曲”8首,“钢琴奏鸣曲”的数量比“小提琴奏鸣曲”的3倍多5首,“小提琴奏鸣曲”的数量比“编号交响曲”多1首。那么,他一生共创作“钢琴奏鸣曲”________首。
和差倍问题倍数关系
答案
35
解题步骤
编号交响曲:9首;
小提琴奏鸣曲:$9+1=10$(首);
钢琴奏鸣曲:$3\times10+5=35$(首)。
思路:先由编号交响曲的数量求出小提琴奏鸣曲数量,再用“几倍多几”关系求出钢琴奏鸣曲的数量。
2. 小明、小亮、小刚三位小朋友去钓鱼。数一数他们钓到鱼的条数,发现:小明钓的鱼是小亮的4倍,小亮钓的鱼比小刚少5条,小刚钓的鱼比小明少7条。小明钓到________条。
和差倍问题差倍问题
答案
16
解题步骤
小亮钓的鱼比小刚少5条,小刚钓的鱼比小明少7条,所以小亮钓的鱼比小明少12条;又因为小明钓的鱼是小亮的4倍,所以小亮钓的鱼有$12\div(4-1)=4$(条),那么小明钓的鱼有$4\times4=16$(条)。
思路:将小亮与小明的差转化为已知差,利用差倍公式求出小亮的数量,再乘倍数得小明的数量。
3. 小明、小莉和小强三个小朋友一共搜集了220张邮票,如果小莉搜集的邮票数是小明的3倍,而小强搜集的张数是小莉的2倍,那么小明、小莉和小强分别搜集了________张、________张和________张邮票。
和差倍问题和倍问题
答案
22, 66, 132
解题步骤
设小明搜集的邮票数量为1倍数,小明收集的张数:$220\div(1+3+3\times2)=22$(张);
小莉收集的张数:$22\times3=66$(张);
小强收集的张数:$66\times2=132$(张)。
思路:以小明为1倍数,用总数除以倍数和求出小明的数量,再按倍数依次求出小莉、小强的数量。
4. 有一条绳子和一根竹竿,绳子比竹竿长4米。绳子对折后比竹竿短2米。那么绳子和竹竿共长________米。
和差倍问题倍数关系
答案
20
解题步骤
绳长为$(2+4)\times2=12$(米),竹竿长为$12-4=8$(米),它们一共长$12+8=20$(米)。
思路:绳子对折后是原来的一半,由对折后与竹竿的关系列式求出绳长,再求竹竿长与总和。
5. 一根电线长160米,将它分割成3段,要求第一段比第二段长20米,第三段是第一段长的2倍。则第二段的长度为________米。
和差倍问题和差倍综合
答案
30
解题步骤
因为第一段长$(160+20)\div(1+1+2)=50$(米),所以第二段长$50-20=30$(米)。
思路:以第二段为基准,把第三段化为第一段表示,将总长加上差后除以倍数和求出第一段,再得第二段。
6. 把一根木棍竖直的插入水底,发现湿了的部分有50厘米。如果再将木棍倒转竖直的插入水底,这时湿的部分恰好共比其长一半长20厘米。那么木棍长________厘米。
和差倍问题和差倍综合
答案
160
解题步骤
再将木棍倒转竖直插入水底后,木棍湿的部分为$50+50=100$(厘米),因此木棍长为$(100-20)\times2=160$(厘米)。
思路:两次插入使木棍两端各湿一段,合起来为木棍长的一半多20厘米,由此倒推求出木棍总长。
7. 数学竞赛将参加陈奇身数学竞赛的学生分成红蓝两个小组,结果发现红组学生人数恰好是蓝组的3倍。后来蓝组的4个数学很好的学生改入红组成为红组的人数比蓝组的2倍少3名,那么红组学生人数为________人,蓝组学生人数为________人。
和差倍问题和倍与差倍综合
答案
30, 10
解题步骤
蓝组:$50\div(3\times2-1)=10$(人);红组:$10\times3=30$(人)。
思路:设蓝组人数,根据调整前后两组的倍数关系列式,解出蓝组人数,再求红组人数。
8. 五位打工者一天的辛苦劳动后共获得330元工资,由于工种不同,获得最高工资者比其他四位分别多得$12$、$14$、$21$和$28$元,获得最低工资者的工资是________元。
和差倍问题平均数与和差
答案
53
解题步骤
获得最高工资者的工资是$(330+12+14+21+28)\div5=81$(元),所以获得最低工资者的工资是$81-28=53$(元)。
思路:把其他人的工资都补足成最高工资,求出最高工资,再减去最大差额得最低工资。
9. 在一堆球中有红、白、黑三种颜色。白球和黑球合起来是16个,红球比黑球多7个,黑球比白球多5个,那么黑球有多少个?
和差倍问题和差问题
答案
白球有2个,黑球有7个,红球有12个。
解题步骤
红球比白球多$7+5=12$(个);
白球有$(16-12)\div2=2$(个);
黑球有$2+5=7$(个)。
思路:将红球用白球表示,再利用白球与黑球的和与差,求出白球、黑球的个数。
10. 如下图所示,圆面积是三角形面积的3倍。若除去重叠部分,圆余下的面积比三角形余下的面积多14平方厘米,问争的三角形面积是________。
figure
一个圆和一个三角形部分重叠:圆位于上方,三角形顶点伸入圆内、底边在下方,二者有一块公共的重叠区域。
和差倍问题图形面积中的倍数关系
答案
7
解题步骤
圆余下的面积比三角形余下的面积多14平方厘米,即圆的面积比三角形面积多14平方厘米,所以三角形的面积为$14\div(3-1)=7$(平方厘米)。
思路:两图形去掉相同的重叠部分后差不变,故圆与三角形面积之差即为14平方厘米,再用差倍公式求三角形面积。
11. 某单位举办迎春茶话会,买来4箱同样重的苹果,从每箱取出24千克后,把各箱所剩的苹果合起来,恰好是原来一整箱,那么原来每箱苹果重多少千克?
和差倍问题倍数关系
答案
32
解题步骤
拿走的就是三箱,所以每箱苹果重:$24\times4\div3=32$(千克)。
思路:四箱共取出的苹果等于剩下的一整箱,故取出量相当于三箱,由此求每箱重量。
12. 老师桌上有一大叠作业本,其中有162本不是一班的,143本不是二班的,一班和二班的共有87本,那么这一叠作业本共有________本。
和差倍问题容斥与和差
答案
53
解题步骤
方法一:根据题意,容易知道
二班+其他$=162$ ①
一班+其他$=143$ ②
一班+二班$=87$ ③
$(①+②-③)\div2$得:二班作业本数$(162+87-143)\div2=53$(本)。
方法二:
二班$+162=$全部 ①
一班$+143=$全部 ②
根据和差问题得:二班有$(87+19)\div2=53$(本)。
思路:由“不是某班的本数=全部减去该班本数”列出三个关系式,联立后用和差思想求出二班的本数。
13. 某校三年级和四年级各有两个班。三年级一班比三年级二班多4人,四年级一班比四年级二班少5人,三年级比四年级多17人,那么三年级一班比四年级二班多________人。
和差倍问题和差综合
答案
9
解题步骤
根据题意,最后所要求的为三年级一班比四年级二班多几人,因此三、四年级总人数分别用三年级二班人数和四年级二班人数都进行表示:四年级总人数为四年级一班加四年级二班,因为四年级一班比四年级二班少5人,所以四年级总人数为四年级二班的2倍少5;三年级总人数为三年级一班加三年级二班,因为三年级一班比三年级二班多4人,又因三年级比四年级多17人,所以三年级二班一班+一班+$17=2\times$四年级二班$-5$,可得四年级二班比三年级一班多9人。
思路:把两个年级的总人数都用各自“二班”的人数来表示,结合年级之间的人数差,求出三年级一班与四年级二班的人数差。
14. 三堆小球共有2012颗,如果从每堆取走相同数目的小球以后,第二堆还剩下17颗小球,并且第一堆剩下的小球数是第三堆剩下的2倍。那么第三堆原有________颗小球。
和差倍问题线段图法
答案
665
解题步骤
将第二堆剩下的17颗小球除去,剩下的恰好是第三堆球数的3倍,所以第三堆原有小球$(2012-17)\div3=665$(颗)。
思路:从每堆取走相同数后,第一堆是第三堆的2倍,去掉第二堆的17颗,三堆剩余之和恰为第三堆的3倍,由此求出第三堆原有数。
15. 甲、乙、丙共有钱99元,甲的钱比乙的钱的2倍少2元,乙的钱比丙的钱的3倍少3元。甲有________元。
和差倍问题倍数关系列式
答案
58
解题步骤
方法一:设丙的钱是$x$元,则乙的钱是$(3x-3)$元,甲的钱是$2(3x-3)-2=6x-8$元,由此可知
$x+(3x-3)+(6x-8)=99$,解得$x=11$,所以甲有钱$6\times11-8=58$(元)。
方法二:设丙有1倍数,则乙有3倍少3元后是3倍数,甲加$(3+3+2)$后是6倍数,所以丙有钱$(99+3+3\times3+2)\div(1+3+6)=11$(元),甲有钱$11\times6-3\times2-2=58$(元)。
思路:以丙为基准用倍数关系把乙、甲都表示出来,列出总钱数方程求解,得到甲的钱数。
16. 思思的存钱罐里有总值16元的硬币,其中包含面值1角、5角和1元共计50枚。已知1角硬币的数量很多,比5角和1元硬币的总数还多10枚。则思思的存钱罐中有________枚5角硬币。
和差倍问题鸡兔同笼与和差
答案
14
解题步骤
将1元和5角硬币看作1个整体,称做大面值硬币。
则1角与大面值硬币和为50枚,差为10枚,由和差问题:
1角硬币:$(50+10)\div2=30$(枚);
5角和1元共计:$(50-10)\div2=20$(枚);
1角硬币面值:$30\times1=30$(角)$=3$(元);
5角和1元面值:$16-3=13$(元)$=130$(角);
鸡兔同笼假设法:
5角:$(20\times10-130)\div(10-5)=14$(枚)。
思路:先用和差思想分出1角硬币与大面值硬币的枚数,再对5角与1元用鸡兔同笼假设法求出5角硬币枚数。
17. 师徒俩加工同一种零件,每人都把自己的产品装入自己的箩筐中,结果师傅的产品量是徒弟的两倍。现在数了6只箩筐,每只筐里都标着了零件的只数,78只、94只、86只、87只、82只、80只。那么,________两筐是徒弟工的。
和差倍问题枚举与倍数
答案
87, 82
解题步骤
因为$(78+94+86+87+82+80)\div(1+2)=169$,所以徒弟加工了169只,又$87+82=169$,所以87只与82只这两筐是徒弟加工的。
思路:师傅是徒弟的2倍,故总数是徒弟的3倍,求出徒弟应加工的总数,再在六个数中找出和为该数的两筐。
18. 甲原有的故事书是乙的6倍,丙人各自再买2本,则甲现有的书是乙的4倍。甲原来有故事书________本,乙原来有故事书________本。
和差倍问题线段图与倍数变化
答案
18, 3
解题步骤
方法一:
由上图可知:1倍$\triangle=2+\triangle$,
3倍$5\triangle$,
$(2+\triangle)\times3=5\triangle$,所以乙$=6\div(5-1)$
$=3$,
乙原来有故事书3本,甲原来有故事书$3\times6=18$本。
方法二:设乙原来$x$本,则$6x+2=4(x+2)$,解得$x=3$,所以甲原来有$3\times6=18$本。
思路:用线段图或方程表示甲、乙各加2本前后的倍数关系,列式求出乙原有数,再乘6得甲原有数。
19. 一辆旅行车,当车子开过全程的一半路程时,一位旅客开始睡觉。当他睡来时,他睡觉时走过的路程是剩下路程的2倍。那么他在睡觉中走过的路程的________。
和差倍问题行程中的倍数关系
答案
$\frac{1}{3}$
解题步骤
如果睡时下路程为1份,则睡觉中走过的为2份,全程为$(2+1)\times2=6$(份),$6\div2=3$。
思路:以醒来时剩下的路程为1份,睡觉时走的为2份,结合“开过一半才睡”推出全程份数,求出睡觉走过路程占全程的几分之几。
20. A箱里只有5角钱的硬币,B箱里只有2角钱的硬币,A箱里的钱数比B箱里的钱数多1.50元,A箱里的硬币比B箱里的硬币多24个。A箱和B箱里有________个硬币。
和差倍问题鸡兔同笼与和差
答案
66
解题步骤
如果B箱硬币数减少24个,就与A箱里硬币数相同,那么A箱里的钱数就比B箱里的钱数多$1.50+24\times0.2=6.3$(元),可以得到A箱的硬币数$6.3\div(0.5-0.2)=21$(个),所以A箱和B箱里共有$21+21+24=66$(个)硬币。
思路:先假设B箱减少24个硬币使两箱个数相同,由钱数差除以单枚差求出A箱个数,再求两箱硬币总数。
21. 有五个互不相等的非零自然数,如果其中一个减少45,另外四个都要被原先的2倍,那么得到的仍然是这五个数。这五个数的总和是________。
和差倍问题构造与倍数
答案
93
解题步骤
由题意,这五个数从小到大依次为2倍关系,可以表示为$a$、$2a$、$4a$、$8a$、$16a$,从而$a+2a+4a+8a+16a-16a=45$,所以$a=3$,所以这5个数分别为$3$、$6$、$12$、$24$、$48$,总和为$3+6+12+24+48=93$。
思路:设五个数按2倍递增,最大数减少45后变回最小数,列方程求出公比基数,再求五个数之和。
22. 老王在退休时共有264万元的积蓄,他将这些钱分为4份,除了三个儿子各给一份外,剩下的一份自己留着。若他把这份钱给大儿子,那么大儿子所得钱就是二儿子和三儿子所得的总和;及三儿子所得钱的总和;若他把这份钱给二儿子,那么二儿子所得的钱将是大儿子及三儿子所得钱的总和的二倍,二儿子所得的钱将等于大儿子及三儿子所得钱的总和的三倍。请问老王准备奖励等待备奖金的那部分占为多少万元?
和差倍问题按倍数分配
答案
121
解题步骤
如果老王把钱给大儿子,那么大儿子所得钱就是二儿子和三儿子所得钱的总和,也就是说大儿子所得钱与二、三儿子所得的钱的总和是相等的,一半即$264\div2=132$万元;如果把这份钱给二儿子,那么二儿子所得的钱将是大儿子及三儿子所得钱的总和的两倍加上备奖钱,由此当二儿子所得加上备奖钱是大儿子及三儿子所得钱的二倍,三儿子所得$264\div3\times1=88$(万元);由第一个条件加道大儿子所得钱$=$二、三儿子所得钱总和$(132+88)\div2=143$(万元);于是老王准备奖等待奖金的那部分占为$264-143=121$(万元)。
思路:利用三个条件把三个儿子及留存份额的倍数关系列出,逐步求出各份钱数,最后得到老王准备奖励的那部分钱数。

第9讲 年龄问题

年龄差不变:无论经过多少年,两人之间的年龄差始终保持不变,这是解决年龄问题的核心性质。
和差问题:已知两个量的和与差,求各量:较大数=(和+差)÷2,较小数=(和-差)÷2。
和倍与差倍问题:已知两个量的和(或差)以及它们的倍数关系,先求一份再求各量。
年龄和的变化:n 个人经过 m 年,年龄和增加 n×m 岁;据此可在不同年份间换算年龄和。
份数与比例:将倍数关系转化为份数,把各人年龄表示为若干份,利用总份数求出每份的值。
线段图与年龄轴:用线段图或年龄轴直观表示不同年份的年龄关系,帮助找出倍数与差额对应的份数。
1. 今年弟弟 6 岁,哥哥 15 岁,当两人的年龄和为 65 岁时,哥哥______岁,弟弟______岁。
年龄差不变和差问题
答案
37;28
解题步骤
兄弟的年龄差为 $15-6=9$(岁);则当两人的年龄和为 65 岁时,哥哥的年龄是 $(65+9)\div2=37$(岁);弟弟的年龄是 $(65-9)\div2=28$(岁)。
思路:年龄差不变,已知年龄和与年龄差,用和差问题公式:较大数=(和+差)÷2,较小数=(和-差)÷2。
2. 三个人的年龄和是 75 岁,最大的人比其他两个人的年龄和还要大 15 岁,最小的人是 12 岁,问三个人的年龄各是多少岁?
和差问题整体思想
答案
45,18,12
解题步骤
已知“最大的人比其他两个人的年龄和还要大 15 岁”,把“其他两个人的年龄和”看成一个数,还知道三个人年龄和是 75 岁,这便转化成一个典型的和差问题,最大的人年龄是 $(75+15)\div2=45$(岁),其他两人的年龄和是 $(75-15)\div2=30$(岁),已知最小的年龄是 12 岁,所以剩下的一人年龄为 $30-12=18$(岁)。
因此三个人年龄是:最大 45 岁,中间的是 18 岁,最小的是 12 岁。
思路:把“其余两人年龄和”视作一个整体,与最大者构成和差问题求出最大年龄及其余两人之和,再减去最小者求中间者。
3. 王强、李刚是哥哥,小丽、小红是妹妹,四人的年龄和是 90 岁,哥哥都比妹妹大 4 岁,小红比王强小 5 岁,小红______岁。
和差问题年龄差关系
答案
20
解题步骤
哥哥都比妹妹大 4 岁,小红比王强小 5 岁,所以王强是小丽的哥哥,李刚是小红的哥哥,那么,小丽和小红的年龄和是 $(90-4\times2)\div2=41$(岁),又小红比王强小 5 岁,所以小红与小丽小 1 岁,那么小红是 $(41-1)\div2=20$(岁)。
思路:先确定配对关系,由哥哥比妹妹大 4 岁推出两妹妹之和,再用小红与小丽相差 1 岁的和差关系求小红。
4. 小胖比他的表姐小 12 岁,再过 4 年小胖的年龄是他表姐年龄的一半,他俩今年的年龄总和是______岁。
年龄差不变差倍问题
答案
28
解题步骤
4 年后,两人年龄差是 12 岁不变,小胖的年龄是他表姐年龄的一半,所以此时小胖的年龄是 $12\div(2-1)=12$(岁),表姐的年龄是 $12\times2=24$(岁),他俩今年的年龄总和是 $(12-4)+(24-4)=28$(岁)。
思路:年龄差不变,4 年后两人成倍数关系,用差倍问题求出 4 年后各自年龄,再回推今年年龄之和。
5. 一位妇人,人到中年,很不愿提起自己的年龄,但她又不愿说话。一天,有人问及她的年龄,她只好实话实说了:“我 4 年后的年龄的 6 倍减去我 3 年前的年龄的 6 倍,就是我现在的年龄。”这位妇人今年______岁。
年龄差倍数关系
答案
42
解题步骤
4 年后和 3 年前差 7 岁,那么 4 年后的年龄的 6 倍减去 3 年前的年龄的 6 倍等于 $7\times6=42$(岁)。
思路:4 年后与 3 年前相差 7 岁,6 倍之差即为 7 的 6 倍,恰等于现在的年龄。
6. 祖父今年 75 岁,3 个孙子的年龄分别是 17 岁、15 岁和 13 岁,多少年后 3 个孙子的年龄和等于祖父的年龄?
年龄差变化和的增长
答案
15
解题步骤
3 个孙子今年的年龄和是 $17+15+13=45$(岁),比祖父小 $75-45=30$(岁),3 个孙子与祖父的年龄差每年减少 $3-1=2$(岁),$30\div2=15$(年),15 年后 3 个孙子的年龄和等于祖父的年龄。
思路:每过一年,三个孙子年龄和比祖父多增长 2 岁,用今年差额除以每年缩小量求年数。
7. 小敏与爸爸、爷爷的年龄加起来是 100 岁,又知道爷爷过的年数与小敏过的月数一样多,爸爸年龄比小敏年龄大 6 倍。今年小敏______岁,爸爸______岁,爷爷______岁。
倍数关系按比例分配(份数)
答案
5;35;60
解题步骤
爷爷的年数是小敏的 12 倍,爸爸的年龄是小敏的 7 倍,所以小敏的年龄是 $100\div(12+7+1)=5$(岁),爸爸的年龄是 $5\times7=35$(岁),爷爷的年龄是 $5\times12=60$(岁)。
思路:统一为以小敏年龄为 1 份,爷爷 12 份、爸爸 7 份,按和与份数关系求每份。
8. 小丽与父母今年的年龄是 87 岁,爸爸比妈妈大 6 岁,几年前,爸爸的年龄是小丽年龄的 11 倍,妈妈的年龄是小丽年龄的 9 倍。小丽今年______岁。
年龄差不变倍数关系年龄和增长
答案
11
解题步骤
爸爸和妈妈的年龄差为 6 岁,所以几年前小丽年龄的 2 倍是 6 岁,那时小丽 $6\div2=3$(岁),爸爸 $3\times11=33$(岁),妈妈 $3\times9=27$(岁),三人的年龄和为 $3+33+27=63$,到今年每人长了 $(87-63)\div3=8$(岁),所以今年小丽 $3+8=11$(岁)。
思路:父母年龄差不变,用其差求出几年前小丽年龄,再算出那时三人年龄和,按每人增长相同年数补回今年。
9. 摩比、大宽、金儿的年龄为 3 个连续的自然数,摩比年龄最大,今年他们三人的年龄之和为 100 岁。17 年后,他们三人的年龄和恰好等于博士的年龄。那么,今年摩比______岁。
连续自然数年龄和增长平均数
答案
12
解题步骤
17 年后,四个人的年龄之和为 $100+17\times4=168$(岁),所以 17 年后摩比、大宽、金儿的年龄之和为 $168\div2=84$(岁),因为摩比的年龄最大,所以 17 年后的年龄应为 $84\div3+1=29$(岁),今年为 $29-17=12$(岁)。
思路:先求 17 年后四人年龄和,得三孩之和(为博士的一半),再由三连续数中最大数定位摩比,回推今年。
10. 爷爷和孙子今年的年龄和不足 90 岁,爷爷的年龄是孙子的 7 倍;若干年后,爷爷的年龄是孙子的 6 倍;再过若干年后,爷爷的年龄是孙子的 5 倍。那么,今年爷爷______岁。
年龄差不变公倍数倍数关系
答案
70
解题步骤
爷爷与孙子两人的年龄差不变,是今年孙子年龄的 6 倍;是若干年后孙子年龄的 5 倍,还是再过若干年后孙子年龄的 4 倍。那么这个年龄差应同时被 4,4,5 整除,即是 60 的倍数,又爷爷和孙子今年的年龄和不足 90 岁,所以两人的年龄只能是 60 岁,今年孙子是 $60\div(7-1)\times7=70$(岁)。
思路:年龄差不变,分别为孙子年龄的 6、5、4 倍,故年龄差是 60 的倍数;结合年龄和限制确定年龄差为 60,再求今年爷爷年龄。
11. 晶晶的岁数是父亲的一半,父亲的岁数则是灵灵的 3 倍。他们三个岁数之和刚好是 88 岁祖母的年龄。那么,晶晶是______岁,灵灵是______岁。
倍数关系按份数分配
答案
24;16
解题步骤
把父亲的年龄看做 6 份,那么晶晶的年龄为 3 份,灵灵的年龄为 2 份,祖母的年龄为 $6+3+2=11$(份),$88\div11=8$(岁),晶晶的年龄是 $8\times3=24$(岁),灵灵的年龄是 $8\times2=16$(岁)。
思路:以父亲为 6 份统一三人年龄份数,三人之和共 11 份等于 88 岁,求每份后得各人年龄。
12. 甲对乙说:“当我的岁数是你现在的岁数时,你才 5 岁。”乙对甲说:“当我的岁数是你现在的岁数时,你将 50 岁。”那么甲现在______岁,乙现在______岁。
年龄差不变线段图(年龄轴)
答案
35;20
解题步骤
画年龄轴。
由上图可知两人年龄差为 $(50-5)\div3=15$(岁),乙的年龄为 $5+15=20$(岁),甲的年龄为 $20+15=35$(岁)。
思路:借助年龄轴看出 5 岁到 50 岁之间被年龄差分成三段,先求年龄差再依次推出乙、甲的年龄。
13. 11 年前父亲的年龄是儿子年龄的 7 倍,14 年后父亲的年龄是儿子年龄的 2 倍,今年父亲______岁,儿子______岁。
年龄差不变倍数关系
答案
46;16
解题步骤
父亲和儿子的年龄差不变,年龄差是 11 年前儿子年龄的 6 倍,也是 14 年后儿子年龄的 1 倍。由 11 年前儿子年龄的 6 倍等于 14 年后儿子年龄,那么 11 年前儿子年龄是 $(11+14)\div(6-1)=5$(岁),所以今年父亲 $5\times7+11=46$(岁),今年儿子 $5+11=16$(岁)。
思路:年龄差不变,分别是 11 年前儿子的 6 倍和 14 年后儿子的 1 倍,借此求出 11 年前儿子年龄,再回推今年。
14. 贝贝和晶晶是一对双胞胎,并且知道爸爸现在的年龄恰好是他们俩人现在年龄之和的 3 倍。如果还知道 4 年后,爸爸的年龄将等于他们两人年龄之和的 2 倍,则贝贝、晶晶今年都是______岁。
倍数关系线段图年龄和增长
答案
6
解题步骤
线段图。把贝贝和晶晶现在的年龄和看做 1 份。
4 年后爸爸的年龄是贝贝和晶晶年龄和的 2 倍,从上图中可以看出,2 份是 1 份的两倍,那么剩下的(1 份+4 岁)等于 8 岁的 2 倍,所以 1 份是 $8\times2-4=12$(岁),即贝贝和晶晶今天的年龄和是 12 岁,两人是双胞胎,年龄相等,各自是 $12\div2=6$(岁)。
思路:以两兄弟年龄和为 1 份,借线段图比较今年 3 份与 4 年后 2 份关系求出 1 份,再平分得各自年龄。
15. 父亲今年的年龄是两个儿子年龄和的 5 倍,但 6 年后将缩减为 2 倍,已知 3 年后哥哥的年龄将是弟弟年龄的 2 倍。今年父亲的年龄是______岁,哥哥的年龄是______岁,弟弟的年龄是______岁。
倍数关系线段图和倍问题
答案
30;5;1
解题步骤
线段图。把今年哥哥和弟弟的年龄和看做 1 份。
6 年后父亲的年龄是哥哥和弟弟年龄和的 2 倍,从上图可以看出,2 份是 1 份的 2 倍,那么剩下的(3 份+6 岁)等于 12 岁的 2 倍,1 份是 $(12\times2-6)\div3=6$(岁),即哥哥弟弟今年的年龄和是 6 岁,父亲今年的年龄是 $6\times5=30$(岁),3 年后哥哥和弟弟的年龄和是 $6+2\times3=12$(岁),那时哥哥的年龄是 $12\div(2+1)\times2=8$(岁),所以今年弟弟 $4-3=1$(岁),哥哥 $6-1=5$(岁)。
思路:以两儿子年龄和为 1 份借线段图求出今年之和及父亲年龄,再用 3 年后兄弟和倍关系分出哥弟年龄。

第10讲 间隔与方阵

植树问题:研究在直线或曲线段上按等间隔栽树时,棵数、间隔数与总长之间关系的问题,分两端植树、一端植树、两端不植树等情形。
两端植树:在线段两端都栽树时,棵数=间隔数+1,总长=间隔数×每段长。
封闭植树:在圆、正方形等封闭曲线四周等距栽树时,棵数=间隔数,是周期与间隔思想的应用。
方阵问题:把人或物排成正方形(方阵),研究每边数量、最外层数量与总数关系:最外层每边数=最外层总数÷4+1,总数=边长的平方。
锯木头与敲钟问题:锯成n段需锯n-1次,敲n下有n-1个间隔,本质都是间隔数比数量少1的间隔问题。
等差数列:方阵各层数量、间隔均匀的量常构成等差数列,可用首尾求和与项数公式求解。
1. 园林工人在一条马路的一边栽树(包括端点),每2棵树之间的距离是4米,一共栽树86棵,这条马路长______米。
植树问题两端植树
答案
340
解题步骤
两端植树的问题。86棵树之间有85个间距,$85\times4=340$(米)。
思路:两端都栽树时,间隔数=棵数-1,路长=间隔数×每段长。
2. 学校准备在一个周长为120米的圆形花园的四周每隔6米栽一棵树,一共要栽______棵树以后要在这些树均匀地栽到正方形花坛的四周(四个角各种一棵),每边可以栽______棵。
植树问题封闭植树方阵问题
答案
20;6
解题步骤
封闭型的植树属于一端植树,所以共栽$120\div6=20$(棵);20棵树栽到正方形的四周,每边有$20\div4+1=6$(棵)。
思路:封闭曲线上栽树棵数=间隔数;正方形每边棵数需考虑四角共用。
3. 如果把一根木头截成3段要花8分钟,那么要把12根木头与每根都截成6段,需要______分钟。
锯木头问题间隔问题
答案
240
解题步骤
因为段数$-1=$段数,根据题意得式子,$8\div(3-1)\times(6-1)\times12=240$(分钟)。
思路:锯次数=段数-1,先求锯一次的时间再算总时间。
4. 时钟4点敲4下,6秒钟敲完,那么12点敲12下,______秒钟敲完。
敲钟问题间隔问题
答案
22
解题步骤
敲4下,中间有3个间隔,6秒钟敲完,那么1个间隔是$6\div3=2$(秒);敲12下,中间有11个间隔,那么需要$11\times2=22$(秒)敲完。
思路:敲钟的间隔数=敲的次数-1,先求每个间隔的时间。
5. 一个长方形队列,如果增加一横行加一竖行,就要增加13人,这个长方形队列原来最少有______人。
方阵问题间隔问题
答案
11
解题步骤
增加一横行加一竖行,就要增加13人,那么原方阵的长与宽的和为$13-1=12$,以人数最少时,$12=11+11$,有$1\times11=11$(人)。
思路:增加一行一列多出的是行数+列数+1(重叠角点),由此求最小方阵。
6. 一个长60米,宽36米的长方形牧场的三面用篱笆围成,第四条边靠墙不用围,篱笆每隔3米打一根木桩,包括与墙交界处每隔12米有一根木桩,那么这个牧场最少需要木桩______根。
植树问题两端植树
答案
12
解题步骤
这三面的总长度至少为$36+36+60=132$(米),本题类似于"两端植树"问题,此时共需木桩$132\div12+1=12$(根)。
思路:三面篱笆相当于一条线段两端植树,先求总长再算木桩数。
7. 运动会上,五年级学生排成一个方队(横竖行人数相等),已知最外层为60人,这个方阵共有______人。
方阵问题
答案
256
解题步骤
最外层每边有$60\div4+1=16$(人),共有$16\times16=256$(人)。
思路:最外层每边人数=最外层总人数÷4+1,方阵总人数=边长的平方。
8. 小朋友们排成方阵做广播体操,小明恰好站在方阵的正中心,此时无论是从前往后或者从后往前数到他都排在第5个,从左往右或者从右往左数到他都排在第6个,则这个方阵中一共有______位小朋友。
方阵问题
答案
99
解题步骤
小明前后各有$5-1=4$(人),那么每列共有$4+1+4=9$(人)小明左右各有$6-1=5$(人),那么每行有$5+1+5=11$(人),这个方阵共有$9\times11=99$(位)小朋友。
思路:由小明到边的距离求出每行每列人数,再相乘得总人数。
9. 有一个正方形池塘,在池塘边四周栽上200棵树(包括四个顶点),每边棵数相同,相邻两棵树之间的距离都是2米,那么每一条边长______米。
方阵问题封闭植树
答案
96
解题步骤
一共栽了200棵树,围成一个正方形,那么每一边上有$(200\div4)+1=51$(棵)树,相邻两棵树之间的距离是2米,那么每一边长$(51-1)\times2=100$(米),所以正方形池塘的边长是$100-2\times2=96$(米)。
思路:封闭方阵每边棵数=总棵数÷4+1,由间隔求边长(注意顶点处理)。
10. 东风小学仪仗队的同学排成一个正方形方阵,最多余12名同学,如果想让这个正方形再扩大,横竖每排各增加一人,则缺少9人,第一节东风小学仪仗队队员有多少个学生?
方阵问题盈亏问题
答案
112
解题步骤
增加的一行一列有$12+9=21$(人),那么原来要排成的正方形的每条边上有$(21-1)\div2=10$(人),东风小学仪仗队队员有学生$10\times10+12=112$(人)。
思路:由前后人数差求扩大一行一列的人数,进而求原方阵边长与总人数。
11. 有196枚围棋子,摆成一个$14\times14$的正方形,甲、乙两人依次从最外一层起取每一层的正面棋子,直到取完为止,甲比乙多取______枚棋子。
方阵问题等差数列
答案
28
解题步骤
最外层棋子围成的方阵,最外层棋子数为$14\times4-4=52$,相邻两层棋子数相差8,从外向内每一层棋子数为:$52,44,36,28,20,12,4$,所以甲取走了$52+36+20+4=112$(枚)棋子,乙取走了$44+28+12=84$(枚)棋子,甲比乙多取了$112-84=28$(枚)棋子。
思路:各层棋子数成等差数列,分别求甲乙所取层数之和再作差。
12. 用边长20厘米的正方形瓷砖,铺一块长104厘米、宽62厘米的长方形地面,要求相邻两块瓷砖之间隔为1厘米,需要______块这样的瓷砖。
铺砖问题间隔问题
答案
15
解题步骤
$104=20\times5+4$,且$62=20\times3+2$,所以长方形地面的长边上有5块瓷砖,宽边上有3块瓷砖,共需要$5\times3=15$(块)瓷砖。
思路:考虑瓷砖加缝隙的占用,分别求长宽方向能铺的块数再相乘。
13. 甲、乙、丙三人锯同样粗细的木根,分别锯成8米、10米、6米长的木棍,要求都锯下2米的规格锯坏,劳动结束后,甲、乙、丙分别锯了24、25、27段,那么丙木根速度最快的速度最慢的多锯______次。
锯木头问题间隔问题
答案
21
解题步骤
每根木头分别要锯成:$4,5,3$段每根木头分别要锯了:$3,4,2$次每人锯的木头根数分别为:$6,5,9$根每人锯的总次数分别为:$18,20,18$次。那么丙锯木根速度最快的比速度最慢的多锯$20-18=2$(次)。
思路:先求每根锯成段数和锯的次数,乘以根数得总次数,再作差。
14. 甲、乙、丙与他们的朋友们共25人,围着圆桌坐着,从甲开始数起,逆时针方向的第13个人是乙,照时针方向第17个人是丙,那么乙、丙和内之间有______个人。
圆周间隔问题方向转换
答案
21
解题步骤
从甲开始,乙是逆时针方向的第13个人,共25人,那么乙是顺时针方向的第$25-(13-2)=14$(人),那么乙、丙之间有2个人。因为是圆形,从另一个方向看乙、丙之间有$25-2-2=21$(人)。
思路:在圆桌(封闭)情境下,将一个方向的位置转换为另一方向,再求间隔人数。
15. 在高速公路的两旁每1千米设立一个大路标,每100米设立一个小路标,设立每个大路标之处不再设立小路标。设立大路标每个花费1000元,设立小路标每个花费100元。一条50千米的高速公路设立这两种路标共花费多少元?(注意:公路的两侧都设,途点都要设立路标)
植树问题两端植树两端不植树
答案
192000
解题步骤
设立大路标属于两端植树问题,共需大路标$(50\div1+1)\times2=102$(个),在每两个小路标之间设立小路标属于两端不植树问题,共需小路标$(1000\div100-1)\times50\times2=900$(个)。两种路标共需花费$102\times1000+900\times100=192000$(元)。
思路:大路标按两端植树、相邻大路标间小路标按两端不植树分别计数,注意双侧。
16. 池塘周围栽了一些柳树,小明和小华一前一后朝着同一个方向绕着池塘走,边走边数池塘边沿树的棵数,小华数的第7棵在小明数到的第27棵树(小明数的第7棵在小华那里的数到的第87棵)那么池塘一共栽了______棵柳树。
圆周植树封闭植树
答案
100
解题步骤
小华的第87棵和第7棵之间有$87-7-1=79$(棵)树,小明的第27棵和第7棵之间有$27-7-1=19$(棵)树,所以池塘一共栽了$79+19+2=100$(棵)柳树。
思路:利用两人数到同一棵树的不同序号,分两段计算间隔再合并加端点。

第11讲 周期问题

周期的概念:在一列事物中,某种特征按固定的次序不断重复出现,每一个完整重复段称为一个周期,重复的项数即周期长度。
带余除法定位:用总数除以周期长度,得到的余数对应该周期内的第几项;余数为0时对应每个周期的最后一项。
求周期内某几项之和:先求出一个完整周期内各项之和,乘以完整周期个数,再加上剩余几项之和。
日期与星期周期:星期以7天为周期、生肖以12年为周期,借助带余除法可推算某日是星期几、某年的生肖等。
时钟周期:钟面以12小时为一个循环周期,经过若干小时后的时刻可用对12取余来确定。
循环小数与数字周期:尾数(个位数字)相乘、连续相加等运算常呈现循环规律,找出循环节后用周期方法求第n项。
图形与位置的周期变化:图形滚动、旋转或灯的明灭等按固定动作循环,可归纳周期后确定第n次操作后的状态。
1. 按下图所示的规律摆三角形,第 $82$ 个三角形是________色的。在这种颜色的三角形中,它是第________个。
figure
一排黑色实心三角形与白色空心三角形按固定规律排列:每 $7$ 个为一个周期,依次是“$3$ 个黑、$2$ 个白、$1$ 个黑、$1$ 个白”(即 ▲▲▲△△▲△),不断重复。
周期的概念带余除法定位
答案
白;$35$
解题步骤
因为这三角形是按照“$3$ 黑 $2$ 白 $1$ 黑 $1$ 白”的周期排列的,$82\div7=11\cdots\cdots5$,所以第 $82$ 个三角形的颜色与第 $5$ 个三角形的颜色是一样的,为白色,前面已经有 $11$ 个周期,每一周期中有 $3$ 个白色三角形,所以它是这种颜色的三角形中第 $11\times3+2=35$ 个。
思路:找出三角形颜色的重复周期,用 $82$ 除以周期长度确定第 $82$ 个的颜色,再统计前面完整周期及当前周期内同色三角形的个数。
2. 为庆祝元旦,学校在大门口安装了 $50$ 盏彩灯。彩灯按照“黄黄红绿绿红黄黄红绿绿红……”的顺序依次排列,则在这 $50$ 盏彩灯中,共有黄色的彩灯________盏。
周期的概念带余除法定位
答案
$18$
解题步骤
$50\div6=8\cdots\cdots2$,每 $6$ 个这样的循环为一个循环节,$6$ 个一循环里有 $2$ 个黄灯,一个循环中有 $2$ 个黄灯,所以共有黄灯 $8\times2+2=18$(盏)。
思路:彩灯以“黄黄红绿绿红”$6$ 盏为一个周期,每个周期含 $2$ 盏黄灯,用 $50$ 除以 $6$ 求出完整周期数及余数,再统计黄灯总数。
3. 公元 $2008$ 年的中国农历生肖是鼠,请问公元 $3000$ 年的中国农历生肖是什么?(注:中国农历有十二生肖:鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪 $12$ 年一轮)
日期与星期周期带余除法定位
答案
解题步骤
生肖按 $12$ 个为一周期循环,$(3000-2008+1)\div12=82\cdots\cdots9$,过了 $82$ 个周期又 $9$ 年,所以应该是鼠年。
思路:生肖以 $12$ 年为一个周期,计算两个年份之间相隔的年数对 $12$ 取余,从鼠开始数出余数对应的生肖。
4. 四月份共有 $30$ 天,如果其中有 $5$ 个星期六和星期日,那么 $4$ 月 $1$ 日是星期________。(星期一至星期日用数字 $1$ 至 $7$ 表示)
日期与星期周期带余除法定位
答案
$6$
解题步骤
一个月中,无论是星期几,都只有四个或五个。因为 $28$ 天恰好是 $4$ 个星期,那么前两天只能是星期六、星期日,$4$ 月 $1$ 日只能是星期 $6$。
思路:$30$ 天比 $4$ 个完整星期($28$ 天)多出 $2$ 天,要使某种星期数出现 $5$ 次,多出的这 $2$ 天必须是星期六和星期日,由此倒推 $4$ 月 $1$ 日的星期。
5. 某月内有三个星期六的日期是偶数,这个月的 $18$ 日是星期________。
日期与星期周期带余除法定位
答案
解题步骤
根据奇偶性,偶数 $+7=$ 奇数,偶数 $+14=$ 偶数。一个月三个星期六的日期是偶数,说明这个月有五个星期六,并且奇偶性要相同“偶奇偶奇偶”排列,那么第一个星期六是本月的 $2$ 日,$(18-2)\div7=2\cdots\cdots2$,$18$ 日是星期一。
思路:星期六每隔 $7$ 天出现一次,奇偶交替;三个偶数日期的星期六要求该月有五个星期六且首个落在 $2$ 日,据此推出 $18$ 日的星期。
6. 时钟现在是整点,再过 $112$ 小时,钟面上恰好是 $1$ 点钟。请你判断,现在是________点钟。
时钟周期带余除法定位
答案
$9$
解题步骤
钟面上显示的时间是 $12$ 小时制,每 $12$ 小时为一个周期,$112\div12=9\cdots\cdots4$,过了 $9$ 个周期又 $4$ 小时,显示的时间是 $1$ 点整,那么原来的时间是 $1-12-4=9$(点)。
思路:钟面以 $12$ 小时为周期,将 $112$ 小时对 $12$ 取余得 $4$,再从 $1$ 点向前回推 $4$ 小时得到现在的时刻。
7. 若现时为 $1208$,那 $287999999987$ 分钟后是什么时间?(注:$0915$ 是上午九点十五分,$1504$ 是下午三点零四分。)
时钟周期带余除法定位
答案
上午 $11$ 时 $55$ 分
解题步骤
按照 $24$ 小时制,显示的时间按照 $24\times60=1440$(分钟)为一个周期循环。$287999999987\div1440=199999999\cdots\cdots1427$,$1427$ 分钟 $=23$ 时 $47$ 分,$12$ 时 $08$ 分 $+23$ 时 $47$ 分 $=35$ 时 $55$ 分 $=11$ 时 $55$ 分。
思路:一天 $1440$ 分钟为一个周期,把总分钟数对 $1440$ 取余得余下的分钟,再换算成时分加到当前时刻 $1208$ 上。
8. 有一张黑白相间的方格图,用记号 $(2,3)$ 表示从上往下数第 $2$ 行,从左往右数第 $3$ 列的这一格(见下图),那么 $(2010,201)$ 这一格是________色。
figure
一张黑白相间(类似国际象棋棋盘)的方格图,相邻方格颜色交替;图中标出 $(2,3)$ 处一格为白色,作为参照。
图形与位置的周期变化带余除法定位
答案
解题步骤
奇数行按照黑白白黑黑……的顺序排列,偶数行按照白黑白黑……的顺序排列,$2010$ 行的第 $201$ 列是奇数列,所以这一格是白色。
思路:棋盘格颜色由行号、列号的奇偶性共同决定,相邻格交替变色;判断 $2010$ 行第 $201$ 列处行偶列奇即可确定颜色。
9. 在 $1983$ 后面写一串数字,从第 $5$ 个数字开始,每个数字都是它前面两个数乘积的个位数字,这样得到一串数字 $19834286\cdots\cdots$,那么这串数字中,前 $2011$ 个数字的和是多少?
循环小数与数字周期求周期内某几项之和
答案
$12059$
解题步骤
把这串数继续往下写找规律:$19834286\overline{42868842}\cdots\cdots$,发现从第 $5$ 个数字开始出现 $42868$ 的循环,$(2011-4)\div6=334\cdots\cdots3$,即循环了 $334$ 次又多一个 $428$,数字之和是 $1+9+8+3+(4+2+8+6+8+8)\times334+(4+2+8)=12059$。
思路:按规则递推数列找出从第 $5$ 位开始的循环节,统计前 $2011$ 个数字中固定前缀、完整周期及剩余项的数字之和。
10. $2010$ 名学生从前向后排成一列,从前面的同学按规则报数:如果某个同学报的数是一位数,后面的同学就要报这个数的 $8$ 的和;如果某个同学报的数的数是两位数,后面的同学就要报出这个数的个位数与 $7$ 的和。现在让第 $1$ 个同学报 $1$,那么最后一个同学报的数是________。
循环小数与数字周期带余除法定位
答案
$13$
解题步骤
这些数依次为 $1\to9\to17\to14\to11\to8\to16\to13\to10\to7\to15\to12\to9\to17$,从 $9$ 开始 $11$ 个数为一个周期,$(2010-1)\div11=182\cdots\cdots7$,所以第 $2010$ 个数是周期中第 $7$ 个,为 $13$。
思路:按报数规则写出数列并找出从第 $2$ 个数起 $11$ 个数的循环周期,用 $(2010-1)$ 对 $11$ 取余确定最后一名同学所报的数。
11. 在一图上有五个点,按顺时针方向依次编号为 $1,2,3,4,5$,一只昆虫绕圆周按照针对针方向跳动一点,第二次跳动两点,第三次跳动三点……,它一次跳一个点,从 $1$ 号点开始,如果以昆虫击点 $5$ 处起跳,跳 $2008$ 次后,它将在哪个点上?
周期的概念带余除法定位
答案
$1$ 号点
解题步骤
这只昆虫击点 $5$ 处起跳,每次跳完依次落在 $1$ 号点、$2$ 号点、$4$ 号点、$2$ 号点、$4$ 号点……,跳 $2008\div3=669\cdots\cdots1$,跳 $2008$ 次后,它将在 $1$ 号点上。
思路:模拟昆虫在 $5$ 个点上的跳动,找出落点位置呈现的循环周期,再用 $2008$ 对周期长度取余确定最终落点。
12. 分别姓赵、钱、孙、李、周、吴、王的七位同学站成一排,按下列方式依次报数: $$\begin{array}{ccccccc}\text{赵}&\text{钱}&\text{孙}&\text{李}&\text{周}&\text{吴}&\text{王}\\1&2&3&4&5&6&7\\13&12&11&10&9&8&\\&14&15&16&17&18&19\\25&24&23&22&21&20&\\&26&27&\cdots&\cdots&&\\\cdots&\cdots&&&&&\end{array}$$ 报“$1998$”的是姓________的同学。
周期的概念带余除法定位
答案
解题步骤
去掉前 $7$ 个数后,剩下的数按照 $12$ 个为一周期,$(1998-7)\div12=165\cdots\cdots11$,所以报 $1998$ 的同学应该是姓吴的同学。
思路:报数从第 $8$ 个起以 $12$ 个为一个来回周期,先减去最前面的 $7$ 个,再用余数确定 $1998$ 落在周期内的哪个位置对应的姓氏。
13. 从 $1$ 开始由小到大按顺序取自然数,第一次取一个数,第二次取相邻两个数,第三次取相邻三个数;以后继续按照每次取一个,两个,三个的方式重复这样取。那么第 $100$ 次取的数之和是多少?
周期的概念带余除法定位
答案
$199$
解题步骤
$1+2+3=6$,每次取 $6$ 个数为 $1$ 轮,$100\div3=33\cdots\cdots1$,取了 $33$ 轮后,共取 $33\times6=198$(个)数。取了 $33\times6=99$(次)。第 $100$ 次取一个数,只取一个数,那么第 $100$ 次取的数是 $199$。
思路:每 $3$ 次取数取走 $1+2+3=6$ 个自然数为一轮,先求 $100$ 次包含多少完整轮,再确定第 $100$ 次取的是第几个自然数。
14. $\underbrace{3\times3\times3\times3\times\cdots\cdots\times3}_{1988\,\text{个}\,3}-1$ 的个位数字是(  )。 A.$5$   B.$8$   C.$2$   D.$6$
循环小数与数字周期带余除法定位
答案
A
解题步骤
$3$ 的个位数字是 $3$;
$3\times3$ 的个位数是 $9$;
$3\times3\times3$ 的个位数是 $7$;
$3\times3\times3\times3$ 的个位数是 $1$;
$3\times3\times3\times3\times3$ 的个位数是 $3$;
$3\times3\times3\times3\times3\times3$ 的个位数是 $9$;
$3\times3\times3\times3\times3\times3\times3$ 的个位数是 $1$;
$\cdots\cdots$
按照乘数的个数,个位 $4$ 个一周期,$1988\div4=497$,所以 $\underbrace{3\times3\times3\times\cdots\cdots\times3}_{1988\,\text{个}\,3}$ 个位是 $1$,$\underbrace{3\times3\times3\times\cdots\cdots\times3}_{1988\,\text{个}\,3}-1$ 的个位是 $0$。
思路:$3$ 的乘方个位数字以“$3,9,7,1$”$4$ 个为周期,用 $1988$ 对 $4$ 取余确定乘积个位,再减 $1$ 求个位数字。
15. 日本数学家谷古在 $20$ 世纪发现了数学中存在着一种奇特的现象,情况是这样的:你任意取一个自然数 $N$,对自然数 $N$ 进行下面的变换: ① 当 $N$ 是奇数时,把白然数 $N$ 变为新自然数 $N\times N+1$; ② 当 $N$ 是偶数时,把白然数 $N$ 变为新自然数 $N\div2$; 例如,当 $N$ 是自然数 $46$ 时,按规则反应为:$46\xrightarrow{46\div2}23\xrightarrow{23\times3+1}70\xrightarrow{70\div2}35\cdots\cdots$ 每次对照下面的数表复上这个变换,就会出现奇异的循环。请你任取一个自然数 $N$ 在下面的空白处演算一下,然后回答数学家谷古发现的这个奇特现象是什么?
循环小数与数字周期周期的概念
答案
得到循环 $\cdots\cdots4\to2\to1\cdots\cdots$ 循环
解题步骤
我们任取上面的数继续往下计算会发现得到的数最后依次是 $46,23,70,35,106,53,160,80,40,20,10,5,16,8,4,2,1,4,2,1,4,2,1\cdots\cdots$ 不断循环下去。
思路:对任意自然数反复施行“奇数变 $3N+1$、偶数变 $N\div2$”的变换,最终都会落入 $4\to2\to1$ 的循环(即著名的角谷猜想)。
16. 有一种舞蹈的舞步的一小节的动作是:左脚向左跳一下、左脚向右跳一下,二步。迈三步:左脚向左跳一下、右脚向右跳一下,迈三步。以后开始循环以上的动作,若舞步每完一小节就要换迈一拍,请问一位舞者从开始的位置到前方迈出 $50$ 步的位置至少要走几拍呢?
图形与位置的周期变化周期的概念
答案
$292$
解题步骤
$1+1+2+1+1+2=8$ 步,$24$ 步小节后,共进了 $48$ 步。第 $25$ 小节前前 $4$ 拍又进了 $2$ 步,所以到 $50$ 步位置时其经过 $12\times24+4=292$(拍)。
思路:把舞步净前进位移按一个小节为周期统计,求每个周期净前进的步数与所用拍数,再凑足 $50$ 步所需的拍数。
17. 右图是一片湖泊湿润过的稻田,每个小正方形的边长是 $1$ 米。$A,B,C$ 三点周围的阴影部分是源是阴的某点。一只小鸟飞从 $A$ 点向上飞一下,再向右下飞一下,再向左下飞一下……,会跳 $\cdots\cdots$ 会从 $A$ 点起,再从 $A$ 点对称的 $1$ 起飞到 $B$ 点……,由此推断,$2007$ 号位与 $0$ 号位之间的距离是多少米?
figure
一个由虚线分成的方格网(每格边长 $1$ 米),网中标有圆圈点 $A$、$B$、$C$ 以及若干实心三角形点,分别编号 $0$、$1$、$2$、$3$、$4$;从 $A$ 点出发用箭头画出向各方向跳动的折线路径。
图形与位置的周期变化带余除法定位
答案
$2$
解题步骤
容易发现 $6$ 次后就出现了周期现象。$2007\div6=334\cdots\cdots3$,因此第 $2007$ 号位与第 $3$ 号位是同一点,所以第 $2007$ 号位与 $0$ 号位的距离是 $2$ 米。
思路:小鸟跳动的落点位置每 $6$ 次出现一个循环周期,用 $2007$ 对 $6$ 取余找到等价落点,再读出它与 $0$ 号位的距离。
18. $A$、$B$、$C$、$D$、$E$ 五盏灯各自装有一个拉线开关,开始 $B$、$D$、$E$ 亮着,见下图: 一个小朋友按 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$ 的顺序拉开关,一共拉了 $104$ 次,这时亮着的灯是哪几盏?
figure
一排五盏灯 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$,每盏灯画成下端带拉线开关的圆形灯泡;其中 $B$、$D$、$E$ 周围画有表示发光的光线(亮着),$A$、$C$ 不发光(灭着)。
图形与位置的周期变化带余除法定位
答案
$A$、$C$、$E$
解题步骤
每盏灯按两次还原,则按 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$ 的顺序拉 $5\times2=10$(次)每盏灯都还原。$104\div10=10\cdots\cdots4$,即拉 $104$ 次与拉 $4$ 次结果一样。因此拉 $104$ 次时亮着的灯为:$A$、$C$、$E$。
思路:每盏灯拉两次恢复原状,故每 $10$ 次拉动全部还原;用 $104$ 对 $10$ 取余得 $4$,只需推算前 $4$ 次拉动后的亮灭状态。
19. 在从 $1$ 开始的连续自然数中,第 $100$ 个不能被 $4$ 整除的数是________。
周期的概念带余除法定位
答案
$133$
解题步骤
从 $1$ 开始的连续自然数,每 $4$ 个一周期,那么去掉一个周期中,有 $3$ 个数不能被 $4$ 整除,$100\div3=33\cdots\cdots1$,所以第 $100$ 个不能被 $4$ 整除的数是 $33\times4+1=133$。
思路:每连续 $4$ 个自然数中恰有 $3$ 个不能被 $4$ 整除,用 $100$ 对 $3$ 取余确定它落在第几个周期及周期内位置,从而求出该数。
20. 下表中每行的文字是重复出现的。那么第 $2006$ 竖排的 $3$ 个文字从上到下依次是________、________、________。
figure
一张三行的文字表格:第一行重复“努 力 学 习”,第二行重复“我 能 行”,第三行重复“祝 你 学 习 进 步”;表格向右延伸表示无限重复。
循环小数与数字周期带余除法定位
答案
力、能、你
解题步骤
第一行每 $4$ 个字会复重竖排的三字字是 $12$ 个为 $1$ 周期循环。$2006\div12=167\cdots\cdots2$,所以这能和第 $2$ 列的字一样,从上到下依次是:力、能、你。
思路:三行的周期分别是 $4$、$3$、$6$,其最小公倍数 $12$ 是整张表的周期;用 $2006$ 对各行周期取余,分别确定第 $2006$ 列三个字。
21. 如果一串小彩灯按以下顺序方式不断闪动,其中数字表示小彩灯排列序号,英文字母 $R$、$G$、$B$ 分别表示该灯为红、绿、蓝色,如图($1$)所示,那么从 $426$ 号到 $428$ 号小彩灯的排列与彩色模式为图($2$)中的________。
figure
图($1$)是一串小彩灯的连接图,灯按序号 $0R,1G,2B,3R,4G,5B,6R,7G,8B,9R,10G,11B$ 上下交错连成 $V$ 形折线,每个灯标有序号和颜色字母。图($2$)给出 A、B、C、D 四个备选的三灯排列彩色模式(各以三个灯组成的 $V$ 形,标注不同的 R/G/B 颜色组合)。
图形与位置的周期变化带余除法定位
答案
C
解题步骤
观察图形中彩灯的位置和颜色可知 $12$ 个为一周期,第 $426$ 号小彩灯即第 $427$ 号彩灯,$426\div12=35\cdots\cdots2$,所以从第 $426$ 号彩灯到第 $7$ 号彩灯的位置和颜色是完全相同的,答案选择 C。
思路:彩灯的位置(上下)与颜色按 $12$ 个为一个周期重复,用序号对 $12$ 取余把 $426$ 至 $428$ 号映射到首周期内对应的灯,比对选项。
22. 正方形 $A$ 的边长为 $1$ 厘米,正方形 $B$ 的边长为 $3$ 厘米,$A$ 沿 $B$ 的周长按照顺时针方向滚动,当其滚动一周回到原处时,$A$ 的侧向指向哪呢?你选择________。 (备选项:① $\text{Ɐ}$(旋转) ② $\text{A}$(正立) ③ $\text{Ɐ}$(旋转) ④ $\text{Ɐ}$(旋转))
figure
大正方形 $B$(边长 $3$ 厘米)左上角放着小正方形 $A$(边长 $1$ 厘米,内写字母 A),上方有弧形箭头表示 $A$ 沿 $B$ 顺时针滚动;右侧列出 ①②③④ 四个备选项,分别画出字母 A 经不同旋转/翻转后的朝向。
图形与位置的周期变化周期的概念
答案
解题步骤
正方形的周长是 $3\times4=12$(厘米),另从正方形 $A$ 想从大正方形的一条边上转到另一条边上,需要在每条边上滚动一次,所以要滚动 $12+4=16$(次),从滚动第一次后的图形开始算,$A$ 的朝向依次是 $\boxed{>},\boxed{\vee},\boxed{<},\boxed{\wedge},\boxed{>},\boxed{\vee},\boxed{<},\boxed{\wedge}\cdots\cdots$,$4$ 个为一周期循环,$16\div4=4$,所以这是周期的最后一个 $\boxed{\wedge}$。所以应选①。
思路:小正方形沿大正方形周长滚动,每滚动一次朝向变化呈 $4$ 个一周期;算出滚完一周的滚动次数,用其对 $4$ 取余确定最终朝向并匹配选项。

第12讲 平均数问题

平均数的意义:平均数等于总量除以份数(个数),是表示一组数据集中趋势的量;理解"总数÷个数=平均数"及其变形是解题基础。
总量与份数关系:由平均数与份数可求总量,由总量与平均数可求份数;多组数据合并时,需先分别求总量再合并求新的平均数。
移多补少思想:把超过平均数的部分匀给低于平均数的部分,使各份相等;常用于求未知次数、补差等问题。
加权平均与盈亏配比:不同子群人数不同导致整体平均偏向人数多的一方;利用每份高于或低于平均数的差量做盈亏配比可求各群人数。
平均数的极值问题:在总量固定的前提下,要使某个量取最小(大)值,应使其余量取最大(小)值。
面积模型:用长方形的长表示份数(人数)、宽表示平均数,用面积表示总量,直观呈现平均数变化中的移多补少。
整体思想与代数方法:把若干数之和作为整体处理,或将各组平均数转化为含有未知数的和式方程,通过加减消元求解。
1. $6$ 个男生的平均体重是 $40$ 千克,$4$ 个女生的平均体重是 $30$ 千克,这 $10$ 个同学的平均体重是______千克.
平均数总量与份数
答案
$36$
解题步骤
$(6\times 40+4\times 30)\div 10=360\div 10$
$=36$(千克).
思路:先用各组平均数乘人数求出男生、女生的总体重,再除以总人数得到全体的平均体重.
2. 大欢上学期期末考试时,语文和数学这两门的平均分是 $89$ 分,要想语、数、外三门平均分达到 $92$ 分,外语必须考______分.
平均数总量与份数
答案
$98$
解题步骤
大欢现在两科成绩和为 $89\times 2=178$(分),三科的目标分数是 $92\times 3=276$(分),所以外语必须考 $276-178=98$(分).
思路:由两科平均分求出两科总分,再由三科目标平均分求出三科应得总分,相减得到外语成绩.
3. 三个人外出野炊,甲买了 $2$ 千克馅饼,乙买了 $4$ 千克馅饼,丙没有买食物,为了使三人平均分担这次费用,丙拿出了 $6$ 元钱,那么应分配给甲______元、乙______元.
平均数平均分摊
答案
$0$;$6$
解题步骤
三人每人平均分得 $(4+2)\div 3=2$(千克)的馅饼,由于甲正好分到平均数,所以不需要拿钱,因此应将给乙 $6$ 元.
思路:先算出每人平均应得的馅饼量,甲恰好等于平均量不需补钱,丙付的钱应全部给多出平均量的乙.
4. 小林前几次数学测评的平均成绩是 $86$ 分,这一次要得 $100$ 分,才能把平均成绩提高到 $88$ 分.问这一次是第______次测评.
平均数移多补少
答案
$7$
解题步骤
前面几次的平均分比这一次低 $100-88=12$(分),前面几次平均分比现在平均分低了 $88-86=2$(分),所以前面应进行了 $12\div 2=6$(次)测评,这一次是第 $7$ 次测评.
思路:用这次的高出部分去填补前面各次比新平均分低的差,求出前面测评次数,再加上本次.
5. 十个学生参加一次考试,这次考试满分是 $100$ 分.在这次考试中十个学生所得分数的平均分是 $92$ 分,试问一个成绩最差的学生可能得到的最低分是______.
平均数极值问题
答案
$20$
解题步骤
要使其中一名学生分数最低,应使其他 $9$ 人分数最高.因此其余 $9$ 人都考到 $100$ 分,则 $10$ 人总分为 $92\times 10=920$(分),$9$ 人的最高分总和为 $100\times 9=900$(分),所以这一名成绩最差的学生可能得到的最低分是 $920-900=20$(分).
思路:为使最差学生分最低,让其余九人都拿满分,用总分减去九人满分总和即得最低分.
6. 农机厂计划生产 $800$ 台拖拉机,在生产的前 $10$ 天,平均每天生产 $44$ 台,余下的任务要求 $8$ 天完成,那么剩下平均每天生产多少台?
平均数总量与份数
答案
$45$
解题步骤
前十天共生产 $44\times 10=440$(台),还剩 $800-440=360$(台),剩下 $8$ 天要生产 $360\div 8=45$(台).
思路:先求前十天产量与剩余任务量,再用剩余量除以剩余天数得到后期日均产量.
7. 一个旅游团租车出游,平均每人应付车费 $30$ 元.后来又增加了 $6$ 人,这样每人应付的车费是 $25$ 元,租车费是______元.
平均数总量不变
答案
$900$
解题步骤
增加 $6$ 人,帮助其他人分担了 $25\times 6=150$(元)的车费,而增加 $6$ 人数后,每人少分了 $30-25=5$(元),所以原来有 $150\div 5=30$(人),所以租车费是 $30\times 30=900$(元).
思路:车费总额不变,新增人员分担的费用等于原有人员每人减少的费用之和,由此求出原人数与总车费.
8. 某学校有学生 $1320$ 人,每个班 $40$ 名学生,每个班级一天上 $6$ 节课,平均每个教师一天教 $3$ 节课,那么这所学校至少需要配备______名教师.
平均数总量与份数
答案
$76$
解题步骤
共有 $1320\div 40=33$(个)班,每个班级一天上 $6$ 节课,那么共需上 $33\times 6=198$(节)课,平均每个教师一天教 $3$ 节课,所以至少需要 $198\div 3=66$(名)教师.
思路:先求班级数和全校每天总课时数,再除以每位教师每天的课时数得到所需教师数.
9. 一个小组参加学校趣味数学竞赛,统计他们的分数如下表: $$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|}\hline \text{李娜} & \text{刘芳} & \text{王刚} & \text{吴峰} & \text{张祥} & \text{平均分} \\ \hline 92 & 8\square & \square 9 & 88 & 78 & 89 \\ \hline \end{array}$$ 但是刘芳的个位数字和王刚的十位数字被墨汁涂脏了看不清,请你算出刘芳和王刚各得多少分?
平均数总量与份数数字谜
答案
$88$;$99$
解题步骤
总分 $89\times 5=445$(分).
刘芳与王刚的分数和为 $445-92-88-78=187$(分).
刘芳的个位数字为 $8$,王刚的分数为 $187-80-9=98$.
王刚十位数字为 $9$,刘芳得分为 $88$,因此刘芳得 $88$ 分,王刚得 $99$ 分.
思路:由平均分求出五人总分,减去三名已知分数得到两人分数之和,再结合已知数位推出两人各自得分.
10. 某班有 $40$ 人.在一次考试后,按成绩排了名次,结果前 $25$ 名的平均分数比后 $15$ 名的平均分数高 $8$ 分,一位同学计算了 $25$ 名的概念不清楚,他把前 $25$ 名的平均分数加到后 $15$ 名的平均分数,再除以 $2$,错误地认为这就是全班的平均分数,这样做,全班的平均分数降低了______分.
平均数加权平均
答案
$1$
解题步骤
假如前 $25$ 名学生平均分也按后 $15$ 名平均分计算,那么一共多得分 $25\times 8=200$(分),多得的 $200$ 分平均分配给每一人,这样全班平均分比后 $15$ 名学生平均分高了 $200\div 40=5$(分),这位同学错误的算法把后 $15$ 名学生平均分也算了多 $8\div 2=4$(分),因此这样错,全班的平均分数降低了 $5-4=1$(分).
思路:用假设法把前后两组平均分按总人数与按两组直接平均分别计算,比较两种平均结果之差得到降低的分数.
11. 有 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$ 五个数,已知 $A$、$B$、$C$、$D$ 的平均数是 $75$,$A$、$C$、$E$ 的平均数是 $70$,$A$、$D$、$E$ 的平均数是 $60$,$B$、$D$ 的平均数是 $65$,$A$ 是______.
平均数和的关系代数方法
答案
$70$
解题步骤
根据题意 $A+B+C+D=75\times 4$,①
$A+C+E=70\times 3$,②
$A+D+E=60\times 3$,③
$B+D=65\times 2$,④
①$+$②$-$③$+$④得
$(2A+B+C+2D+E)-(A+B+C+2D+E)=300+180-(280+130)$
所以 $A=70$.
思路:把各组平均数转化为各数之和的方程,再对方程作恰当的加减消元求出 $A$.
12. $9$,$99$,$999$,$9999$,$\cdots$,$\underbrace{99\cdots9}_{9\text{个}9}$ 这 $9$ 个数的平均数是一个 $9$ 位数.试写出此平均数的最后三个数字.
平均数数列求和错位相加
答案
$789$
解题步骤
这几个数除以 $9$ 之后分别为 $1$,$11$,$111$,$1111$,$\cdots$,$111111111$,和的末三位为 $789$.
思路:将每个数都除以 $9$(即先求和再除以 $9$),转化为 $1,11,111,\cdots$ 的求和,求和的末三位即为答案.
13. 某校有 $100$ 名学生参加数学考试,平均分数是 $63$ 分,其中男生平均分是 $60$ 分,女生平均分是 $70$ 分,那么男生比女生多多少人?
平均数加权平均盈亏思想
答案
$40$
解题步骤
女生比平均分多 $7$ 分,男生比平均分少 $3$ 分,所以让一个男生需要 $3$ 分到达平均分,而一个女生可以给 $7$ 分.我们假如知道 $3$ 个女生可以给 $21$ 分,恰好够 $7$ 个男生到达平均分,所以同等可以推算出,$7$ 个男生,$3$ 个女生,这样可以一直分.所以现在女生 $30$ 人,男生 $70$ 人,因此男生比女生多 $40$ 人.
思路:用每名男生低于、每名女生高于全班平均分的差量做盈亏配比,求出男女人数比,再按总人数求出人数差.
14. 有 $9$ 个数,从中任意抽去一个数,计算剩下 $8$ 个数的平均数,得到如下 $9$ 个不同的平均数:$101$,$102$,$103$,$104$,$105$,$106$,$107$,$108$,$109$,这 $9$ 个数的平均数是______.
平均数总量与份数整体思想
答案
$105$
解题步骤
根据题意每去掉八个数的和分别是 $101\times 8$,$102\times 8$,$103\times 8$,$104\times 8$,$105\times 8$,$106\times 8$,$107\times 8$,$108\times 8$,$109\times 8$,所以这 $9$ 个数的总和的 $8$ 倍,所以 $9$ 个数的和为 $(101\times 8+102\times 8+103\times 8+104\times 8+105\times 8+106\times 8+107\times 8+108\times 8+109\times 8)\div 8=101+102+103+104+105+106+107+108+109$,所以这 $9$ 个数的平均数是 $(101+102+103+104+105+106+107+108+109)\div 9=105$.
思路:九个去一平均数之和的 $8$ 倍等于九数总和的 $8$ 倍,由此求出九数总和,再除以 $9$ 得到平均数.
15. 下表是 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$、$F$、$G$、$H$ 八人的算术考试结果,满分是 $100$ 分,八人的平均得分是 $64$ 分.$F$ 的得分是八人当中最高的,为其他七人中某人得分的两倍.求 $C$ 与 $F$ 的得分. $$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline A & B & C & D & E & F & G & H \\ \hline 74 & 48 & & 90 & 33 & & 60 & 78 \\ \hline \end{array}$$
平均数总量与份数枚举推理
答案
$C=33$;$F=96$
解题步骤
根据题意 $A$ 到 $F$ 得分和为 $64\times 8-74-48-90-33-60-78=129$(分).根据题意 $F$ 最高,因此 $F$ 只可能是 $D$ 或 $C$ 的 $2$ 倍.如果 $F$ 是 $D$ 的 $2$ 倍,$C$ 的 $2$ 倍,$F=129-(2+1)\times 2$
$=84$ 分,不合题意.所以 $F$ 是 $C$ 的 $2$ 倍,$F+C=129$,$F$ 得分是 $C$ 的 $2$ 倍,所以 $C$ 得分是 $129-96=33$ 分,$F=96$.
思路:由平均分求出八人总分进而得 $C$、$F$ 之和,再依据 $F$ 为某人两倍且为最高分逐一检验,确定 $C$ 与 $F$.
16. 教育局对小学生进行数学能力抽测,某校被抽到 $5$ 位学生进行测验.该校若申报其中一位学生为请假未测,则平均分数可提高 $12$ 分,若再申报另一位学生为请假未测,则平均分数又可再提高 $10$ 分.已知这二名学生测验分数的总和为 $50$ 分,请问该校原来 $5$ 位学生测验的平均分数为多少分?
平均数移多补少面积模型
答案
$58$
解题步骤
用长方形法,长方形的长代表人数,宽代表平均分,原本是五位学生人数,则平均数可提高 $12$ 分可知有四两块对应相应的长相同,所以第一名请假未测学生比原来平均分高 $12\times 4=48$(分),同理我们可以知道长方形 $ABCD$ 面积是 $10\times 3=30$,所以第二名请假未测的学生比该未测学生高 $30-12=18$(分),前述二位长方形对应的总和为 $50$ 分,所以该该校原来 $5$ 位学生测验的平均分数为 $(50+18+48)\div 2=58$(分).
思路:用面积模型(长为人数、宽为平均分)表示平均数的移多补少,结合两次提高量与两人分数之和列式求出原平均分.

第13讲 还原问题

还原问题:已知某量经过一系列变化后的结果,反过来求出它最初的数值的一类问题。
倒推法:从最终结果出发,按相反的运算逆序逐步推回初始状态,是解还原问题的核心方法。
逆运算:加与减、乘与除互为逆运算,倒推时把原运算替换成相应的逆运算。
表格倒推:对多对象、多步骤的还原问题,用表格逐行记录每一步操作前的各量数值,使倒推过程清晰直观。
不变量:在某些反复操作中存在保持不变的量(不动点),抓住它可快速得出答案。
平均数与调配:借助总量与平均数,结合各对象的净增减量倒推各自的初始数量。
1. 一个数加上 37,乘以 37,减去 37,再除以 37,结果等于 37,这个数是________。
还原问题倒推法四则运算逆运算
答案
1
解题步骤
倒推考虑,运算都是相反的,因此这个数是
$(37\times37+37)\div37-37=37\times(37+1)\div37-37$
$=(37+1)-37$
$=1$。
思路:还原问题用倒推法:把题目中的运算逆序逐步还原即可求出原数。
2. 有一位学生计算 7 个数的平均数,最后一步应除以 7,但是他把“÷”错写成“×”,于是错误的答案为 2107。那么,正确答案是________。
还原问题倒推法平均数
答案
43
解题步骤
他将“÷”错写成“×”,相当于把正确结果乘以 7,再乘以 7 得到 2107,因此正确结果为 $2107\div7\div7=43$。
思路:先弄清错误操作与正确操作的关系,再用逆运算倒推回正确答案。
3. 粗心的小泉在做加法时,将一个加数个位上的 2 抄成了 7,将十位上的 4 抄成了 1,所得的结果是 8533,正确的结果应该是________。
还原问题数位加法
答案
3563
解题步骤
个位上的 2 抄成了 7,所得结果会比正确结果多 5;将十位上的 4 抄成了 1,所得结果会比正确结果多 30,因此正确结果为 $8533-5000=3563$。
思路:分析每一位抄错造成的差值,再从错误结果中减去多出的部分还原。
4. 小明想将一个数乘以 7,却错除以 7;接着他又想再加上 36,却又错减去 36,犯了这些错误之后,所得结果为 4,如果按照顺序进行正确运算,所得的值应为________。
还原问题倒推法四则运算
答案
1996
解题步骤
根据错误结果可以倒推出小华想得到的数是 $(4+36)\times7=280$,再按照顺序进行正确运算,所得的值应为 $280\times7+36=1996$。
思路:先用倒推法从错误结果还原出原数,再按正确运算顺序重新计算。
5. 有一筐西瓜,第一次取出全部的一半又 1 个,第二次取出剩下的一半又 1 个,第三次取出剩下的一半又 1 个,筐里还剩 1 个西瓜,这个筐里原有西瓜________个。
还原问题倒推法半数加减
答案
22
解题步骤
根据最后剩 1 个西瓜,倒推第三次取完后还剩 $(1+1)\times2=4$(个),第一次取完后还剩 $(4+1)\times2=10$(个),因此这个筐里原有西瓜 $(10+1)\times2=22$(个)。
思路:从最后剩余数出发倒推,每一步先加 1 再乘 2,逐次还原到原始数量。
6. 一位农民提了一篮鸭蛋去市场卖,他上午卖出篮子里鸭蛋数的一半少 10 个,下午又卖出剩下的一半多 10 个,最后还剩 65 个没有卖出去,篮子里原来有________个鸭蛋。
还原问题倒推法半数加减
答案
280
解题步骤
根据最后还剩 65 个没有卖出去倒推列出综合算式知篮子里原来有
$[(65+10)\times2-10]\times2=280$(个)鸭蛋。
思路:用倒推法从最后剩余数逐步还原每次买卖前的数量。
7. 在古代欧洲某个地方有这样一种规定:商人带着商品每经过一个关口,就要被没收一半的钱币,再退还一个。有一个商人,在经过 10 个关口之后,只剩下两个钱币了,这个商人最初共有________个钱币。
还原问题倒推法不变量
答案
2
解题步骤
根据最后只剩下两个钱币通过最后一个关口前还剩 $(2-1)\times2=2$(个),还是 2 个钱币,因此通过每个关口前都是剩下 2 个钱币,因此商人最初共有 2 个钱币。
思路:用倒推法还原一个关口前的数量,发现是不变量,从而每个关口前都相同。
8. 甲、乙、丙、丁四个学习小组共有图书 280 本,班主任老师提议让四个组的书一样多,得到拥护,于是从甲调 14 本给乙,从乙调 15 本给丙,从丙调 17 本给丁,从丁调 18 本给甲。这时四个组的书一样多。这说明甲组原来有书________本。
还原问题平均数调配问题
答案
66
解题步骤
甲调出 $18-14=4$(本),乙失去 $15-14=1$(本),丙失去 $17-15=2$(本),丁失去 $18-17=1$(本),四个人书一样多,为 $280\div4=70$(本),所以甲原来有 $70-4=66$(本)书。
思路:求出每组最终的平均本数,再计算各组净进出,倒推出甲原来的本数。
9. 甲、乙两篮苹果,个数不等,从甲篮里拿出一些苹果放到乙篮里,使乙篮里的苹果数增加了一倍,再从乙篮里拿出一些苹果放回到甲篮里,使甲篮里的苹果数也增加了一倍,这时两个篮子里的苹果数都是 48 个,原来甲篮有苹果________个。
还原问题倒推法表格法
答案
60
解题步骤
根据最后苹果数都是 48,列表倒推如下:
| | 甲 | 乙 |
|---|---|---|
| 苹果数相同 | 48 | 48 |
| 从乙中拿出放入甲中,使甲增加一倍前 | 24 | 72 |
| 从甲中拿出放入乙中,使乙增加一倍前(原来) | 60 | 36 |
因此甲篮有苹果 60 个。
思路:用表格倒推法,从最终相等的数量逐步还原每次转移前的两篮数量。
10. 王、张、刘三位小朋友共有邮票 150 枚,现在他们交换邮票:王给刘 12 枚,刘给张 18 枚,张给王 20 枚,这样,三人的邮票枚数相等。请问:王原有邮票________枚,刘原有邮票________枚,张原有邮票________枚。
还原问题倒推法表格法
答案
42;56;52
解题步骤
根据最后三人的邮票枚数相等,列表倒推:
| | 王 | 刘 | 张 |
|---|---|---|---|
| 最后邮票数相同 | 50 | 50 | 50 |
| 张给王 20 枚前 | 30 | 50 | 70 |
| 刘给张 18 枚前 | 30 | 68 | 52 |
| 王给刘 12 枚前(原来) | 42 | 56 | 52 |
因此王原有 42 枚,刘原有 56 枚,张原有 52 枚。
思路:先求出每人最终相等的邮票数,再用表格逆序还原每次互换前的枚数。
11. 一开始时 A,B,C 三人都有一些糖果,A 首先分别给了 B 和 C 一些糖果使得他们已的糖果数都成为原先的 3 倍,接着 B 分别给了 C 和 A 一些糖果使得他们的糖果数都成为之前的 3 倍,最后 C 分别给了 A 和 B 一些糖果使得他们的糖果数都成为之前的 3 倍,最后这三人每人的糖果数都是 27 颗。请问:一开始时 A 有多少颗糖果?
还原问题倒推法表格法
答案
55
解题步骤
根据最后这三人每人的糖果数都是 27 颗,列表倒推:
| | A | B | C |
|---|---|---|---|
| 最后 | 27 | 27 | 27 |
| C 分别给 A 和 B 前 | 9 | 9 | 63 |
| B 分别给 C 和 A 前 | 3 | 57 | 21 |
| A 分别给 B 和 C 前(开始) | 55 | 19 | 7 |
因此一开始 A 有 55 颗糖果。
思路:从最终相等的数量出发,逆序还原每一轮给出前的三人糖果数。
12. A,B,C 三个油桶各盛油若干千克。第一次把 A 桶的一部分油倒入 B,C 两桶,使 B,C 两桶内的油分别增加到原来的 2 倍;第二次从 B 桶把油倒入 C,A 两桶,使 C,A 两桶内的油分别增加到原来的 2 倍;第三次从 C 桶把油倒入 A,B 两桶内的油分别增加到原来的 2 倍,这样,各桶的油都为 16 千克,问 A,B,C 三个油桶原来各有油多少千克?
还原问题倒推法表格法
答案
原来 A 桶有油 26 千克,B 桶有油 14 千克,C 桶有油 8 千克
解题步骤
根据最后各桶的油都为 16 千克,列表倒推:
| | A | B | C |
|---|---|---|---|
| 最后 | 16 | 16 | 16 |
| C 分别倒入 A 和 B 前 | 8 | 8 | 32 |
| B 分别倒入 C 和 A 前 | 4 | 28 | 16 |
| A 分别倒入 B 和 C 前(开始) | 26 | 14 | 8 |
因此原来 A 桶有油 26 千克,B 桶有油 14 千克,C 桶有油 8 千克。
思路:从最终相等的油量逆序还原每一次倒油前的各桶油量。
13. 甲、乙两箱糖果,如果第一次从甲箱拿出和乙箱同样多块糖果放到乙箱里,第二次从乙箱拿出和甲箱拿出的同样多块糖果放入甲箱,这样拿 4 次后,甲、乙两箱糖果都是 16 块,甲、乙两箱原来各有糖果多少块?
还原问题倒推法表格法
答案
甲箱原来有糖果 21 块,乙箱原来有糖果 11 块
解题步骤
根据拿 4 次后,甲、乙两箱糖果都是 16 块,列表倒推得:
| | 甲 | 乙 |
|---|---|---|
| 最后 | 16 | 16 |
| 第四次前 | 8 | 24 |
| 第三次前 | 20 | 12 |
| 第二次前 | 10 | 22 |
| 第一次前(原来) | 21 | 11 |
所以甲箱原来有糖果 21 块,乙箱原来有糖果 11 块。
思路:用表格法从最终相等的块数逆序还原每一次拿糖前的两箱数量。
14. 黑板上写有一个数,男同学从黑板前走过时,把它乘以 3 减去 14,擦去原数,换上答案;女同学从黑板前走过时,把它乘以 2 减去 7,擦去原数,换上答案。全班 25 名男生和 15 名女生走过以后,老师把最后的数乘以 5,减去 5,结果是 30。那么,黑板上最初的数是________。
还原问题倒推法不变量
答案
7
解题步骤
全体同学走后,黑板上的数是 $(30+5)\div5=7$;最后一名学生走过之前,黑板上的数是 $(7+7)\div2=7$,或 $(7+14)\div3=7$,总之,最后一名学生(即第 40 名学生)走过之前,黑板上的数还是 7。同理,第 39 名学生来到之时,黑板上的数还是 7……由此可知,第 1 名学生到来之时,黑板上的数还是 7,即黑板上最初的数是 7。
思路:倒推一步发现 7 是两种操作的不动点,故无论谁经过黑板上始终是 7。
15. A,B,C,D,E,F,G 七个人都各有一些珠子。从 A 开始依次进行以下操作,每次都分给其他六个人与他们手中现有珠子数量一样多的珠子。当 G 操作后,每个人手中都恰好各有 256 颗珠子,请问 D 原有多少颗珠子?
还原问题倒推法表格法翻倍
答案
114
解题步骤
本题应该采用倒推法,我们用表格形象地表示出来:
| | A | B | C | D | E | F | G |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最终结果 | 256 | 256 | 256 | 256 | 256 | 256 | 256 |
| G 操作之前 | 128 | 128 | 128 | 128 | 128 | 128 | 1024 |
| F 操作之前 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | 960 | 512 |
| E 操作之前 | 32 | 32 | 32 | 32 | 928 | 480 | 256 |
| D 操作之前 | 16 | 16 | 16 | 912 | 464 | 240 | 128 |
| C 操作之前 | 8 | 8 | 904 | 456 | 232 | 120 | 64 |
| B 操作之前 | 4 | 900 | 452 | 228 | 116 | 60 | 32 |
| A 操作之前 | 898 | 450 | 226 | 114 | 58 | 30 | 16 |
于是 D 之前的珠子个数是 114 颗。
思路:用表格倒推:每次操作前,被分到的人珠子减半,操作者补回总差额,逆序还原到 A 操作前即得各人原有数。

第14讲 鸡兔同笼问题

鸡兔同笼基本模型:已知两种对象的总数和某种数量(如脚数)的总和,求每种对象的个数,是本讲的核心模型。
假设法:假设全部是其中一种对象,计算出与实际值的差,再用单位差求出另一种对象的个数。
得失分问题:考试或比赛中做对加分、做错扣分,可转化为鸡兔同笼模型用假设法求解。
硬币与门票问题:不同面值硬币或门票的总数与总钱数已知,求各种面值的数量,是鸡兔同笼的变形。
多元假设法:当涉及三种或更多对象时,先利用整除或合并条件减少未知量,再分步用假设法求解。
和差结合假设法:在已知两量之差的基础上先用和差求出某量,再用假设法求另一量。
1. 在一次去动物园时,丁丁看到了许多鸟和四足野兽共 36 只,数一数它们共有 100 只脚。那么,丁丁见到了 ________ 只鸟和 ________ 只四足野兽。
鸡兔同笼问题假设法
答案
22只14只
解题步骤
假设 36 只都是四足野兽,因此共有 $36 \times 4 = 144$(只)脚,比现在多了 $144 - 100 = 44$(只)脚,原因是没有鸟,用一只鸟换一只四足兽,会少两只脚,因此需要换 $44 \div (4 - 2) = 22$(只)鸟,所以丁丁看到了 22 只鸟,$36 - 22 = 14$(只)四足兽。
思路:用假设法:假设全是四足兽,根据多出的脚数求出鸟的只数。
2. 老师和学生一共 44 人去参加义务植树活动,老师每人植 5 棵,学生每人植 2 棵,正好一共植了 100 棵。参加植树的老师和学生各有多少?
鸡兔同笼问题假设法
答案
老师 4 人,学生 40 人
解题步骤
假设 44 人都是学生,因此共植树 $44 \times 2 = 88$(棵),少了 $100 - 88 = 12$(棵),因此有老师 $12 \div (5 - 2) = 4$(人),学生 $44 - 4 = 40$(人)。
思路:假设全是学生,根据少出的棵数求老师人数。
3. 2 角和 5 角的硬币共有 30 枚,总钱数是 102 角,2 角硬币有 ________ 枚,5 角硬币有 ________ 枚。
鸡兔同笼问题假设法
答案
16414
解题步骤
假设全是 5 角硬币,应有 $5 \times 30 = 150$(角),实际有 102 角,那么 2 角硬币有 $(150 - 102) \div (5 - 2) = 16$(枚),5 角硬币有 $30 - 16 = 14$(枚)。
思路:假设全是 5 角硬币,根据多出的钱数求 2 角硬币枚数。
4. 一次英语考试只有 20 道题,做对一题加 5 分,做错一题(包括不做)扣 3 分(不做算错),皮皮这次没考及格,不过他发现,只要他少错一道题就能避好及格。他做对了 ________ 道题。
鸡兔同笼问题假设法
答案
14
解题步骤
根据题意可知皮皮发的这次得了 $60 - 5 - 3 = 52$(分),假设皮皮 20 道题全做对,应得 $20 \times 5 = 100$(分),少了 $100 - 52 = 48$(分),因此皮皮做错了 $48 \div (5 + 3) = 6$(道),做对了 $20 - 6 = 14$(道)。
思路:先求出实际得分,再用假设全对法求做错题数。
5. 甲种农药每千克水加入 20 千克,乙种农药每千克水加入 40 千克,现为了提高药效,根据农科所意见,甲、乙两种农药混合使用,已知两种农药共 5 千克,要兑水 140 千克。那其中甲种农药有 ________ 千克。
鸡兔同笼问题假设法
答案
3
解题步骤
假设 5 千克都是乙种农药,应兑水 $40 \times 5 = 200$(千克),少了 $200 - 140 = 60$(千克),因此甲种农药有 $60 \div (40 - 20) = 3$(千克)。
思路:假设全是乙种农药,根据少出的水量求甲种农药质量。
6. 张阿姨给幼儿园两个班的孩子分水果。大班每人分得 5 个橘子和 2 个苹果,小班每人分得 3 个橘子和 2 个苹果。张阿姨一共分出了 135 个橘子和 70 个苹果,那么小班有 ________ 个孩子。
鸡兔同笼问题假设法
答案
20
解题步骤
两班共有 $70 \div 2 = 35$(人),假设每个孩子都分到 5 个橘子和 2 个苹果,则可以得到小班的人数为 $(35 \times 5 - 135) \div (5 - 3) = 20$(人)。
思路:先求总人数,再用假设法根据橘子数求小班人数。
7. 张明、李华两人进行射击比赛,规定每射中一发得 20 分,脱靶一发扣 12 分,两人各射了 10 发,共得 208 分,其中张明比李华多得 64 分,则张明射中 ________ 发。
鸡兔同笼问题假设法
答案
8
解题步骤
张明得分 $(208 + 64) \div 2 = 136$(分),假设张明 10 发全中,应得 $20 \times 10 = 200$(分),多了 $200 - 136 = 64$(分),因此张明脱靶 $64 \div (20 + 12) = 2$(发),射中 8 发。
思路:先用和差求张明得分,再用假设全中法求脱靶发数。
8. 2008 年春,我国南方遭受冰雪重大灾害,实验小学三年级一班的 42 名同学给南方的灾区捐款 450 元,其中有 12 名同学每人捐 5 元,其他同学捐 10 元或 20 元,则捐 10 元的有 ________ 名,捐 20 元的有 ________ 名。
鸡兔同笼问题假设法
答案
21名9名
解题步骤
由题意,$42 - 12 = 30$(名)同学捐 10 元或 20 元,一共捐了 $450 - 12 \times 5 = 390$(元),假设这 30 名都捐 10 元,应捐 $30 \times 10 = 300$(元),少了 $390 - 300 = 90$(元),那么捐 20 元的同学有 $90 \div (20 - 10) = 9$(人),捐 10 元的有 $30 - 9 = 21$(人)。
思路:先去掉捐 5 元的人和钱,再对捐 10 元和 20 元的用假设法求解。
9. 一次数学竞赛共有 25 道题,评分标准是:每做对一题得 4 分,每做错一题或不做倒扣 2 分,某学生这次竞赛中做完了全部 25 道题,得 88 分,他答对了 ________ 题。
鸡兔同笼问题假设法
答案
23
解题步骤
方法一:设答对 $x$ 题,则 $4x - 2(25 - x) = 88$,解得 $x = 23$。
方法二:假设 25 题全对,让全部学生应该得 $25 \times 4 = 100$(分),但实际上得了 88 分,那么少得了 $100 - 88 = 12$(分),用 1 道答错题损失 1 次分数 $4 + 2 = 6$(分),因此他答错 $12 \div 6 = 2$(题),也就是答对 23 题,答对 23 题。
思路:用方程或假设全对法,根据少得的分数求答错题数。
10. 某班学生在运动会上,进入前三名的有 10 人次,已知获第一名可得 9 分,获第二名可得 3 分,获第三名可得 2 分,其他名次不记分,该班共计得 64 分,其中获第一名的至少有 ________ 人次。
鸡兔同笼问题假设法
答案
5
解题步骤
假设获得第一名的有 10 人次,那么共计应该得 $10 \times 9 = 90$(分),而实际上得了 64 分,相差了 $90 - 64 = 26$(分),每把一个第一名变成第三名会少 $9 - 2 = 7$(分),把第二名变成第三名会少 $9 - 3 = 6$(分),要求获得第一名的至少有多少,要使其余两个名次尽可能多,$26 = 7 \times 2 + 4 \times 3$,可知第二名有 3 人次,第三名有 2 人次,第一名有 5 人次。
思路:假设全为第一名,用脚数差分配二、三名,使第一名最少。
11. 连官里的灯有两种,一种是上点 3 个大灯,下缀 6 个小灯的九星连环灯;一种是上点 3 个大灯、下缀 15 个小灯的十八星连环灯,如知大灯有 408 个,小灯有 1437 个,那么,九星连环灯有 ________ 个,十八星连环灯有 ________ 个。
鸡兔同笼问题假设法
答案
67个,69个
解题步骤
根据题意两种型的灯共有 $408 \div 3 = 136$(盏),假设这 136 盏都是上点 3 个大灯,下缀 6 个小灯的九星连环灯,共有小灯 $136 \times 6 = 816$(个),少了 $1437 - 816 = 621$(个),因此十八星连环灯有 $621 \div (15 - 6) = 69$(个),九星连环灯有 $136 - 69 = 67$(个)。
思路:先求灯总数,再用假设全是九星灯法求十八星灯个数。
12. 有一场球赛,售出 50 元、80 元、100 元的门票共 800 张,收入 56000 元。其中 80 元的门票和 100 元的门票售出的张数正好相同,请问售出 50 元的门票 ________ 张,售出 80 元的门票 ________ 张,售出 100 元的门票 ________ 张。
鸡兔同笼问题假设法
答案
400,200,200
解题步骤
由题意可知,售出 800 张门票都是 50 元,应得收入 $800 \times 50 = 40000$(元),少了 $56000 - 40000 = 16000$(元),因此 80 元、100 元门票各售出 $16000 \div (80 + 100 - 50 - 50) = 200$(张),50 元门票售出 $800 - 200 - 200 = 400$(张)。
思路:用 80 元和 100 元票张数相同的条件,把它们合并,用假设全是 50 元票求解。
13. 我们说一只正常鸭有两条腿,一只瘸鸭只有一条腿,而孵蛋鸭没有腿(指看不到它的腿)。现有 33 只鸭子共有 32 条腿,且正常鸭和瘸鸭的数目之和是孵蛋鸭的两倍。问:孵蛋鸭有多少只?瘸鸭有多少只。
鸡兔同笼问题假设法
答案
孵蛋鸭有 11 只,瘸鸭有 12 只
解题步骤
根据题意有孵蛋鸭 $33 \div (2 + 1) = 11$(只),因此正常鸭和瘸鸭的数目之和是 $33 - 11 = 22$(只),假设这 22 只都是正常鸭,应有 $22 \times 2 = 44$(条)腿,多了 $44 - 32 = 12$(条)腿,因此瘸鸭有 $12 \div (2 - 1) = 12$(只)。
思路:先确定无腿鸭数量,再对有腿的鸭用假设法求一条腿的鸭数。
14. 三种昆虫共 18 只,它们共有 20 对翅膀,116 条腿,其中每只蜘蛛是无翅膀有 8 条腿,每只蜻蜓是 2 对翅膀 6 条腿,蝉是 1 对翅膀 6 条腿。问这三种昆虫各多少只?
鸡兔同笼问题假设法
答案
蜘蛛 4 只,蜻蜓 6 只,蝉 8 只
解题步骤
假设这 18 只昆虫都是蜻蜓,应有 $18 \times 8 = 144$(条)腿,多了 $144 - 116 = 28$(条)腿,因此六条腿的昆虫共有 $28 \div (8 - 6) = 14$(只),因此蜘蛛有 $18 - 14 = 4$(只)。假设六条腿的昆虫都是蝉,应有 $14 \times 2 = 28$(对)翅膀,多了 $28 - 20 = 8$(对)翅膀,因此蜻蜓有 $8 \div (2 - 1) = 8$(只),蝉有 $14 - 8 = 6$(只)。
思路:先用腿数分出蜘蛛,再用翅膀数对六条腿昆虫分出蜻蜓和蝉。
15. 甲乙二人相距 30 米面对面站好,两人玩“石头剪子布”,胜者向前走 8 米,负者向后退 5 米。平局两人各向前走 1 米,玩了 10 局后,两人相距 7 米,那么两人平了 ________ 局。
鸡兔同笼问题假设法
答案
7
解题步骤
假设没平一局,胜者向前进 8 米,负者向后退 5 米,两平局两人各向前走 1 米,相当于如果出胜负两人的距离减少 3 米,平局两人的距离减少 2 米,玩了 10 局后,两人的距离减少了 $30 - 7 = 23$(米),所以利用假设法可以求得两人平 $(3 \times 10 - 23) \div (3 - 2) = 7$(局)。
思路:分析胜负局与平局对距离的影响差,用假设法求平局数。
16. 40 只脚的蜈蚣与 9 个头的龙困在一个笼子里,共有 50 个头和 220 只脚,如果每只蜈蚣有 1 个头,那么每条龙有 ________ 只脚。
鸡兔同笼问题假设法
答案
解题步骤
蜈蚣有 40 只脚,总脚数为 220,所以蜈蚣的脚数不大于 5 总头数为 50,且龙的头数是 9 的倍数,所以蜈蚣只能有 5 只,龙有 5 条,则每条龙有 $(220 - 40 \times 5) \div 5 = 4$(只)脚。
思路:由头数和脚数的整除关系确定蜈蚣和龙各自数量,再求每条龙脚数。
17. 一个奥特曼与一群小怪兽在战斗。已知奥特曼有一头、两条腿,开始时每只小怪兽有两个头、五条腿。在战斗过程中有一部分小怪兽分身了,一只小怪兽分成了两只,分身后的每只小怪兽有一个头、六条腿(不能再次分身),某个时刻战场上一共有 21 个头、73 条腿,那么这时有 ________ 只小怪兽。
鸡兔同笼问题假设法
答案
13
解题步骤
可知小怪兽共有 20 个头和 71 条腿,1 个头、6 条腿的小怪兽肯定为偶数,把它们两个一对,则相当有 2 个头、12 条腿,用假设法易得 2 个头、12 条腿的小怪兽有 $(71 - 10 \times 5) \div (12 - 5) = 3$(组),2 个头 5 条腿的小怪兽有 $10 - 3 = 7$(只),共 $2 \times 3 + 7 = 13$(只)。
思路:先去掉奥特曼的头和腿,把分身后的小怪兽两两配对,再用假设法求解。
18. 传说中的九头鸟每只有 9 个头,1 条尾巴;而九尾鸟每只有 9 条尾巴,1 个头,有一些九头鸟和九尾鸟在一起,数它们的头共有 580 个,数它们的尾巴共有 900 条。那么九头鸟和九尾鸟共有 ________ 只。
鸡兔同笼问题假设法
答案
148
解题步骤
将所有九头鸟和九尾鸟的头数和尾巴数加起来,应该是它们总数的 10 倍,所以九头鸟和九尾鸟共有 $(580 + 900) \div 10 = 148$(只)。
思路:每只鸟的头数加尾数恰为 10,用头尾总数除以 10 得鸟总数。

第15讲 盈亏问题

盈亏问题基本概念:把一定数量的物品平均分给若干对象,因每份分配数不同而产生有余(盈)或不足(亏)的情况,称为盈亏问题。
一盈一亏型:一种分法有剩余、另一种分法不足时,份数=(盈+亏)÷两次每份数之差,再求出总量。
两盈型:两种分法都有剩余时,份数=(大盈-小盈)÷两次每份数之差。
两亏型:两种分法都不足时,份数=(大亏-小亏)÷两次每份数之差。
转化为盈亏的应用题:面积、路程、价格、读书等实际问题中,若出现两种条件造成的差额,可转化为盈亏模型求未知对象个数或总量。
1. 有一批练习本发给学生。如果每人 5 本,则多 70 本。如果每人 7 本,则多 10 本,那么这个班有________个学生,________本练习本。
盈亏问题两盈型人数与总量求解
答案
30;220
解题步骤
由题意知:第一种方案:每人发 5 本多出 70 本;第二种方案:每人发 7 本则多出 10 本。两种方案分配结果相差($70-10=60$ 本),这是因为两次分配中每人所发的本数相差($7-5=2$ 本),学生共有 $60\div2=30$(人),练习本有 $30\times5+70=220$(本)(或 $30\times7+10=220$)。
思路:两种分法都有剩余,属两盈型。两次剩余之差除以每人相差本数得人数,再回代求总本数。
2. 幼儿园老师给若干小朋友分苹果,每人 5 个就剩下 7 个,每人 7 个就缺少 9 个。老师给________个小朋友分苹果,共有________个苹果。
盈亏问题一盈一亏型
答案
8;47
解题步骤
小朋友共有 $(7+9)\div(7-5)=8$(个),苹果数为 $8\times5+7=47$(个)。
思路:一盈一亏型。盈与亏之和除以两次每人相差数得人数,再求苹果总数。
3. 过了一个小刚想将自己的光盘整理一下。若每盒 5 片,则有一盒少了 1 片;若每盒 6 片,则恰好少用一个盒子。小刚的光盘一共有________片。
盈亏问题一盈一亏型转化为盈亏
答案
24
解题步骤
共有盒子 $(6-1)\div(6-5)=5$(个),所以光盘有 $5\times5-1=24$(片)。
思路:将每种装法的差额转化为盈亏,求出盒子数后再求光盘片数。
4. 商贸公司买进一些商品,预计每件 13 元出售,就能赚 384 元,但在出售时,由于市场上这种商品过多,只能降价出售。如果以每件 7 元出售,就要亏 192 元,为挽回损失,结果公司以成本价出售,不赚也不赔,这种商品共有________件,每盒成本价为________元。
盈亏问题一盈一亏型成本价计算
答案
96;9
解题步骤
这种商品共有 $(384+192)\div(13-7)=96$(盒),总成本为 $13\times96-384=864$(元),因此每盒成本价为 $864\div96=9$(元)。
思路:盈与亏之和除以两种售价之差得件数,再由总成本除以件数求每件成本。
5. 学校少先队参观航天展览,如果每车坐 45 人,则有 10 人不能乘车;如果每车多坐 5 人,恰好多出 1 辆车。全体少先队员有________人。
盈亏问题转化为盈亏车辆与人数
答案
550
解题步骤
余 1 辆车相当于缺少 50 人,因此共有 $(50+10)\div(45+5-45)=12$(辆)车,全体少先队员有 $45\times5+(12-1)=550$(人)。
思路:将多出一辆车换算成相应人数,转化为盈亏求车辆数,再求总人数。
6. 少先队植树,如果每人种 5 棵树,还多 3 棵树;如果其中 2 人每种 4 棵,其余每人种 6 棵,就恰好种完。少先队员有________人,种有________棵。
盈亏问题转化为盈亏植树问题
答案
7;38
解题步骤
如果其中 2 人每人种 4 棵,其余每人种 6 棵,就恰好种完,相当于每人种 6 棵则缺 4 棵,因此共有少先队员 $(4+3)\div(6-5)=7$(人),共有 $5\times7+3=38$(棵)树。
思路:把特殊分配转化为统一的每人 6 棵,得到亏数,与盈数构成盈亏求人数。
7. 小明布置会场,准备的椅子缺少 8 把。如果增加原来椅子数量的一半,则椅子又多余 12 把,请问,参加会议的有________人。
盈亏问题倍数关系会场座位
答案
48
解题步骤
原来椅子的一半是 $12+8=20$(个),所以原来有椅子 $20\times2=40$(个),因此参加会议的人有 $40+8=48$(人)。
思路:由增加一半后多余与原来不足之和求出原椅子数的一半,进而求参加人数。
8. 甲、乙两人去商店,他们看中了同一款式的小型计算器。但甲带的钱是乙带的钱多 25 元;若是他们合买了一台,乙带的钱还剩下 10 元钱,这台计算器的定价为________元。
盈亏问题一盈一亏型价格计算
答案
65
解题步骤
买两台少 $(30+25)$ 元,买 1 台多 10 元,每台 $(30+10)\div(2-1)=65$(元)。
思路:分别按买两台(缺)和买一台(余)构成盈亏,差额除以台数差求每台价格。
9. 三位农民伯伯合了一个长方形菜园,如果把它的宽度改成 30 米,长不变,那么它的面积减少 500 平方米。如果把宽度为 52 米,长不变,那么它的面积比原来增加 600 平方米,原来这块的长是________米,面积是________平方米。如果每平方米菜地年收入 18 元,那么这块菜园人均分得________元。
盈亏问题面积与盈亏长方形面积
答案
50;2000;12000
解题步骤
把宽改成 30 米则面积比原来的菜园宽比原来的菜园宽少次大($600+500$)平方米,那么长应该长($600+500$)÷$(52-30)=1100\div22$
$=50$(米),原来面积是 $50\times52=2000$(平方米),人均可以分得 $2000\times18\div3=12000$(元)。
思路:两种宽对应的面积差除以宽之差得长,再求面积及人均收入。
10. 现在有小树苗若干棵,准备围绕着圆形水池来栽种。若每棵树苗相距 2 米,还少 5 棵树苗;若每棵树苗相距 3 米,还剩余 1 棵树苗,小树苗有________棵,圆形水池的周长是________米。
盈亏问题转化为盈亏封闭植树
答案
22;54
解题步骤
每棵间距相距 2 米,还少 5 棵树苗,相当于还有 $2\times5=10$(米)没有栽种;每棵树苗相距 3 米,还剩余 1 棵树苗相当于还差 $3\times1=3$(米)的间隔距离多栽了 $3\times1=3$(米)的间隔,因此共有 $(12+10)\div(3-2)=22$(棵)树苗,圆形水池的周长是 $2\times22+5\times2=54$(米)。
思路:把每种间距造成的剩余或缺少换算为长度构成盈亏,求树苗棵数与周长。
11. 学校买来一些橘子,分给全校各班,若每班 16 个,则恰好分完;若多分给每个班多分 1 个,则还缺 10 个。班级有多少个?
盈亏问题一盈一亏型平均分配
答案
284;384
解题步骤
"少给 2 个班,每个都多分 1 个,则还缺 10 个"相当于每班都少分 1 个相当于 $2\times17-10=24$(个)班,因此共有 $(24+0)\div(17-16)=24$(个)班级,橘子共有 $24\times16=384$(个)橘子。
思路:由两种分法造成的差额构成盈亏,求班级数与橘子总数。
12. 幼儿园将一篮苹果分给小朋友,如果分给大班的小朋友每人 5 个,则会少 10 个;如果分给小班的小朋友每人 8 个,则缺少 2 个,已知大班比小班多 3 个小朋友,问这篮苹果有________个,大班、小班共有小朋友________人。
盈亏问题转化为盈亏分组分配
答案
70;21
解题步骤
部分化为大班小朋友,因此大班共有 $(8\times3+2+10)\div(8-5)=12$(人),这篮苹果共有 $12\times5+10=70$(个),大小班共有 $12+12-3=21$(人)。
思路:统一为同一群体,把大小班差异换算成盈亏,求人数与苹果数。
13. 一些糖果分给若干个人,每人 5 个又多余 10 个糖果。如果人数增加 3 倍多余 5 个人,那么每人分 2 个还短缺少多余 8 个,那么有糖果________个。
盈亏问题转化为盈亏倍数变化
答案
150
解题步骤
"如果人数增加到 3 倍还少多 5 个人,那么每人分 2 个糖果还缺少多余 8 个",相当于如果人数不变,那么每人分 $2\times3=6$ 个糖果还缺少 $8+2\times5=18$(个)糖果,因此共有 $(18+10)\div(6-5)=28$(人)人分糖果,共有糖果 $28\times5+10=150$(个)。
思路:将人数变化折算回原人数,构造盈亏求人数后再求糖果总数。
14. 春节前夕,一富翁想施舍穷邻居一笔钱财。一开始他准备给每人 100 元,结果剩下 350 元,他决定每人多给 20 元,这时从其他施舍方式刚凑起来了 3 个乞丐,如果他们每个人分到的钱和其他乞丐一样多,富翁还需要多准备 550 元。原有________名乞丐。
盈亏问题转化为盈亏分钱问题
答案
15
解题步骤
如果不凑这 5 个乞丐,富翁能剩下 $120\times5-550=50$(元),因此原有 $(350-50)\div20=15$(名)乞丐。
思路:将新增乞丐造成的差额还原,构成盈亏求原有乞丐人数。
15. A 箱里只有 5 角钱的硬币,B 箱里只有 2 角的硬币,A 箱里的钱数比 B 箱里的钱数多 1.50 元。B 箱里的硬币比 A 箱里的硬币多 24 个,A 箱和 B 箱里共有________个硬币。
盈亏问题转化为盈亏硬币问题
答案
66
解题步骤
如果从 A 箱里再多 24 个硬币,那么 A、B 箱硬币数量就会相同,那么 A 箱里的钱数会比 B 箱里的钱数多 $1.5+0.2\times24=6.3$(元),可以得到 A 箱里的硬币数是 $6.3\div(0.5-0.2)=21$(个),所以 A 箱和 B 箱里共有 $21+21+24=66$(个)硬币。
思路:通过补齐硬币使两箱数量相等,转化为盈亏求硬币个数。
16. 小巧读一本小说,如果每天读 30 页,则比规定的日期迟一天读完全书;如果每天读 35 页,则最后一天要少读 5 页;如果每天读 33 页,最后一天读________页才能按规定的日期读完读完这本书。
盈亏问题一盈一亏型读书问题
答案
42
解题步骤
每天读 30 页,多了 30 页;每天读 35 页,少了 5 页,所以原计划要读 $(30+5)\div(35-30)=7$(天),这本书共有 $30\times(7+1)=240$(页),如果每天读 33 页,最后一天要读 $240-33\times(7-1)=42$(页)。
思路:由两种读法的盈亏求计划天数和总页数,再算最后一天页数。
17. 用绳子测量井深,把绳子三折来量,井外余 2 尺;把绳子四折来量,绳子上端距井口还有 1 尺。求绳子长多少尺。
盈亏问题转化为盈亏折绳测井
答案
36
解题步骤
井深为 $(2\times3+1\times4)\div(4-3)=10$(尺),绳长为 $(10+2)\times3=36$(尺)。
思路:由三折、四折两种量法的差额构成盈亏,求井深后再求绳长。
18. 琦琦老师去文具店给全班同学买礼品,她计划让每位同学都只得到一件礼品。已知笔记本 10 元,铅笔盒 15 元一个。如果给 3 位同学买铅笔盒,其他同学都买笔记本,则剩余 85 元;如果给 3 位同学买笔记本,其他同学买铅笔盒,则剩余 40 元。那么,琦琦老师共带________元。
盈亏问题转化为盈亏购物问题
答案
250
解题步骤
若给 1 次少给同学买笔记本,则会剩 $85+(15-10)\times3=100$(元)。若给 2 次全给同学买铅笔盒,则会剩 $40-(15-10)\times3=25$(元)。那么共有同学人,$(100-25)\div(15-10)=15$(个),琦琦老师共带 $10\times3+(15-3)\times15+40=250$(元)。
思路:将两种购买方案的剩余统一比较,求同学人数后算出总钱数。
19. 一列火车以每小时 60 千米的速度,由 A 市驶向 B 市,若此火车的速度每小时增加 15 千米,则它将会提早 1 小时抵达 B 市;若此火车的速度每小时降低 10 千米,则它抵达 B 市的时间将会迟到 1 小时。请问 A 市与 B 市之间的距离为多少千米?
盈亏问题转化为盈亏行程问题
答案
300
解题步骤
火车的速度每小时增加 15 千米,则它将会提早 1 小时抵达 B 市,相当于车速增加后,还按原来时间行驶会比 AB 间距离多行了 $(60+15)\times1=75$(千米);火车速度每小时降低 10 千米,则它抵达 B 市的时间将会迟到 1 小时,相当于车速降低后,还按原来时间行驶会比 AB 间距离少行了 $(60-10)\times1=50$(米),因此原计划用时(间)为 $(75+50)\div(15+10)=5$(小时),所以 A 市与 B 市的距离为 $60\times5=300$(千米)。
思路:将提前与迟到换算为路程差额构成盈亏,求原计划时间后算距离。

第16讲 其他问题

等比代换与方程思想:通过实物之间的等量交换关系(如硬币、瓶子、包子等),用代换把多种未知量统一表示,从而求解。
和差倍综合应用:结合两个或多个量的和、差、倍数关系列式求解,常见于工程、年龄、面积等情境。
天平与等量关系:利用天平平衡表示物体重量相等,建立等式求出未知物体的重量。
数字与数位问题:三位数等于其各数位数字之和的若干倍,借助数位拆分与枚举确定符合条件的数。
枚举与逻辑推理:对有限的可能情况进行分类列举,结合条件逐步排除,得出唯一答案。
极值问题:在满足若干约束(如总和固定、配对求和已知)的条件下,求某个量的最大值或最小值。
1. 一叠人民币中有 $1$ 元、$2$ 元、$5$ 元、$10$ 元、$20$ 元、$50$ 元、$100$ 元,共计 $940$ 元,各种币值的张数相同,每种币值的张数应是________张。
和倍问题整除与因数
答案
$5$
解题步骤
$940 \div (1+2+5+10+20+50+100)=5$(张)。
思路:各币值张数相同,用总钱数除以一份(各币值之和)即得张数。
2. $500$ 张白纸的厚度为 $50$ 毫米,那么________张白纸的厚度是 $750$ 毫米。
归一问题比例
答案
$7500$
解题步骤
因为 $500$ 张白纸的厚度为 $50$ 毫米,那么 $10$ 张纸的厚度为 $1$ 毫米,所以 $750$ 毫米对应为 $750 \times 10=7500$(张)白纸的厚度。
思路:先求出每毫米对应多少张纸(归一),再乘以目标厚度。
3. 骆驼有两种:背上只有一个驼峰的单峰骆驼和背上有两个驼峰的双峰骆驼。单峰骆驼能较高大、四肢较长,在沙漠中能走能跑;双峰骆驼四肢短粗,更适合在沙砾和雪地上行走。有一群骆驼有 $23$ 个驼峰,$60$ 只脚,那么这群骆驼共有________只。
鸡兔同笼枚举
答案
$15$
解题步骤
每只骆驼都是 $4$ 只脚,$60 \div 4=15$(只)。
思路:无论单峰还是双峰,每只骆驼都有 $4$ 只脚,用总脚数除以 $4$ 即得骆驼总数。
4. 扑克牌的点数最大是 $13$,最小是 $1$。现小明手里有 $3$ 张点数不同的扑克牌,第一张和第二张点数和是 $25$,第二张和第三张点数和是 $13$,问:第三张扑克牌的点数是多少?
和差问题枚举
答案
$1$
解题步骤
最大两张牌点数和为 $25$,所以小明手里的第一张和第二张点数只能为 $12$ 和 $13$。第二张和第三张的和为 $13$,所以第二张只能为 $12$,则第三张为 $13-12=1$。
思路:由第一张与第二张之和为 $25$ 确定这两张必为 $12$ 和 $13$,再由第二张与第三张之和反推第三张。
5. 小亮家买了 $72$ 个鸡蛋,他们家还养了一只每天下一个蛋的母鸡,如果小亮家每天买 $4$ 个鸡蛋,那么这些鸡蛋够他家连续吃________天。
盈亏与归一工程问题
答案
$24$
解题步骤
小亮家每天买 $4$ 个鸡蛋,母鸡每天下一个蛋,则实际每天鸡蛋减少 $4-1=3$(个),所以鸡蛋够他家连续吃 $72 \div 3=24$(天)。
思路:每天买入与母鸡产蛋抵消后净消耗为 $3$ 个,用总蛋数除以净消耗即得天数。
6. 三名工人师傅张强、李聪和王辉分别加工 $200$ 个零件。他们同时开始工作,当李聪加工 $200$ 个的全部任务全部完成时,张强才加工了 $160$ 个,王辉还有 $48$ 个没有加工。当张强加工 $200$ 个零件的任务全部完成时,王辉还有________个零件没有加工。
工程问题比例与速度
答案
$10$
解题步骤
根据题意张强加工 $160$ 个,王辉加工了 $200-48=152$(个),那么张强加工 $40$ 个,王辉加工 $152 \div 4=38$(个),因此张强加工 $200$ 个零件时,王辉还有 $48-38=10$(个)零件没有加工。
思路:由同一时段内三人加工量的比例关系,求出张强与王辉的速度比,再推算张强完成时王辉未加工的数量。
7. 买三盏台灯和一个插座需要 $300$ 元;买一盏台灯和三个插座需要 $200$ 元。那么买一盏台灯和一个插座需要________元。
代换法和差问题
答案
$125$
解题步骤
由于 $3$ 盏台灯 $+1$ 个插座 $=300$(元);
$1$ 盏台灯 $+3$ 个插座 $=200$(元)。
两个相加,可得:$4$ 盏台灯 $+4$ 个插座 $=500$(元)。
所以 $1$ 盏台灯 $+1$ 个插座 $=125$(元)。
思路:把两个等式相加得到 $4$ 盏台灯加 $4$ 个插座的总价,再除以 $4$ 即得一盏台灯加一个插座的价钱。
8. 红星小学组织学生参加队列演练,一开始有 $40$ 个男生参加,后来调整队伍,每次调整减少 $5$ 个男生,增加 $2$ 个女生,那么调整________次后男女生人数就相等了。
盈亏问题归一
答案
$8$
解题步骤
最初男生比女生多 $40$ 人,每调整 $1$ 次,男生与女生的差减少 $5$ 人,要让男女生人数相等,需调整 $40 \div 5=8$(次)。
思路:每次调整使男女差减少 $5$ 人,用初始差除以每次减少量得到调整次数。
9. 一天中午,孙悟空吃了 $10$ 个桃子,猪八戒吃了 $25$ 个包子。孙悟空说猪八戒太能吃了,但猪八戒说自己的包子比桃子小的多,还是孙悟空吃的多。聪明的沙僧用天平得到了下图所示的两种情况。(圆圈表示桃子,三角表示包子,长方形表示重量为所标数值的砝码)。那么 $1$ 个桃子和 $1$ 个包子共重________克。
figure
四个天平示意图。第一个天平左盘放一个圆(桃子),右盘空(仅作对比基准);用三组平衡关系给出:两个三角(包子)与 $40$ 克砝码平衡,一个圆(桃子)与 $80$ 克砝码平衡,一个三角(包子)与 $200$ 克砝码相关,用以表示桃子与包子的重量。
天平等量关系代换法
答案
$120$
解题步骤
由天平图:$1$ 个桃子重 $80$ 克,$2$ 个包子重 $40$ 克,所以 $1$ 个包子重 $40 \div 2=20$(克),因此 $1$ 个桃子和 $1$ 个包子共重 $80+20=100$(克)。
思路:根据天平平衡分别求出一个桃子和一个包子的重量,再相加得到二者重量之和。
10. 商场运来 $480$ 双运动鞋,分别装在 $2$ 个铁箱,$3$ 个木箱中。如果 $4$ 个纸箱刚好与运动鞋的运动量一样,$3$ 个木箱的运动量刚好能用 $2$ 个铁箱来装。那么每个铁箱装运动鞋________双。
代换法归一问题
答案
$90$
解题步骤
根据题意 $2$ 个铁箱装的鞋等于 $3$ 个木箱装的鞋,$8$ 个纸箱装的鞋等于 $2$ 个木箱装的鞋,因此每个铁箱装鞋 $480 \div (3+3+2)=60$(双),所以每个铁箱装运动鞋 $60 \times 3 \div 2=90$(双)。
思路:利用箱子之间的等量换算,把总数折算成统一单位求出每个铁箱的装鞋数。
11. 如下图所示,一个正方体木块放在桌面上,每个面内都画有若干个点,相对的两个面内的点数和都是 $13$,京京看见上、左、前三个面内的点数的和是 $16$,庆庆看见上、右、后三个面内的点数和是 $24$。那么贴着桌面的那个面的点数是________。
figure
一个正方体木块放在一块灰色的水平桌面(平行四边形表示桌面)上,立方体呈现上、前、右三个可见面。
立体图形和差问题
答案
$6$
解题步骤
上 $+$ 左 $+$ 前 $=16$
上 $+$ 右 $+$ 后 $=24$
因此上 $+$ 上 $+($左 $+$ 右$)+($前 $+$ 后$)=40$,
又因为左 $+$ 右 $=$ 前 $+$ 后 $=13$,因此
上 $=(40-13-13) \div 2$
$=7$,则下 $=13-7$
$=6$。
思路:把两人所见三面之和相加,利用相对面点数和为 $13$ 消元求出上面的点数,再求贴桌面(下面)的点数。
12. 小明骑车到 $A$、$B$ 和 $C$ 三个景点旅游,如果从 $A$ 地出发经过 $B$ 地到 $C$ 地,共行 $10$ 千米;如果从 $B$ 地出发经过 $C$ 地到 $A$ 地,共行 $13$ 千米;如果从 $C$ 地出发经过 $A$ 地到 $B$ 地,共行 $11$ 千米。则距离最短的两个景点之间相距________千米。
和差问题线段图
答案
$4$
解题步骤
如下图所示,令 $AB$、$BC$、$CA$ 间的距离分别为 $a$、$b$、$c$。
从而根据题意有 $a+b=10$(千米),$b+c=13$(千米),$c+a=11$(千米),从而有:$a+b+c=(10+13+11) \div 2$
$=17$(千米),分别求得:
$a=17-13$
$=4$(千米)
$b=17-11$
$=6$(千米)
$c=17-10$
$=7$(千米)
可见距离最短为 $AB$ 间的 $4$ 千米。
思路:设三段距离为未知数,三式相加得到周长的一半,再分别用周长减去对边求出每段距离,取最小者。
13. 杰米用 $10$ 元钱买了一张唱片,$15$ 元钱将它卖掉,又用 $20$ 元钱买回,最后以 $25$ 元卖掉。杰米赚或赔了多少钱?
盈亏问题加减运算
答案
赚 $10$ 元
解题步骤
付出 $10+20=30$(元),收回 $15+25=40$(元),赚 $40-30=10$(元)。
思路:把两次付出钱数与两次收回钱数分别求和,相减即得盈亏。
14. 商店规定 $4$ 个空汽水瓶可换一瓶汽水。某班 $28$ 位同学春游,他们至少要多少瓶汽水才能确保每人有一瓶汽水喝?
空瓶换水周期与递推
答案
$21$
解题步骤
此处定每喝干 $3$ 空瓶水 $=1$ 瓶汽水(不含瓶)=即买 $3$ 份,换 $1$ 份,共喝到 $4$ 份,$28 \div 4 \times 3=21$(瓶),则只需买 $21$ 瓶汽水,其中 $21$ 个空瓶可换 $7$ 瓶汽水,共计 $28$ 瓶。
思路:利用空瓶可换水的规律,把每喝掉的 $4$ 瓶看作只需买 $3$ 瓶,按比例算出至少需购买的汽水瓶数。
15. 在某天的聚会上,功夫熊猫把手里所有的肉包换成了加菲猫的意大利面,每 $3$ 个肉包换 $2$ 份面,小熊维尼把手里所有的蜂蜜也换成了加菲猫的意大利面,每 $4$ 罐蜂蜜换 $5$ 份面。已知功夫熊猫和小熊维尼换到的意大利面一样多,而且功夫熊猫带的肉包个数与小熊维尼带的蜂蜜罐数相差 $28$,那么加菲猫至少带了________份意大利面。
比例与代换最小值问题
答案
$80$
解题步骤
$3$ 肉包 $=2$ 面,$15$ 肉包 $=10$ 面。$4$ 蜂蜜 $=5$ 面,$8$ 蜂蜜 $=10$ 面 $=15$ 肉包。因此功夫熊猫带的肉包为 $15$ 份,小熊维尼带的蜂蜜为 $8$ 份,$28 \div (15-8)=4$,功夫熊猫带了 $4 \times 15=60$(个)肉包,可以换到 $60 \div 15 \times 10=40$(份)面,同样小熊维尼也换到 $40$ 份面,那么加菲猫至少带了 $40+40=80$(份)面。
思路:把两人的兑换比统一到相同的面数,设最小整数份找出肉包与蜂蜜数量,再求两人换得的总面数即为加菲猫至少要带的份数。
16. 一个三位数等于它的数字和的 $13$ 倍,这样的三位数有________个,分别是________。
数位问题枚举
答案
$3$ 个;$117,156,195$
解题步骤
设这个三位数为 $\overline{abc}$,则
$100a+10b+c=13 \times (a+b+c)$,即 $87a=3b+12c$,即 $29a=b+4c$。
若 $a \geq 2$,则 $29a \geq 58$,而 $b+4c \leq 9+4 \times 9=45$,这不可能,所以 $a=1$,
因此 $b+4c=29$,所以 $\begin{cases} b=5 \\ c$
$=6 \end{cases}$ 或 $\begin{cases} b=1 \\ c$
$=7 \end{cases}$ 或 $\begin{cases} b=9 \\ c$
$=5 \end{cases}$,
所以这样的三位数共有 $3$ 个,分别是 $117,156,195$。
思路:把三位数按数位展开列出等式,化简后分析最高位只能为 $1$,再枚举其余数位得到全部解。
17. 房间里有 $3$ 种小动物:小白猫、小花猫、小黄狗。房间里如果猫的数量不超过狗,狗就会欺负猫;如果猫的数量恰好等于狗,猫就会欺负鼠;如果鼠、狗数量之和不超过猫,鼠就会偷吃东西。现在小白猫、小花猫、小黄狗三种小动物在房间里相安无事,但是再进来任意一只,都会打破平衡。那么,原来房间里有________只小动物。
逻辑推理不等式枚举
答案
$9$
解题步骤
再进 $1$ 只猫,会打破平衡,所以猫比狗多 $1$ 只;
再进 $1$ 只狗,会打破平衡,所以猫比狗多 $1$ 只;
再进 $1$ 只鼠,会打破平衡,所以猫与狗的和比鼠多 $1$ 只;
比较第一个条件和第三个条件可知,狗有 $2$ 只,进而求得猫有 $3$ 只,鼠有 $4$ 只。
共有 $2+3+4=9$(只)小动物。
思路:把三个临界平衡条件转化为数量关系,联立求出猫、狗、鼠各自的数量再求和。
18. 有五个重量都互不相同的箱子,每个的重量都小于 $100$ 千克。将这些箱子两两组合一起称重,得到的结果分别为 $113,116,110,117,112,118,114,121,120$ 与 $115$ 千克。请问最重的箱子的重量为多少千克?
极值问题和差综合
答案
$62$
解题步骤
可以设定箱子的重量从轻到重分别为 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$,则 $A+B=110$(千克),$D+E=121$(千克)。把整体重量分析得到 $A+B+C+D+E=(113+116+110+117+112+118+114+121+120+115) \div 4$
$=289$(千克),则 $C=289-110-121$
$=58$(千克)。不难有 $C+E=120$(千克),则 $E=62$(千克)。
思路:把所有两两之和相加是每个箱子重量被算 $4$ 次,从而求出五箱总重;再利用最小两数之和、最大两数之和以及含中间数的和确定最重的箱子重量。

第17讲 巧求周长

平移法求周长:通过将不规则图形的横边、竖边分别平移补齐,转化为规则的长方形或正方形来求周长。
长方形与正方形周长:掌握长方形周长 $=($ 长 $+$ 宽 $)\times 2$、正方形周长 $=$ 边长 $\times 4$ 的基本公式。
图形拼接与分割周长:由相同小图形拼成大图形,或将图形分割成几部分,分析拼接处、分割线对周长的影响。
周长的等量关系与设元:利用相同小长方形的长宽关系列出方程,求出未知边长后再计算周长。
和差问题在周长中的应用:已知两量的和与差求各量,常用于由周长(长宽之和)和长宽之差求长、宽。
路径长度比较:比较折线、台阶路径的长短,利用平移把水平与竖直分量分别归并后再比较。
1. $4$ 个相同的宽为 $2$ 厘米的长方形拼成一个大长方形。大长方形的周长是______厘米。
figure
一个大长方形被三条等距的水平线分成 $4$ 个完全相同的横向小长方形(每个小长方形宽 $2$ 厘米),右侧另有一个竖直贯通的长方形,整体构成一个大长方形。
长方形周长平移法
答案
28
解题步骤
大长方形的长等于 $1$ 个小长方形的长加上 $3$ 个小长方形的宽,即长是小长方形的长加 $6$,长是小长方形的宽 $(6+2)\times 2=8$(厘米)。
所以大长方形的周长是 $(6+8)\times 2=28$(厘米)。
思路:由 $4$ 个相同的小长方形拼合关系求出大长方形的长与宽,再用周长公式计算。
2. 下图中多边形的周长是______厘米。
figure
一个三级台阶形(楼梯形)多边形,整体外接长方形的底边长 $5$ 厘米、右侧高 $3$ 厘米,左下方为台阶状缺口。
不规则图形周长平移法
答案
16
解题步骤
用平移的方法可将台阶形变成一个长方形,周长为 $(3+5)\times 2=16$(厘米)。
思路:把台阶形的横边和竖边分别平移补齐成一个长方形,周长不变即可求出。
3. 下图所示的图形周长是______厘米。
figure
一个凸字形(带凹口)多边形,外框为长方形,左侧高 $38$ 厘米,底边长 $50$ 厘米,顶边中部有一处向下的方形凹口,凹口处标 $12$ 厘米。
不规则图形周长平移法
答案
200
解题步骤
利用平移的方法不难得到图形的周长是 $2\times(38+50)+2\times(12)=200$(厘米)。
思路:凹口处的竖边和横边通过平移可补成大长方形的边,再加上凹口内多出的两段竖边。
4. 请计算下面图形的周长。
figure
一个凹凸形多边形,底边长 $80$,右侧高 $50$,顶部有一个高 $30$ 的凸台和一个高 $20$ 的凸台,整体类似带两级凸起的图形。
不规则图形周长平移法
答案
320
解题步骤
利用平移的方法,得到一个长为 $80$、宽为 $50-(30-20)=60$ 的长方形,多算条长是 $20$ 的线段,所以这图形的周长是 $(80+60)\times 2+20\times 2=320$。
思路:横边平移补成长方形的长,竖边平移后注意凸起处多出的竖直线段长度。
5. 如下图所示,若每个小正方形的周长为 $12$ 厘米,则它们组合而成的“十”字形图形的周长为______厘米。
figure
由 $5$ 个相同的小正方形拼成的“十”字形图形:中间一个正方形,上下左右各接一个正方形。
正方形周长图形拼接周长计算
答案
36
解题步骤
小正方形边长是 $12\div 4=3$(厘米),“十”字形图形一周有 $12$ 条边,周长是 $3\times 12=36$(厘米)。
思路:先由小正方形周长求边长,再数出“十”字形外轮廓共有几条边长。
6. 如下图所示,玲玲用 $3$ 厘米长的火柴棒摆一个长方形,并将其分成 $A$、$B$ 两部分,这两部分的周长之和是______厘米。
figure
用 $3$ 厘米长的火柴棒摆成的网格长方形,顶边标 $3$ 厘米;长方形内用一条折线(台阶形)把它分成左下的 $A$ 部分和右上的 $B$ 部分。
图形分割周长火柴棒计数平移法
答案
72
解题步骤
图形的周长由 $(3+4)\times 2+2=24$(根)火柴棒组成,周长为 $3\times 24=72$(厘米)。
思路:两部分周长之和等于原长方形周长加上中间分割折线长度的 $2$ 倍,按火柴棒条数计算。
7. 如下图所示,$5$ 个相同的小长方形拼成一个大正方形。已知大正方形的周长比一个小长方形的周长多 $10$ 厘米。那么小长方形的周长是______厘米。
figure
一个大正方形被 $4$ 条水平线均匀分成 $5$ 个完全相同的横向小长方形(竖直叠放)。
正方形与长方形周长关系设元法
答案
15
解题步骤
由题意可知 $5$ 宽 $=10$,观察图形可知宽 $=5$,小长方形的周长 $=2$ 长 $+2$ 宽 $=12$ 宽 $=15$。
思路:设小长方形宽,利用大正方形边长等于 $5$ 个宽、也等于长,建立关系求周长。
8. 下图阴影部分是正方形,则长方形的周长是______厘米。
figure
一个横向长方形中间有一个阴影正方形(斜线填充),正方形宽标 $6$ 厘米,长方形底边总长标 $10$ 厘米。
长方形周长正方形性质平移法
答案
32
解题步骤
如下图所示,除已标记 $10$ 厘米和 $6$ 厘米的两条线段外,没有标数据的地方,$a+b=10$,$c+d=6$,所以周长为 $(10+6)\times 2=32$(厘米)。
思路:把长方形的长与宽用已知的两段长度表示,未标注的小段通过平移补齐求和。
9. 如下图所示,在 $\triangle ABC$ 中 $AB-AC=2$,$BD=DC$,若 $\triangle ACD$ 周长是 $18$,那么 $AB$ 的长为______。
figure
三角形 $ABC$,顶点 $A$ 在上,$B$、$C$ 在底边,$D$ 是 $AB$ 上一点,连 $DC$,其中 $BD=DC$。
三角形周长线段和差等量代换
答案
10
解题步骤
根据题意,因为 $AC+AD+CD=18$,且 $BD=DC$,$AC+AD+BD=AC+AD+DB$
$=AB+AC$,又因为 $AB-AC=2$,根据和差问题,$AB$ 的长 $=(18+2)\div 2$
$=10$。
思路:把 $\triangle ACD$ 的周长转化为 $AB+AC$,再结合 $AB-AC=2$ 用和差问题求 $AB$。
10. 下面两张图中,周长较大的是______。(在横线上填写表示图名的字母)
figure
两个图形 $A$ 和 $B$:$A$ 为顶部呈塔形台阶、底部带凹凸齿的图形;$B$ 为底边带几个小凸齿的长方形,两图高均标 $10$,底部宽均标 $14$。
不规则图形周长平移法图形比较
答案
B
解题步骤
利用平移的方法不难得到,$A$ 图的周长是 $2\times(14+10)+4\times$ 凸形的高,$B$ 图的周长是 $2\times(14+10)+6\times$ 凸形的高,所以周长较大的是 $B$。
思路:把两图凸出部分用平移归整,比较多出的竖直小段数量即可判断谁的周长大。
11. 下图内 $9$ 个相同的小长方形构成大长方形,大长方形周长为 $90$,则每个小长方形周长为______。
figure
一个大长方形被分割成 $9$ 个相同的小长方形:左侧一竖列由 $3$ 个横向小长方形叠成,右侧排成 $2$ 行 $\times 3$ 列的竖向小长方形。
长方形分割周长关系设元法
答案
30
解题步骤
$2$ 长 $=3$ 宽,$4$ 长 $+9$ 宽 $=90$,即 $6$ 宽 $+9$ 宽 $=90$,所以宽 $=6$,长 $=9$,周长 $(6+9)\times 2=30$。
思路:由小长方形长宽关系列出大长方形周长方程,解出小长方形长与宽。
12. 如下图所示,一只小狗从 $X$ 点出发,沿 $XO$ 方向走,中途转向,沿平行于 $OY$ 的方向走,之后又转弯,沿平行于 $XO$ 的方向走,如此继续下去,直到到达 $Y$ 点,再沿 $YX$ 方向回到 $X$ 点。已知三角形 $XOY$ 的周长是 $78$ 厘米,那么在整个过程中,小狗一共走了______米。
figure
直角三角形(钝角)$XOY$,顶点 $O$ 在上,$X$ 在左下、$Y$ 在右下;小狗的实际路径在三角形内沿与两边平行的方向呈锯齿(阶梯)状从 $X$ 行进到 $Y$。
平移法路径长度三角形周长
答案
78
解题步骤
利用平移的方法,小狗走的不规则图形的周长就是规则图形三角形 $XOY$ 的周长,即 $78$ 米。
思路:锯齿路径中所有与 $XO$、$OY$ 平行的小段平移后正好等于 $XO$、$OY$ 两边长,加上 $YX$ 即为三角形周长。
13. “走美商场”开业了!门口有规律地堆放了一些同样的礼品盒供顾客领取。每一礼品盒宽 $9$ 厘米,长 $18$ 厘米。摆好后其上面两层的正面图如下图所示,共摆十层,则一共有______个礼品盒,整个图形的周长是______厘米。
figure
礼品盒堆成金字塔形:最上层 $1$ 个,往下每层依次增多,呈逐层加宽的台阶金字塔,正面看为对称的阶梯三角形。
等差数列求和平移法周长计算
答案
55,540
解题步骤
共摆了 $10$ 层,第 $1$ 层有 $1$ 个,第 $2$ 层有 $2$ 个……一直到第 $10$ 层有 $10$ 个,共有 $1+2+3+\cdots+10=55$ 个。整个图形的边经过平移以后得到一个长为 $180$ 厘米、宽为 $90$ 厘米的长方形。所以整个图形的周长是 $(180+90)\times 2=540$(厘米)。
思路:盒数用 $1+2+\cdots+10$ 求和;金字塔轮廓经平移补成大长方形求周长。
14. 如下图所示,线段 $a=12$ 厘米,$b=9$ 厘米,$c=4$ 厘米,$d=6$ 厘米,图形的周长是______厘米。
figure
一个凹凸形多边形:外框上边为 $a$、右边为 $b$,内部有一个向上的凸台(标 $c$、$e$)和向下的台阶(标 $d$、$g$),左边为 $h$,下方部分边用虚线表示。
不规则图形周长平移法
答案
50
解题步骤
利用平移的方法,得到图形的周长是 $(a+b)\times 2+c\times 2=(12+9)\times 2+4\times 2$
$=50$(厘米)。
思路:凹凸的横竖边经平移补成大长方形,剩下凸台两条竖边 $c$ 单独相加。
15. 下图的不规则图形的周长是______米。
figure
由若干台阶状缺口构成的不规则图形:左侧高标 $40$,顶部宽标 $60$,右上有 $5$ 与 $2$ 的小标注,底边宽标 $70$,单位为米。
不规则图形周长平移法
答案
334
解题步骤
如下图所示,因此周长为 $(40+70)\times 2+55\times 2+2\times 2=334$(米)。
思路:把外轮廓的横竖边平移补成大长方形得主体周长,再加上凹凸处多出的小段。
16. 下图是由四个相同的长 $10$ 厘米、宽 $6$ 厘米的长方形部分重叠组成,后一个长方形的一个顶点恰好位于前一个长方形的中心,这个图形的周长是______厘米。
figure
四个相同的长方形(长 $10$、宽 $6$)沿斜向依次部分重叠排列,后一个长方形的一个顶点落在前一个长方形的中心处。
重叠图形周长平移法长方形性质
答案
80
解题步骤
用平移的方法,整个图形可以平移成一个大长方形,长是 $10+3\times 5=25$(厘米),宽是 $6+3\times 15=51$(厘米)(注:按书中分析),周长是 $(25+15)\times 2=80$(厘米)。
思路:利用顶点落在中心使重叠部分长宽减半,平移归整为大长方形后求周长。
17. 两只小蚂蚁同时从下图中的 $A$ 点出发开始爬行向 $B$ 点,红蚂蚁沿图中的实线爬行,黑蚂蚁沿图中虚线爬行,如果两只蚂蚁的爬行速度相同,则最先爬到 $B$ 点的是______。
figure
从左上角 $A$ 到右下角 $B$:红蚂蚁路线为实线(上方两级台阶后接一条竖直长边),黑蚂蚁路线为虚线(一连串向右下的小台阶斜行)。
路径长度比较平移法
答案
黑蚂蚁
解题步骤
经过平移才发现,两只蚂蚁在水平方向上走的路程是相等的,而在竖直方向上,红蚂蚁走的比黑蚂蚁多了两小段,所以黑蚂蚁先到达。
思路:两条路径水平投影相等,比较竖直方向上的总长度,竖直走得少的先到。
18. 有一个长方形纸片,长比宽多 $2$ 厘米,周长是 $36$ 厘米,用剪刀剪 $3$ 刀(见下图),这 $6$ 个长方形的周长之和是______。
figure
一个长方形被剪 $3$ 刀分成 $6$ 个小长方形:图中以两条竖线和一条横线(共 $3$ 刀)将长方形分成 $2$ 列 $\times 3$ 行的小格。
长方形周长图形分割和差问题
答案
92
解题步骤
根据题意:长 $+$ 宽 $=36\div 2$
$=18$(厘米);长为:$(18+2)\div 2=10$(厘米),宽为:$18-10=8$(厘米);剪 $3$ 刀后增加了 $4$ 长 $+2$ 宽,则周长为 $36+4\times 10+2\times 8=92$(厘米)。
思路:先用和差求长方形长宽,再算每剪一刀新增的边长,累加到原周长上。
19. 如下图所示,有一张长为 $12$ 厘米、宽为 $10$ 厘米的长方形纸片,按照虚线将这个纸片剪为两部分,这两部分的周长之和是______厘米。
figure
长 $12$ 厘米(标 $4$)、宽 $10$ 厘米(标 $3$)的长方形,内部有一条台阶状虚线把它剪成两部分。
图形分割周长平移法
答案
94
解题步骤
周长之和是 $(12+10)\times 2+10\times 2+(12-3-4)\times 3\times 2=94$(厘米)。
思路:两部分周长之和等于原长方形周长加上剪痕(台阶虚线)总长的 $2$ 倍。

第18讲 角度与面积

三角形的角:利用三角形内角和 $180^{\circ}$ 以及等腰、等边三角形的性质求未知角,注意分顶角与底角讨论。
多边形与角的综合计算:把多边形分割成三角形求内角和,结合平角、邻补角等关系求若干角之和。
长方形与正方形的周长面积:掌握长方形、正方形周长与面积公式,能由拼组关系求边长再求面积。
割补与平移求面积:对台阶形、十字形、带小路的不规则图形,用割补法或平移法转化为规则图形求面积。
图形的拼组与重叠:分析几个相同图形拼成的大图形中边长之间的关系,以及重叠图形面积的和与差。
立体图形的表面积:对正方体堆叠体,从各个方向数露出的小正方形面数求表面积,并能结合最值思想安排涂色位置。
1. 一个等腰三角形中,有一个角为 $80^{\circ}$,则其余两角的度数是________。
等腰三角形的性质三角形内角和
答案
$50^{\circ}$、$50^{\circ}$ 或 $80^{\circ}$、$20^{\circ}$
解题步骤
如果已知角是顶角,那么剩下的两个底角均为 $(180^{\circ}-80^{\circ})\div 2=50^{\circ}$;如果已知角是底角,那么另一个底角也是 $80^{\circ}$,顶角为 $180^{\circ}-80^{\circ}\times 2=20^{\circ}$。
思路:对等腰三角形要分情况讨论:已知角既可能是顶角,也可能是底角,分别利用内角和求出其余两角。
2. 一个长方形周长为 20 分米,沿较长边的中点连线把这个长方形剪开,分成两个同样大的小长方形,它们周长的和比原长方形的周长增加了 6 分米。原长方形的面积是________平方分米。
长方形的周长与面积图形剪拼
答案
21
解题步骤
周长的增加部分是原长方形的宽的 2 倍,所以原长方形宽为 3 分米,原长方形的长为 $20\div 2-3=7$(分米),原长方形的面积为 $3\times 7=21$(平方分米)。
思路:剪开后多出的两条边等于宽的 2 倍,由此求出宽,再用周长求长,最后算面积。
3. 如下图所示,将两个同样大的正方形拼成一个大长方形,如果长方形的周长是 18 厘米,则长方形的面积是________平方厘米。
figure
两个大小相同的正方形左右并排拼成一个大长方形,长方形的长是宽的 2 倍。
正方形拼合长方形的周长与面积
答案
18
解题步骤
长方形的长是宽的 2 倍,所以长方形的宽是 $18\div 2\div(2+1)=3$(厘米),长是 $3\times 2=6$(厘米),所以长方形的面积是 $6\times 3=18$(平方厘米)。
思路:两个正方形拼成的长方形,长是宽的 2 倍,周长相当于宽的 6 份,由此求出宽和长再算面积。
4. 学校为了美化环境,在操场上铺了一块草坪(见下图),你能用几种方法算出它的面积,并用一种方法验算出来。(单位:米)
figure
一个台阶状(L 形/凸字形)的图形,下方水平边标注 40,右下竖直边标注 20,上方台阶水平边标注 30,右侧竖直边标注 50。
不规则图形的面积割补法
答案
2300 平方米
解题步骤
方法一:补齐。总面积 $=S_{ABCD}-S_{AEFG}$
$=50\times 70-30\times 40$
$=2300$(平方米)。
方法二:切割。总面积 $=S_{ABCD}+S_{EFGD}$
$=20\times 70+30\times 30$
$=2300$(平方米)。
思路:对台阶形图形用割补法:可以补成大长方形再减去缺口,也可以切成两个长方形相加,两种方法互相验算。
5. 下图中,$\angle 1$、$\angle 2$、$\angle 3$、$\angle 4$ 的和是________。
figure
由若干条直线相交构成的图形,下方一条水平线上标有 $\angle 1$ 处的 $40^{\circ}$ 和 $45^{\circ}$,中部交点处标有 $43^{\circ}$ 和 $75^{\circ}$,并标出 $\angle 1$、$\angle 2$、$\angle 3$、$\angle 4$ 四个角。
四边形内角和平角
答案
$360^{\circ}$
解题步骤
图中的四边形是由两个三角形组成的,所以内角和是 $180^{\circ}\times 2=360^{\circ}$,而四边形的 4 个内角和分别与 $\angle 1$、$\angle 2$、$\angle 3$、$\angle 4$ 构成平角,所以 $\angle 1$、$\angle 2$、$\angle 3$、$\angle 4$ 的和是 $180^{\circ}\times 4-180^{\circ}\times 2=360^{\circ}$。
思路:利用四边形内角和为 $360^{\circ}$,再借助每个外角与内角组成平角的关系,求出四个角的和。
6. 如下图所示,正方形 $PQRS$ 及等边三角形 $STR$ 在同一平面上。请问 $\angle PTS$ 为几度?
figure
正方形 $PQRS$,$P$ 在左上、$Q$ 在右上、$R$ 在右下、$S$ 在左下;以 $SR$ 为一边在正方形内部作等边三角形 $STR$,顶点 $T$ 在正方形内,连接 $PT$。
正方形与等边三角形等腰三角形三角形内角和
答案
$75^{\circ}$
解题步骤
因为 $\triangle STR$ 是等边三角形,所以 $\angle PST=90^{\circ}-60^{\circ}$
$=30^{\circ}$。因为 $\triangle PTS$ 是等腰三角形,所以 $\angle PTS=(180^{\circ}-\angle PST)\div 2$
$=(180^{\circ}-30^{\circ})\div 2$
$=75^{\circ}$。
思路:先用正方形角和等边三角形角算出顶角 $\angle PST$,再由 $PS=ST$ 知三角形等腰,用内角和求底角。
7. 如下图所示,用四个形状、大小完全相同的长方形组成一个大长方形,如果大长方形的周长为 42 厘米,那么这个大长方形的面积是________平方厘米。
figure
一个大长方形,上方横放一个长方形占满整个宽,下方并排竖放三个相同的长方形,四个小长方形完全相同。
长方形的拼组长与宽的关系
答案
108
解题步骤
由图可以看出小长方形长是宽的 3 倍,则大长方形的周长可以看做 $4\times 2+3\times 2=14$(个)小长方形的宽,则一个宽为 $42\div 14=3$(厘米),长就为 $3\times 3=9$(厘米),那么一个小长方形的面积为 $3\times 9=27$(平方厘米),从而大长方形的面积为 $27\times 4=108$(平方厘米)。
思路:由拼法找出小长方形长是宽的 3 倍,把大长方形周长换算成若干个宽求出宽,再求长和总面积。
8. 如下图所示,正方形 $ABCD$ 的边长是 10 厘米,长方形 $EFGH$ 的长为 8 厘米,宽为 5 厘米。则阴影部分甲与阴影部分乙面积的差是________平方厘米。
figure
正方形 $ABCD$(标记甲)与长方形 $EFGH$(标记乙)部分重叠,重叠的小长方形是空白部分;甲为正方形除去重叠后的阴影,乙为长方形除去重叠后的阴影。
重叠图形面积的差
答案
60
解题步骤
阴影部分甲的面积与阴影部分乙的面积的差是 $S_{\text{正方形}ABCD}-S_{\text{长方形}EFGH}=10\times 10-8\times 5$
$=60$(平方厘米)。
思路:两块阴影都加上公共的重叠部分后分别变成整个正方形和整个长方形,所以面积差就等于两个完整图形的面积差。
9. 一张长 100 厘米、宽 64 厘米的长方形纸片,对折 5 次裁剪,每张小纸片的面积是________平方厘米。
对折与等分长方形面积
答案
200
解题步骤
将长方形纸片对折 5 次,可得到 $2\times 2\times 2\times 2\times 2=32$(张)面积相等的小纸片,因此每张小纸片的面积为 $64\times 100\div 32=200$(平方厘米)。
思路:每对折一次份数翻倍,对折 5 次共分成 32 等份,用总面积除以份数即得每份面积。
10. 下图中的大正方形由 4 个同样大小的长方形和一个小正方形组成,已知每个长方形的周长是 30 厘米,小长方形的宽是 5 厘米,小正方形的面积是________平方厘米。
figure
一个大正方形,由 4 个完全相同的长方形围绕中心呈风车状排列,中间留出一个小正方形。
长方形的周长正方形面积图形拼组
答案
25
解题步骤
长方形的长为 $30\div 2-5=10$(厘米),小正方形的边长为长方形的长与宽的差,所以小正方形的边长为 $10-5=5$(厘米),则小正方形的面积为 $(10-5)\times(10-5)=25$(平方厘米)。
思路:由周长求出长方形的长,中间小正方形的边长等于长方形长与宽之差,再求其面积。
11. 如下图所示,长方形 $ABCD$ 的对角线 $AC$、$BD$ 把它分成了 4 份,而对角线 $AC$ 又被分成了相等的四段,求阴影部分面积。
figure
长方形 $ABCD$,$A$ 左上、$D$ 右上、$B$ 左下、$C$ 右下,宽(右边 $DC$)标注 4 厘米,下边 $BC$ 标注 8 厘米;画出对角线 $AC$、$BD$,对角线 $AC$ 被分成相等四段,图中两块阴影三角形以对角线交点为公共顶点。
长方形对角线等分与面积
答案
8
解题步骤
长方形 $ABCD$ 的对角线 $AC$、$BD$ 把它分成了 4 份,这 4 份面积相等,因此每份面积是 $8\times 4\div 4=8$(平方厘米),而对角线 $AC$ 被分成了相等的四段,因此阴影部分为 $8\div 2\times 2=8$(平方厘米)。
思路:对角线把长方形分成四个等积三角形,再利用对角线被四等分的关系算出阴影面积。
12. 下图中长方形所有竖线都是平行的,所有水平线之间的距离都相等。如果长方形的面积是 128 平方厘米,那么阴影部分的面积是________平方厘米。
figure
一个长方形被分成 $4$ 行 $4$ 列的若干小格(行高相等、竖线平行但各列宽度不一定相等),其中分散着若干个灰色阴影小格。
平移与拼合面积等分
答案
32
解题步骤
我们可以把所有的阴影都移到第一行中来,这样可以看出全部阴影面积是整个长方形面积的 $\dfrac{1}{4}$,所以阴影面积为 $128\div 4=32$(平方厘米)。
思路:利用水平线等距、竖线平行,把每个阴影格平移到同一行,发现阴影恰好占整体的四分之一。
13. 有一个长方形花圃,中间有一条宽 2 米的人行路(形如下图所示),花圃长 50 米,宽 30 米,那么,种花的面积是多少平方米?
figure
长 50 米、宽 30 米的长方形花圃,中间有一条宽 2 米的台阶状(折线形)人行小路把花圃分成上下两块种花区(均标“花”),小路两处宽度均标注 2 米。
平移消去通道长方形面积
答案
1344
解题步骤
通过平移,阴影部分可以变为一个十字形,$2\times 30+2\times 50-2\times 2=156$(平方米),$30\times 50-156=1344$(平方米)。
思路:把折线小路平移整理成十字形求出小路面积,再用花圃总面积减去小路面积得到种花面积。
14. 三个正方形叠放在一起,如下图所示,$\angle 1=$________。
figure
三个正方形以同一个顶点为公共顶点叠放在一起,公共顶点处分出 $\angle 2$、$\angle 1$、$\angle 3$ 三个角,左侧标注 $45^{\circ}$,右侧标注 $30^{\circ}$。
正方形的角角的计算
答案
$15^{\circ}$
解题步骤
$\angle 1+\angle 2=45^{\circ}$,$\angle 1+\angle 3=60^{\circ}$,$\angle 1+\angle 2+\angle 3=90^{\circ}$,所以 $\angle 1=45^{\circ}+60^{\circ}-90^{\circ}$
$=15^{\circ}$。
思路:列出含 $\angle 1$ 的几组角的和的等式,相加减消去 $\angle 2$、$\angle 3$,求出 $\angle 1$。
15. 将 15 个棱长为 1 厘米的正方体堆放在桌面上(见下图)。喷上红色后将它们分开。涂上红色的部分面积是________平方厘米。
figure
15 个单位正方体堆放在桌面上构成阶梯状立体:最高处 1 个、中间一层及底层逐级增多,整体呈台阶形。
立体图形表面积三视图与表面计数
答案
36
解题步骤
这个立体图形的上面、前后面、左右面都被涂上红色。上面有 10 个面,左右各有 6 个面,前后各有 7 个面。所以涂上红色的面积为 $10+6\times 2+7\times 2=36$(平方厘米)。
思路:桌面接触面不涂色,分别从上、左右、前后各方向数出露出的小正方形面数,相加即得涂红面积。
16. 下图阴影部分是一条路面宽为 4 米的小路,这条小路的面积是________平方米。
figure
一个长 15、宽 7 的长方形地块,被一条路面宽 4 米的折线(“大于号”形)小路(阴影)分成甲、乙两块;右侧标注 7,下方标注 15。
平移消去通道长方形面积
答案
28
解题步骤
如下图所示,对小路进行分割,然后把左边阴影移到右边,则原来的阴影变为一个长方形,因此阴影面积为 $4\times 7=28$(平方米)。
思路:把折线形小路分割后平移拼成一个宽 4、高 7 的长方形,直接算面积。
17. 如下图所示,长方形 $ABCD$ 周长为 16 厘米,在它的每条边上各画一个以该边为边长的正方形。已知这四个正方形面积和是 68 平方厘米。求长方形 $ABCD$ 的面积。
figure
中央是长方形 $ABCD$($A$ 左上、$D$ 右上、$B$ 左下、$C$ 右下,本身为阴影方块),向上、下、左、右四个方向各以长方形的一条边为边长向外作一个正方形,整体呈十字形。
正方形面积和的平方关系面积与周长综合
答案
15
解题步骤
如下图所示,如果补上一个长方形 $DD'C'B'$,则长方形 $DD'C'B'$ 与长方形 $ABCD$ 面积相等。且四边形 $A'BEC$ 为正方形,其边长为长方形 $ABCD$ 的长与宽之和,可得:正方形 $A'BEC$ 面积为 $(16\div 2)\times(16\div 2)=64$(平方厘米);四个小正方形面积和为 68 平方厘米。所以长方形 $ABCD$ 面积为 $(64-68\div 2)\div 2=30\div 2$
$=15$(平方厘米)。
思路:构造以长与宽之和为边的大正方形,利用它的面积、四个小正方形面积和与长方形面积之间的关系列式求解。
18. 有 125 个同样大小的正方体木块,木块的每个面的面积均为 1 平方厘米,其中 63 个表面涂上白色,还有 62 个表面涂上蓝色。将这 125 个正方体木块粘在一起,形成一个棱长为 5 厘米大正方体木块。这个大正方体木块的表面上,蓝色的面积最多是________平方厘米。
立体图形表面积最值问题
答案
114
解题步骤
8 个角上有 3 个面露在外面;12 条棱上每块有 2 个面露在外面,每条棱有 3 块,每块有一个面露在外面。所以表面上蓝色的面积最多是 $8\times 3+3\times 12\times 2+(62-8-3\times 12)\times 1=114$(平方厘米)。
思路:把蓝色木块尽量放在露面多的位置:先用角块(露 3 面)、再用棱块(露 2 面),剩余的放在面上(露 1 面),从而使露出的蓝色面积最大。

第19讲 横式数字谜

添运算符号:在一串数字之间填入加、减、乘等运算符号(有时不允许加括号),使等式成立,常用凑数法从全加和与目标值的差入手。
字母(符号)数字谜:用字母或图形符号代表数位上的数字,根据等式与位值关系推断每个符号所代表的数字。
位值原理:理解多位数中每个数位的权值(个、十、百……),将数表示为各数位数字与权值乘积之和进行分析。
加法进位与数字和:利用加法进位使数字和减少 9 的规律,通过比较加数与和的数字和判断进位次数来凑数。
带余除法与因数分析:利用带余除法中余数小于除数的范围、以及乘积的因数分解来限定数字取值。
火柴棒拼数与最优化:已知每个数字所需火柴棒根数,求拼成符合要求算式所需火柴棒的最少(或最多)根数。
表格纵横算式填数:将给定数填入纵横交错的算式表中使各行各列等式都成立,借助整数性与不重复性逐步推理。
1. 某地的邮政编码可用 $ABCCDD$ 表示,已知这六个数字的和是 $8$,$A$ 与 $B$ 的和等于 $2$ 个 $D$,若 $A$ 是最小的正整数,这个邮政编码是______。
数字谜位值原理枚举
答案
$130022$
解题步骤
根据题意知 $A=1$,$A$ 与 $B$ 的和是偶数,且等于 $2$ 个 $D$,又有六个数字的和是 $8$,则 $B=3$,$D=2$,$C=0$,因此这个邮政编码是 $130022$。
思路:先由“$A$ 是最小的正整数”定出 $A=1$,再利用各数字之和为 $8$ 及 $A+B=2D$ 的关系逐步求出其余数字。
2. 在方框中添加适当的运算符号(不能添加括号),使算式成立。 $$17\square 3\square 4\square 9\square 7\square 6\square 4=20$$
添运算符号凑数法奇偶分析
答案
$17+3+4-9+7-6+4=20$
解题步骤
如果都是“$+$”,结果为 $17+3+4+9+7+6+4=50$,比结果多了 $50-20=30$,而某数前面的“$+$”改为“$-$”,结果比原来少这个数的 $2$ 倍,而 $(50-20)\div 2=15$,$15=9+6$,因此只需把“$+9$”“$+6$”改为“$-9$”“$-6$”,所以:$17+3+4-9+7-6+4=20$ 为所求。
思路:先算全部取加号的总和,求出与目标值的差,再利用“改一个加号为减号会使结果减少该数 2 倍”凑出需改号的数。
3. 在等号左边 $9$ 个数字之间添写 $6$ 个加号或减号组成等式: $$1\ 2\ 3\ 4\ 5\ 6\ 7\ 8\ 9=101.$$
添运算符号组数凑数法
答案
此题答案不唯一。
$1+23+4+5+67-8+9=101$;$1+2+3+45+67-8-9=101$;$12-3+4-5+6+78+9=101$;$1-2+34+5-6+78-9=101$;$1+23-4+5-6-7+89=101$。
解题步骤
此题答案不唯一。
$1+23+4+5+67-8+9=101$;$1+2+3+45+67-8-9=101$;
$12-3+4-5+6+78+9=101$;$1-2+34+5-6+78-9=101$;
$1+23-4+5-6-7+89=101$。
思路:通过把相邻数字合并成两位数来增大数值,再配合加减号试凑使结果等于 $101$。
4. 在下面式子中的 $\square$ 中选择填入 $+$、$\times$ 使等式成立。 $$1\square 2\square 3\square 4\square 5\square 6\square 7\square 8\square 9\square 10=100$$
添运算符号凑数法乘法运算
答案
$1\times 2+3\times 4+5+6+7\times 8+9+10=100$
解题步骤
从大数考虑,$9$ 与 $10$ 之间只能是“$+$”,因为如果是“$\times$”,$1$ 到 $8$ 的和是 $36$,如果再把其中的“$+$”改“$\times$”结果会更大,同理 $8$ 与 $9$ 之间也只能是“$+$”,这样 $1$ 到 $8$ 间填入“$+$、$\times$”使结果为 $100-10-9=81$,因此 $7$ 与 $8$ 间应是“$\times$”,只需 $1$ 到 $6$ 得到结果为 $81-7\times 8=25$,而 $1$ 到 $6$ 的和为 $21$,只需把若干个“$+$”改“$\times$”使结果增加 $4$,经尝试只能是 $1\times 2+3\times 4+5+6=25$,所以结果是 $1\times 2+3\times 4+5+6+7\times 8+9+10=100$。
思路:从大数入手逐段确定符号:先定 $8、9、10$ 之间为加号,再确定 $7\times 8$,最后在 $1$ 到 $6$ 之间试凑使总和恰为 $100$。
5. 在下面算式合适的地方添上 $+$、$-$、$\times$ 号,使等式成立。 $$3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3\ 3=1992$$
添运算符号凑数法乘法运算
答案
$333\times 3+333\times 3-3-3+3-3+3-3+3-3=1992$
解题步骤
本题等号左边数字比较多,右边得数比较大,仍考虑凑数法,由于数字比较多,在凑数时,应多用去一些数,注意到 $333\times 3=999$,所以 $333\times 3+333\times 3=1998$,它比 $1992$ 大 $6$,所以只要用剩下的八个 $3$ 凑出 $6$ 就可以了,事实上,$3+3+3-3+3-3+3-3=6$,由于要减去 $6$,则可以这样添:$333\times 3+333\times 3-3-3+3-3+3-3+3-3=1992$。
思路:先用 $333\times 3+333\times 3=1998$ 凑出接近目标的大数,再用剩下的八个 $3$ 通过加减凑出 $6$ 并整体减去。
6. 用火柴棒拼成的数字和符号如下图所示,那么用火柴棒拼成一个减法等式最少要用______根火柴棒。
figure
用火柴棒拼成的数字 1、2、3、4、5、6、7、8、9、0 以及减号“-”和等号“=”的样式图,火柴棒端点用圆点标出。
火柴棒拼数最优化计数
答案
$12$
解题步骤
“$1$”所用的火柴棒是 $2$ 根,数目最少,所以要尽可能多用,即 $2-1=1$,最少共用 $12$ 根火柴棒。
思路:要使火柴棒最少,应尽量使用用棒最少的数字“$1$”,拼出减法等式 $2-1=1$。
7. 将 $1\sim 9$ 这 $9$ 个数字分别填入下图的方框中,每个数字恰好用一次,使等式成立;现已将 $8$ 填入,则最左边的两个方框中所填的两位数是______。 $$\square\square\div\square\square=\square\square-\square\square=8$$
数字谜除法运算枚举
答案
$96\div 12=45-37$
$=8$
解题步骤
因为 $8$ 与两位数的乘积还是两位数,所以乘数只有 $10$、$11$、$12$,又 $8\times 10=80$,出现重复数字,要舍去;$8\times 11=88$,出现重复数字,要舍去;$8\times 12=96$,可以;还剩 $3$、$4$、$5$、$7$ 四个数字,有 $45-37=8$ 满足题目,综上 $96\div 12=45-37$
$=8$。
思路:由除法结果为 $8$ 且除数为两位数,枚举可能的除数确定被除数,再用剩余数字凑出差为 $8$ 的减法。
8. 一个六位数,个位数字是 $6$,十万位上的数是 $9$,任意相邻的三个数位上的数的和都是 $20$,这个六位数是______。
数字谜周期性和不变
答案
$956956$
解题步骤
设此数为 $\overline{abcdef}$,由 $d+e+f=20$,$c+d+e=20$,可以知 $c=f$
$=6$;由 $a+b+c=20$,$b+c+d=20$,可以知 $d=a$
$=9$;于是知 $e=20-6-9$
$=5$,从而知 $b=5$,所以此数为 $956956$。
思路:利用任意相邻三位之和都相等可得相隔三位的数字相同,再结合已知的首末数字依次推出每一位。
9. 已知两个不同的一位数 $\blacktriangle$、$\blacksquare$ 和两位数 $\overline{\blacktriangle\blacksquare}$,这三个数的乘积是三位数 $\overline{\blacksquare\blacksquare\blacksquare}$,那么 $\blacktriangle+\blacksquare=$______。
数字谜乘法运算因数分析
答案
$10$
解题步骤
因为 $\overline{\blacksquare\blacksquare\blacksquare}=\blacksquare\times 111$
$=\blacksquare\times 3\times 37$,所以不难看出 $\blacktriangle=3$,$\blacksquare=7$,于是 $\blacktriangle+\blacksquare=3+7$
$=10$。
思路:把三位数 $\overline{\blacksquare\blacksquare\blacksquare}$ 写成 $\blacksquare\times 111=\blacksquare\times 3\times 37$,对照乘积结构即可定出两个数字。
10. 如果 $\square\times\triangle=36$,$\square\div\triangle=4$,那么 $\square=$______,$\triangle=$______。
数字谜乘除关系因数分析
答案
$\square=12$;$\triangle=3$
解题步骤
由 $\square\div\triangle=4$ 知 $\square=4\times\triangle$,所以有 $4\times\triangle\times\triangle=36$,则 $\triangle\times\triangle=9$,只有 $3\times 3=9$。因此 $\triangle=3$,$\square=12$。
思路:用商的关系把 $\square$ 用 $\triangle$ 表示,代入积的等式得到 $\triangle$ 的平方,从而求出两数。
11. 警察查找一辆肇事汽车的车牌号(四位数),一位目击者对数字很敏感,他提供情况说:“第一位数字最小,最后两位数是最大的两位偶数,前两位数字的乘积的 $4$ 倍刚好比后两位少 $2$。”警察由此判断该车牌号可能是______。
数字谜乘法运算枚举
答案
$4698$ 或 $3898$
解题步骤
根据题意,后两位只能是 $98$,因此前两位数字乘积为 $(98-2)\div 4=24$,而 $24=3\times 8$
$=4\times 6$,所以该车牌号可能是 $4698$ 或 $3898$。
思路:先确定最大的两位偶数为 $98$,由此算出前两位乘积,再分解成符合条件的两个数字。
12. 丁呱呱到玩具店买了两件玩具,他把一件玩具单价个位上的“零”漏掉了,这样算出的钱是 $153$ 元,营业员却要他付 $279$ 元,请你算一算这两种玩具应分别是______元和______元。
数字谜位值原理差倍问题
答案
$140$;$139$
解题步骤
个位上的“零”被漏掉的玩具的原来价格是现在价格的 $10$ 倍,所以 $279$ 元与 $153$ 元的差应该是这件玩具现在价格的 $9$ 倍,所以该玩具现在价格为 $(279-153)\div 9=14$(元),所以原来两种玩具单价应分别是 $14\times 10=140$(元);$279-140=139$(元)。
思路:漏掉个位的零相当于把价格缩小到原来的十分之一,由两次总价之差是缩小价格的 $9$ 倍求出该玩具价格。
13. 用 $8$ 个数字 $2$、$2$、$3$、$3$、$4$、$5$、$6$、$7$ 组成两个四位数,使它们的和是 $6116$。那么,其中较大的四位数的最大可能值是______。
数字谜加法进位最优化
答案
$3764$
解题步骤
显然,较大的四位数的千位数字最大可能是 $4$,此时较小的四位数的千位数字只能是 $2$,此时百位的和无法得到 $1$;于是最大数的千位只能尝试 $3$,能知道 $3764$ 是满足要求的最大数,$3764+2352=6116$。
思路:从最高位入手,尝试较大数千位的最大取值,结合进位关系确定使较大数尽量大的填法。
14. 将 $0\sim 9$ 这 $10$ 个数字分别填入到下面的方框中(每个数字只允许用 $1$ 次),使得计算的结果最小,则这个最小的结果是______。
figure
一个由空方框组成的加法竖排算式:四位数 + 四位数 + 两位数 + 一位数,需把 $0\sim 9$ 填入各方框。
数字谜最优化位值原理
答案
$1350$
解题步骤
为使结果最小,应该将较大的数字尽量放在低位,而较小的数字放在高位,考虑 $0$ 不能放首位,按数位考虑,最小的和为 $(6+7+8+9)+(3+4+5)\times 10+(0+2)\times 100+1\times 1000=1350$。
思路:求和最小时把大数字放在低数位、小数字放在高数位,注意最高位不能为 $0$,按数位加权求最小和。
15. 一个四位数 $\overline{2abc}$ 扩大 $3$ 倍后,变成了 $\overline{abc8}$,这个四位数是______。
数字谜乘法运算个位推理
答案
$2856$
解题步骤
根据题意 $c\times 3$ 的个位数字是 $8$,知道 $c=6$,$b\times 3$ 的个位数字是 $6-1=5$,所以 $b=5$,$a\times 3$ 的个位数字是 $5-1=4$,所以 $a=8$,因此这个四位数是 $2856$。
思路:从乘 $3$ 后末位为 $8$ 出发,逐位由个位向高位推算并考虑进位,依次确定 $c$、$b$、$a$。
16. 在下面的等式中,$A$、$B$、$C$、$D$ 分别表示不同数位上的数字,求满足下列等式的四位数 $\overline{ABCD}$。 $$\overline{ABCD}-\overline{ABC}-\overline{AB}-\overline{A}=2004.$$
数字谜竖式转化进位推理
答案
$2253$
解题步骤
如下图所示,将横式数字谜转化为竖式数字谜:
$$\overline{ABCD}=\overline{A}+\overline{AB}+\overline{ABC}+2004$$
从首位开始从前往后推理。容易知道 $A=2$,$B=2$ 或 $3$。
若 $B=3$,则从十位到百位要进位 $1$,这就意味着个位向十位要至少进位 $5$,显然不可能,所以 $B=2$。那么 $C=4$ 或 $5$,$C=4$ 时要求个位不能向十位进位,显然是矛盾的,$C=5$ 时符合条件,此时 $D=3$。所以 $\overline{ABCD}=2253$。
思路:把连减式移项化为加法竖式,从最高位逐位分析进位情况,依次确定 $A$、$B$、$C$、$D$。
17. 已知 $\diamondsuit$、$\square$、$\triangle$ 代表三个不同的整数,它们都大于 $0$,并且满足:$\diamondsuit+2=\square-2=\triangle\times 2$,那么 $\diamondsuit+\square+\triangle$ 的最小值是______。
数字谜等量代换枚举最值
答案
$15$
解题步骤
$\square$ 比 $\diamondsuit$ 大 $4$,即 $\square=\diamondsuit+4$。计算如下:
试算 $\diamondsuit=1$,$\square=5$,$\triangle$ 求不出整数答案。
$\diamondsuit=2$,$\square=6$,$\triangle=2$,不合题意。
$\diamondsuit=3$,$\square=7$,$\triangle$ 求不出整数答案。
$\diamondsuit=4$,$\square=8$,$\triangle=3$。
那么最小值是 $\diamondsuit+\square+\triangle=4+8+3$
$=15$。
思路:由等式得到三个数的关系,从最小取值开始逐一试验,找出三数互不相同且均为整数的最小和。
18. 在一个带余数的除法算式 $A\div 6=8\cdots\cdots B$ 中,$A$、$B$ 都是整数,$A$ 不是 $6$ 的倍数,那么 $A$ 的最大值和最小值的和等于______。 A. $49$\quad B. $50$\quad C. $100$\quad D. $102$
带余除法余数范围最值
答案
D
解题步骤
$A\div 6=8\cdots\cdots B$。
$A$ 不是 $6$ 的倍数,因为除数为 $6$,所以 $B$ 最大为 $5$,$B$ 最小为 $1$。
当 $B=5$ 时,$A$ 最大,为 $8\times 6+5=53$;
当 $B=1$ 时,$A$ 最小,为 $8\times 6+1=49$;
$A$ 的最大值和最小值的和等于:$53+49=102$。
思路:由除数为 $6$ 确定余数取值范围 $1\sim 5$,分别取最大、最小余数得到 $A$ 的最大、最小值再求和。
19. 用 $0$、$2\sim 9$ 这九个数字写成 $3$ 个三位数,使它们的和等于 $1997$。 $$(\ \ \ )+(\ \ \ )+(\ \ \ )=1997.$$
数字谜加法进位凑数法
答案
$408+637+952=1997$(答案不唯一)
解题步骤
$2$ 到 $9$ 的和为 $44$,四位数 $1997$ 的数字和为 $1+9+9+7=26$,$3$ 个三位数在相加过程中数字和少了 $44-26=18$,说明有两次进位(因为进位过程是把 $10$ 写成数字 $1$ 向前进位,因此数字和相当于减少 $9$),因此我们可以让加数个位数字和为 $17$,十位数字和为 $8$,百位数字和为 $19$,可以尝试 $17=8+7+2$,$8=0+3+5$,$19=4+6+9$,因此有 $408+637+952=1997$(答案不唯一)。
思路:用所有数字之和与结果数字和之差判断进位次数,再据此把数字按数位分组凑出满足进位的三个三位数。
20. 将 $1\sim 12$ 这 $12$ 个自然数分别填入到下图的方框中,每个数只出现 $1$ 次,如果每个等式都成立,那么 $A\times B\times C\times D$ 乘积______。
figure
一个 $4\times 3$ 格的纵横算式表,含带框的字母 $A$、$B$、$C$、$D$ 和空方框,各行各列由 $+$、$-$、$\times$、$\div$ 连接,行末为 $=2$、$=0$、$=0$、$=8$,列底为 $=1$、$=2$、$=6$。
数字谜表格填数逻辑推理
答案
$1400$
解题步骤
观察第三列的算式 $\square\div\square-\boxed{C}\div\square=6$,则此列第一个除法算式的商必须大于 $6$,而该式的被除数最大为 $12$,所以该式的除数只能是 $1$。
再观察第三行的算式 $\square-\square\times\boxed{C}=0$,其中被减数最大为 $12$,而后面的乘法算式中较小的数至少为 $2$,所以 $C$ 最大为 $6$;又因为第三列的第二个除法算式结果一定为整数,所以 $C$ 只能是 $4$ 或 $6$。
若 $C$ 处填 $6$,则第三行的算式只能是 $12-2\times 6=0$,第三列的算式只能为 $8\div 1-6\div 3=6$,再观察第四行的算式,$\boxed{D}+\square\div 3=8$,其中的除法算式被除数只能是 $9$,所以该式为 $5+9\div 3=8$,此时第一行的括号中的两个数之和为 $16$,但已经无法满足($16=4+12$
$=5+11$
$=6+10$
$=7+9$,均已有数使用过),故 $C$ 只能填 $4$,第四列的算式为 $8\div 1-4\div 2=6$,第三行的算式为 $12-3\times 4=0$,此时第四行的算式为 $\boxed{D}+\square\div 2=8$,其中的被除数可以为 $6$ 或 $10$。若为 $10$,则 $D$ 为 $3$,重复,故被除数只能为 $6$,第四行的算式为 $5+6\div 2=8$,此时第一行括号中的两个数只能是 $7+9=16$,则第二行的算式只能为 $11-10-1=0$,再由第一列和第二列的算式可以判断出第一列为 $7+11-12-5=1$,第二列为 $9-10-3+6=2$,即 $A=7$,$B=10$,$C=4$,$D=5$,故 $A\times B\times C\times D=7\times 10\times 4\times 5$
$=1400$。
思路:利用各行各列等式的取值约束与整数、不重复条件逐步缩小 $C$、$D$ 等关键格的取值,最终唯一确定 $A、B、C、D$ 后求乘积。

第20讲 竖式数字谜

竖式数字谜概述:在加、减、乘、除竖式中用汉字、字母或方框代替部分数字,根据相同符号代表相同数字、不同符号代表不同数字的规则把竖式还原。
加法竖式数字谜:从个位开始逐位分析各列数字之和及其向前的进位,依次确定每个未知数字。
减法竖式数字谜:利用减法各位是否需要借位的关系,从结果反推被减数、减数中的未知数字。
乘法竖式数字谜:结合乘数个位、部分积的位数与个位数字以及进位关系,确定被乘数、乘数及各部分积。
除法竖式数字谜:根据商各位与除数相乘所得部分积的位数及余数情况,逐位还原被除数、除数和商,常用‘除数=(被除数-余数)÷商’。
进位与借位分析:通过判断每一列是否进位或借位来缩小未知数字的取值范围,是竖式数字谜的核心推理手段。
最值与凑数:在满足竖式成立的前提下,合理分配各位数字使所求多位数取得最大或最小值。
整除与特殊数性质:利用如 999999 的因数、循环节等特殊数的整除性质快速确定除数或商。
1. 下面算式中每个汉字各代表什么数字,算式才能成立. $$\begin{array}{r} 奥\ 运\ 年\\ 奥\ 运\ 年\\ 奥\ 运\ 年\\ +\ 奥\ 运\ 年\\ \hline 2\ 0\ 0\ 8 \end{array}$$ 奥 = ________,运 = ________,年 = ________.
竖式数字谜加法竖式进位分析
答案
奥=5,运=0,年=2
解题步骤
四个三位数“奥运年”相加得 $2008$,即 $4\times\overline{奥运年}=2008$,所以 $\overline{奥运年}=2008\div4$
$=502$.因此奥 $=5$,运 $=0$,年 $=2$.
思路:把四个相同三位数相加转化为乘法,用 $2008\div4$ 反求出这个三位数,再读出各汉字代表的数字。
2. 在下边的算式中,“三”“好”“学”“生”四个汉字代表着一个阿拉伯数字.其中“三”代表________,“好”代表________,“学”代表________,“生”代表________. $$\begin{array}{r} 学\ 生\\ 好\ 学\ 生\\ +\ 三\ 好\ 学\ 生\\ \hline 1\ 9\ 8\ 9 \end{array}$$
竖式数字谜加法竖式个位与进位推理
答案
三=1,好=4,学=6,生=3
解题步骤
从竖式加法的个位数字考虑,“生”自身相加 $3$ 倍后个位是 $9$,所以“生”代表 $3$;由“学”自身相加 $3$ 倍后个位为 $8$,得“学”代表 $6$;进而推得“好”代表 $4$,“三”代表 $1$.
思路:逐位从个位向高位分析三次相加产生的个位数字与进位,依次确定每个汉字。
3. 在下面的加法算式中,每个字母代表一个数字,相同的字母代表相同的数字,不同的字母代表不同的数字,那么 $EFFC$ 代表的四位数是________. $$\begin{array}{r} A\ B\\ +\ C\ A\ D\\ \hline E\ F\ F\ C \end{array}$$
竖式数字谜加法竖式字母代数
答案
1009
解题步骤
观察算式的特点,突破口在首位,可知道 $C=9$,$E=1$,$F=0$,从而 $\overline{EFFC}$ 代表的四位数是 $1009$.
思路:由两数相加得到四位数判断首位进位关系,先定出 E、F,再结合个位确定 C,得到结果。
4. 下面竖式中,“学习科到XES”的每一个汉字表示 $0\sim9$ 这 $10$ 个数字中的一个,相同的汉字表示相同的数字,不同的汉字表示不同的数字,三位数“XES”的最小值是________. $$\begin{array}{r} 学\ 习\ 科\ 到\\ -\ 2\ 0\ 1\ 1\\ \hline 学\ 而\ 思 \end{array}$$
竖式数字谜减法竖式最值分析
答案
294
解题步骤
百位不需要从千位借位,所以“学”=$2$,那么要想“XES”最小为 $3$,且千位要从百位借位,那么科 $=0$ 或 $1$,尝试得最小为 $2305-2011=294$.
思路:由减法结果仍是三位数确定“学”,再让“XES”尽量小并安排借位,试算得到最小值。
5. 下面两个算式中,相同的字母代表相同的数字,不同的字母代表不同的数字.那么 $A+B+C+D+E+F+G=$________. $$\begin{array}{r} A\ B\ C\ D\\ +\ \ \ E\ F\ G\\ \hline 2\ 0\ 0\ 7 \end{array} \qquad \begin{array}{r} D\ C\ B\ A\\ +\ \ \ G\ F\ E\\ \hline 9\ 3\ 8\ 7 \end{array}$$
竖式数字谜加法竖式整体求和
答案
36
解题步骤
左面算式可知 $A=1$,从右面算式可得 $E=6$;如此继续下去,考虑到进位,可依次得到 $B=3$,$F=5$,$C=4$,$G=0$,$D=8$,所以 $1+3+4+8+6+5+9=36$.
思路:联立两个竖式,结合首位进位先定 A、E,再逐位推出其余字母,最后求和。
6. 在下面算式的空格处,填上适当的数使得竖式成立,则竖式的积是________.(如图所示,一个两位数 $3\square$ 与一位数 $7$ 相乘,积为 $\square 3\square 5$)
figure
两位数乘一位数的竖式:被乘数是“3□□”,乘数为 7,横线下方乘积为“□ 3 □ 5”,其中带框处为待填数字。
竖式数字谜乘法竖式填空求积
答案
2345
解题步骤
如图所示,三位数乘数个位和乘积的个位分别是 $5$ 和 $2$ 可以最先确定.然后根据所确定的数再用三位数乘法,逐渐得到积三位数被乘数的个位是 $3$ 最后通过计算得到乘积的十位是 $4$.因此,竖式的积是 $2345$.
思路:先由乘数个位与积的个位确定关键数字,再做乘法逐位推出其余空格,算出乘积。
7. 在下面的算式中,不同的汉字代表不同的数字,则其中“太好了”等于________. $$\begin{array}{r} 好\ 好\\ \times\ \ \ \ \ 好\\ \hline 太\ 好\ 了 \end{array}$$
竖式数字谜乘法竖式试值法
答案
891
解题步骤
“好”$\times$“好”是一个三位数,则“好”必须大于 $3$.通过试算,“好”$=9$,$99\times9=891$,因此“太好了”$=891$.
思路:由两位数乘一位数得三位数限定“好”的取值范围,再试算验证得到结果。
8. 数学大师陈省身先生生于 $1911$ 年,有人用陈省身先生的名字组成了下面的算式,算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,那么“陈”+“省”+“身”=________. $$\begin{array}{r} 陈\ 省\ 身\\ 陈\ 省\ 身\\ +\ \ \ 省\ 身\\ \hline 1\ 9\ 1\ 1 \end{array}$$
竖式数字谜加法竖式逐位进位推理
答案
19
解题步骤
“身”乘以 $3$ 的个位是 $1$,所以“身”=$7$,进位 $2$;“省”乘以 $3$ 再加 $2$ 的个位是 $1$,所以“省”=$3$,进位 $1$;“陈”乘以 $2$ 加 $1$ 为 $19$,“陈”为 $9$,所以“陈”+“省”+“身”=$9+3+7=19$.
思路:从个位起逐位分析相加的个位数字和进位,依次定出身、省、陈再求和。
9. 下列算式中,$a,b,c,d$ 分别代表 $0\sim9$ 的某个数,相同的字母代表相同的数字,不同的字母代表不同的数字,如果 $\overline{abcd}$ 代表四位数,那么 $\overline{abc}$ 代表三位数,$\overline{ab}$ 代表两位数,$a$ 代表一位数.那么 $\overline{abcd}$ 代表的数是多少? $$\begin{array}{r} a\\ a\ b\\ a\ b\ c\\ +\ a\ b\ c\ d\\ \hline 2\ 0\ 0\ 2 \end{array}$$
竖式数字谜加法竖式逐位推理
答案
1803
解题步骤
从首位开始依次向后推理,由于首位千位的之和必然发生进位,所以 $a=1$,而十位到百位之间也必定发生进位.则 $b=8$ 或者 $b=7$,但 $b=8$ 时,$c=0$,此时 $d=3$,所以 $\overline{abcd}$ 代表的数是 $1803$;当 $b=7$ 时,要求十位向百位进位 $3$,即 $1+7+9+d=32$,此时 $d=15$,显然不成立.
思路:从最高位的进位关系确定 a,再讨论 b 的取值,结合各位进位推出 c、d,得到四位数。
10. 如下图所示,相同的汉字代表相同的数字,不同的汉字代表不同的数字,“美妙数学花园”代表的 $6$ 位数最小为________. $$\begin{array}{r} 2\ 0\ 0\ 7\\ 美\ 妙\\ 数\ 学\\ +\ \ \ 花\ 园\\ \hline 好\ 好\ 好\ 好 \end{array}$$
竖式数字谜加法竖式最值与凑数
答案
348596
解题步骤
显然“好”为 $2$,要使算式成立则必有(美+妙+花)$\geq20$.要使“美妙数学花园”代表的 $6$ 位数最小,则美+数+花 $=3+8+4$
$=9$,那么妙+学+园 $=15-4+5+6$,即“美妙数学花园”代表的 $6$ 位数最小为 $348596$.
思路:先由四位和确定“好”,再在和的约束下分配各位使六位数从高位起尽量小,得到最小值。
11. 在下面的空格中填上适当的数.(如图,一个两位数去除 $20047$,商为 $742$,竖式中部分数位为空格待填)
figure
除法竖式:被除数为 20047,商为 742,除数是“□□”(两位数),竖式中各步的减数与余数均为待填的方框,最后余数为“13”。
竖式数字谜除法竖式填空补全
答案
见分析(除数为 $27$,余数 $13$)
解题步骤
除数 $=(20047-13)\div742$
$=27$,把除法算式补充完整即可,如上图.
思路:用被除数减去余数再除以商求出除数,然后按除法竖式逐步还原各空格数字。
12. 下图所示的除法竖式中,不同的字母表示不同的数字.除法竖式的商是________.(如图,$\overline{ADBHEG}$ 除以 $G$ 得 $999999$)
figure
除法竖式:被除数为六位数 999999,除数为 G,商为“ADBHEG”,竖式各步减数依次为 G、B9、BH、A9、AD、E9、EF、C9、CE、D9、DI,最后余数为 0。
竖式数字谜除法竖式整除与循环
答案
142857
解题步骤
由于 $999999$ 只能被一位数中的 $1,3,7,9$ 整除,但 $999999$ 除以 $1,3,9$ 后所得的商都是各位数字相同的数,所以这里只能是 $7$,商为 $999999\div7=142857$.
思路:利用 $999999$ 的因数及商各位互不相同的条件确定除数为 7,从而算出商。
13. 下边乘法算式中的“来参加数学邀请赛”八个字,各代表一个不同的数字,其中“赛”代表________,“来”代表________,“参”代表________,“加”代表________,“数”代表________,“学”代表________,“邀”代表________,“请”代表________. $$\begin{array}{r} 来\ 参\ 加\ 数\ 学\ 邀\ 请\ 赛\\ \times\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 赛\\ \hline 赛\ 来\ 参\ 加\ 数\ 学\ 邀\ 请\ 赛 \end{array}$$
竖式数字谜乘法竖式循环节与整除
答案
赛=9,来=1,参=2,加=3,数=4,学=5,邀=6,请=7
解题步骤
由 $\overline{赛}=9$,根据“赛”$=9$,推出“来”=$1$,乘积是 $111111111\div9=12345679$.
思路:利用乘以“赛”后数字发生整体循环移位的特点定出“赛”=9,再由 $111111111\div9$ 还原各字母。
14. 下面算式由 $1\sim9$ 中的 $8$ 个数字组成,相同的汉字表示相同的数,不同的汉字表示不同的数.那么“数学解题”与“能力”的差的最小值是________. $$\begin{array}{r} 数\ 学\ 解\ 题\\ 能\ 力\\ +\ \ \ 展\ 示\\ \hline 2\ 0\ 1\ 0 \end{array}$$
竖式数字谜加法竖式最值分析
答案
1747
解题步骤
方法一:为了让“数学解题”与“能力”的差最小,应该让“数学解题”尽量小,也就是让“数学”就尽可能小,其中较大的应是“能力”.那么“数学解题”最小可以取一千八百左右。当“能力”取最大值时,可让“数学解题”=“力”+“示”,那么“数学解题”最小可以取 $1801$,“能力”最大可以取 $95$,此时差为 $1801-95=1706$;为了让“数学解题”与“能力”的差最小,“数学解题”取最小、“能力”取最大,那么可以推出“数学解题”=$1842$,“能力”=$95$,此时差为 $1842-95=1747$.
思路:在算式约束下让被减数尽量小、减数尽量大,结合进位关系搜索出差的最小值。
15. 下面这个乘式中,$\overline{PQRS}$ 是一个四位数,且 $P$、$Q$、$R$ 及 $S$ 分别为不同的数码.则四位数 $\overline{PQRS}=$________. $$\begin{array}{r} P\ Q\ R\ S\\ \times\ \ \ \ \ \ \ \ \ 9\\ \hline S\ R\ Q\ P \end{array}$$
竖式数字谜乘法竖式数字反转
答案
1089
解题步骤
根据乘积 $P=1$,否则乘积有五位数;则 $S=9$,又因为 $Q\times9$ 不进位,且 $P$、$Q$、$R$ 及 $S$ 分别为不同的数字,则 $Q=0$,那么 $R\times9$ 的个位数字是 $10-S=2$,所以 $R=8$,因此此四位数为 $\overline{PQRS}=1089$.
思路:由乘积不超过四位定 P、S,再由不进位条件定 Q,逐位推出 R,得到 1089。
16. 小明做一个乘法算式,列竖式如下图所示,则正确的得数是________.(如图为两位数乘三位数的乘法竖式,多数数位被遮成方框,仅可见最终结果中的一个数字 $7$)
figure
两位数乘三位数的乘法竖式:被乘数与乘数及两个部分积均为待填方框,横线下方最终乘积形如“□□7□□”,其中第三位为 7。
竖式数字谜乘法竖式位值还原
答案
10791
解题步骤
如图,用字母表示竖式中的各个数字,则显然 $d=0$,$i=9$,$k=1$,$l=0$,而且 $f+j=17$,这表明 $f=9$,$j=9$ 或者 $f=9$,$j=9$.但事实上,因为 $f$ 是 $\overline{ab}\times c$ 所得结果的百位数字,因此不可能等于 $9$,这样只有 $f=9$,$j=9$,$\overline{ij}=99$.考虑到 $\overline{ab}\times e$、$\overline{ab}\times c$ 的结果可知中有 $\overline{ab}=109$,$\overline{cde}$ 的结果是 $109$,正确的得数为 $10791$.
思路:用字母标注竖式各位,根据末两位与部分积的位值关系逐步定出被乘数和乘数,还原乘积。
17. 已知下面的除法算式,那么除数是________,被除数是________.(如图为一道除法竖式,被除数、除数及各步均用 $*$ 表示未知数字,仅商中第二位为 $8$、末位为 $7$,最后余数为 $0$)
figure
除法竖式:除数为两位数“* *”,被除数为六位数“* * * * * *”,商为“* 8 * 7”,竖式中各步减数与余数均以 * 表示,最后余数为 0。
竖式数字谜除法竖式位值推理
答案
除数 12;被除数 117684
解题步骤
根据除法竖式错位情况可以知道商的十位数字是 $0$;因为除以 $8$ 是一个两位数,除数乘以商的千位是一个三位数,可知商的千位数字是 $9$,并且除数只能等于 $12$,因此被除数是 $9807\times12=117684$.
思路:由竖式各步的位数关系定出商中的 0 与千位数字,进而求出除数,再乘商得被除数。
18. 在 $\square$ 中填入数字,完成下列的计算,则商是________.(如图为一道除法竖式,被除数、除数、商及各步多数数位为方框,已知部分数字 $1$、$2$、$5$、$3$、$4$)
figure
除法竖式:除数为三位数“□□□”,被除数为五位数“□□□□□”,商为三位数“□□□”,竖式各步减数与余数大多为方框,已知第一步减数中含“1 □ □”、第二步含“□□□2”,下一行减数为“5 3 4”,最后余数为 0。
竖式数字谜除法竖式位值推理
答案
193
解题步骤
根据商的百位数字与除数相乘结果百位数字都是 $1$,所以商和除数的百位数字都是 $1$;根据商的十位数字与除数相乘的积的个位数字是 $1$,所以 $534=178\times3$,所以商的十位数字是 $3$;又因为商的十位数乘 $178$ 的积的个位数是 $2$,所以商的十位数字只能是 $9$ 或 $4$,但 $4\times178=712$ 不是四位数,所以商只能是 $193$.
思路:利用各部分积已知数字逐步确定除数与商的每一位,验证后得到商是 193。

第21讲 图形填数

数字金字塔填数:在金字塔(数塔)图形中,上层每个数等于其下方相邻两数之和,常用于求顶端的最值或逆推未知数。
图形等和分块:将一组数填入或划分到几何图形(方格、王字、圆圈等)中,使每行、每列或每块所填数之和相等。
行列和与符号求值:图形中给出各行各列的和,利用所有行之和等于所有列之和,或列方程结合和差问题求出代表数字的符号。
重叠区域计数:借助三角形、圆、正方形等图形两两重叠的区域,分析各部分数的和与连续数列的关系来求值。
相交圆中的填数规律:多个圆相交呈花瓣或品字形,利用相交区域与相邻区域和的规律(如平均数关系、每圆和相等)求未知数。
数独类约束构造:在六角星、九宫格等网格中按照每行、每列、每区域数字至多出现一次的限制,通过排除法逐格确定填数。
1. 如果将下图分成四块,每块上的数的和都相等,那么每块的和是________。
figure
一个由小方格拼成的阶梯状图形,共四行。第一行两格分别为 9、4;第二行两格分别为 12、5;第三行四格分别为 6、11、9、14;第四行四格分别为 9、10、8、3。
图形填数整数加减运算平均分思想
答案
25
解题步骤
根据题目给的数计算所有数的和为:$9+4+12+5+6+11+9+14+9+10+8+3=100$,分成四块,每块的和为:$100\div4=25$,所以 $9+4+12=25$,$5+11+9=25$,$6+9+10=25$,$8+3+14=25$,具体分法如下图。
思路:先求出所有数字的总和,再除以4得到每块应有的和,最后据此把相邻数字划分成四组。
2. 将 $0$、$1$、$2$、$3$、$4$、$5$ 任意填入下图中最下面一行(每个数出现一次)的 $6$ 个空格中,使其他每个方格中的数等于下一行与它相邻的两个数的和。最上面的一个数的最大值是________,最小值是________。
figure
一个数字金字塔,共6行方格:最下面一行有6个方格,往上每行依次减少一格,最上面一行只有1个方格。每个方格中的数等于它正下方相邻两个方格中数的和。
数字金字塔加权求和极值的构造
答案
最大值 $116$,最小值 $44$。
解题步骤
要使最上面的一个数最大,则必使 $0$、$1$、$2$、$3$、$4$、$5$ 数字中大数尽可能多次相加,即将大数尽可能放在中间位置,如下图所示(顶端为 $116$):第六行 $0,5,3,4,2,1$。
要使最上面的一个数最小,则必使 $0$、$1$、$2$、$3$、$4$、$5$ 数字中小数尽可能多次相加,即将小数尽可能放在中间位置,如下图所示(顶端为 $44$):第六行 $5,3,0,1,2,4$。
思路:金字塔顶端等于底行各数的加权和,越靠中间的数被累加的次数越多,故求最大值把大数放中间、求最小值把小数放中间。
3. $2010$ 年是虎年,请把 $1\sim11$ 这 $11$ 个数不重复地填入虎额上的“王”字中,使三行、一列的和都等于 $18$。
figure
一个“王”字形的方格图:上、中、下三条横排各有 3 个方格,三条横排由中间一列竖直方格相连,整体呈“王”字,共 11 个方格。
图形填数幻和构造数字不重复填数
答案
三种不同的答案(如下三组):
第一组:上行 $8,1,9$;中行 $6,2,10$;下行 $4,3,11$。
第二组:上行 $6,1,11$;中行 $7,2,9$;下行 $5,3,10$。
第三组:上行 $7,1,10$;中行 $4,2,12$?(见原书图,共给出三种不同填法)。
解题步骤
三个交叉点数的和是 $4\times18-(1+2+\cdots+11)=6$,只能是 $6=1+2+3$。剩下通过整数分拆即可得到(如上图所示)三种不同的答案。
思路:先利用三行一列的总和等于四个18减去全部数字之和,求出三个公共交点数之和为6,确定中间一列的交点数,再分拆填其余数。
4. 下图所示图形中字母代表 $5$ 个连续的数(不按顺序)。加起来的结果:三角形中的数 $=53$,圆形中的数 $=79$,正方形中的数 $=50$,五个数的总和 $=130$。那么 $A=$ ________,$B=$ ________,$C=$ ________,$D=$ ________,$E=$ ________。
figure
一个三角形、一个圆形、一个正方形两两部分重叠地横向排列。三角形内标 $A$,三角形与圆的重叠处标 $B$,圆内标 $C$,圆与正方形的重叠处标 $D$,正方形内标 $E$。
重叠区域计数连续数列和差关系列方程
答案
$A=25$,$B=28$,$C=27$,$D=24$,$E=26$。
解题步骤
五个连续的数的和是 $130$,那么中间数一定是 $130\div5=26$,所以这五个数为 $24,25,26,27,28$。根据题意:$A+B=53$,$B+C+D=79$,$D+E=50$。把第一个算式和第三个算式相加可以得到 $A+B+D+E=103$,所以 $C=27$,再看第三个算式,只有 $24+26=50$,结合第二个算式可以确定 $D=24$,$E=26$,$B=28$,由第一个算式可以知道 $A=25$。
思路:由五个连续数之和定出中间数从而确定这五个数,再用各区域和的关系列式,逐步解出每个字母对应的值。
5. 请在下图所示 $4\times4$ 的正方形的每个格子中填入 $1$ 或 $2$ 或 $3$,使得每个 $2\times2$ 的正方形中所填 $4$ 个数的和各不相同。
figure
一个 $4\times4$ 的空白方格表,需要在每个格子中填入 $1$、$2$ 或 $3$。
图形填数构造法2×2子方格之和的取值范围
答案
答案不唯一,一例如(见下图)。
解题步骤
格子中填入 $1$ 或 $2$ 或 $3$,每个 $2\times2$ 正方形中所填 $4$ 个数的和最小为 $4$,最大为 $12$,共有 $9$ 个不同的值。图中刚好有 $9$ 个 $2\times2$ 正方形,经构造可填出。
思路:每个2×2方格四数之和的取值范围是4到12共9个值,恰好对应图中9个2×2子方格,通过构造让它们各不相同。
6. 下图中,从第二层(从下往上数)起,每个方框中的数都等于它下方两个方框中所填数的和。最上面的方框中填的数是________。
figure
一个数字金字塔,共4行方框:最上面一行1个,往下依次为2个、3个、4个。已知第三行左起第二个为 $885$,第三行右起第一个的下一框为 $670$(位于第二行右端),最下面一行第一个为 $262$、第三个为 $283$。每框中的数等于其下方两框之和。
数字金字塔逆向推理整数加减运算
答案
2008
解题步骤
设最下面一行四个方框从左到右为 $262$、$①$、$283$、$②$,第二行三框为 $③$、$④$、$670$,第三行两框为 $885$、$⑤$,顶端为 $⑥$。由 $670=283+②$,且 $885$、$670$ 等关系可逐步逆推。具体:$885=262+①+①$ 得 $①=283$;$③=262+①$;$④=①+283$;$⑤=885+④$;最终顶端 $⑥=885+1123$
$=2008$。
思路:利用相邻方框之和的关系,从已知数逐步逆推出各空框中的数,最终累加得到顶端方框的数。
7. 下图中的数是按一定规则排列的。求 $A$、$B$、$C$ 的值。
figure
五个圆两两相交呈花瓣状排列,各圆相交与非相交区域内填有数字:上方两圆中分别为 $17$、$31$,其重叠处为 $A$;左右两侧分别为 $29$、$19$,左下与右下圆中为 $B$、$7$;下方中央为 $C$、$37$,最下方为 $67$。
图形规律相交区域与平均数找规律填数
答案
$A=24$,$B=41$,$C=54$。
解题步骤
观察可发现规律:两个圆交叉部分为两个圆独立两部分的和的平均数。则 $A=(31+17)\div2$
$=24$;$B=29\times2-17$
$=58-17$
$=41$;$C=(41+67)\div2$
$=54$。
思路:找出相交区域的数等于相邻两区域数之和的一半这一规律,依次求出 A、B、C。
8. $\triangle$、$\square$、$\diamond$、$\bigstar$、$\bigcirc$ 各代表一个数字,图中所标数为各行、各列数字之和,请根据下图中的数的关系求出“?”处是几。
figure
一个阶梯状方格图,行的右侧标有行和、列的下方标有列和。第一行(和 $5$)一格为 $\bigstar$;第二行(和 $7$)两格为 $\bigcirc$、$\diamond$;第三行(和 $14$)三格为 $\triangle$、$\square$、$\triangle$;第四行(和 $17$)四格为 $\bigstar$、$\bigcirc$、$\diamond$、$\bigstar$。列和依次为 $19$、$?$、$10$、$5$。
图形填数行列和代数符号求值
答案
9
解题步骤
方法一:根据所有行之和等于所有列之和,可知“?”处所填的数为 $(5+7+14+17)-(19+10+5)=9$。
方法二:根据第一行,$\bigstar=5$。根据第一列和第四行,$\bigstar+\bigcirc+\triangle+\bigstar=19$,$\bigstar+\bigcirc+\diamond+\bigstar=17$,可以知道 $\triangle-\diamond=19-17$
$=2$。
根据第三列可得 $\triangle+\diamond=10$。根据和差问题得出:$\triangle=(2+10)\div2$
$=6$,$\diamond=10-6$
$=4$。从而得出 $\bigcirc=3$,再由 $\triangle+\square+\triangle=14$ 知 $\square=2$。因此 $\diamond+\square+\bigcirc=4+2+3$
$=9$。
思路:利用所有行的和等于所有列的和直接求“?”,或通过行列方程结合和差问题逐个解出各符号代表的数字。
9. 如下图所示,$a$、$b$、$c$、$d$、$e$、$f$、$g$、$h$、$i$、$j$ 表示 $10$ 个各不相同的数,表中的数为所在行与列对应字母的差,例如“$b-h=6$”。图中“九宫格”中九个数的和是________。
figure
一个 $6\times6$ 的表格,第一行表头为列标 $a,b,c,d,e$,第一列表头为行标 $f,g,h,i,j$,表中的数为所在行字母与列字母之差。已知 $f$ 行 $a$ 列为 $5$、$f$ 行 $b$ 列为 $4$;$g$ 行 $c$ 列为 $4$;$h$ 行 $b$ 列为 $6$;$i$ 行 $d$ 列为 $5$。其中 $b,c,d$ 列与 $g,h,i$ 行围成的 $3\times3$ 区域为粗框“九宫格”。
图形填数差表九宫格求和
答案
45
解题步骤
“九宫格”中九个数的和为:
$(b-g)+6+(b-i)+4+(c-h)+(c-i)+(d-g)+(d-h)+5$
$=2b+2c+2d-2g-2h-2i+15$
$=2(b+c+d)-2(g+h+i)+15$
$=2\times(6+4+5)+15$
$=45$。
思路:把九宫格中每个数表示为对应行列字母之差,整理后利用已知的差值代入求出九个数之和。
10. 用 $1$、$2$、$3$、$\cdots$、$13$ 这 $13$ 个数分别填在下图所示的 $3$ 个圆圈内,使同一个圆圈内任意两个数相减,所得的差不在这个圆圈内。现在已经把 $1$、$4$、$7$ 填在第一个圆圈内,$3$ 填在第三个圆圈内,请将其余 $9$ 个数填入。
figure
三个并排的圆圈。第一个圆圈内已填 $1$、$4$、$7$;第二个圆圈为空;第三个圆圈内已填 $3$。需把其余 $9$ 个数填入三个圆圈。
图形填数差不在集合内的构造分类讨论
答案
第一个圆圈:$1,4,7,13,10$;第二个圆圈:$6,5,8,9$;第三个圆圈:$3,2,11,12$。
解题步骤
第一步:由已知可推出 $6$ 只能填在中间的圆中;
第二步:由已经填的数可得到 $2,5,8,11$ 不能出现在第一个圆中,且 $(2,8)$ 和 $(5,11)$ 不能在第二个圆中或对应填,则 $2,5,8,11$ 能填在第三个圆中或对应放,各类种情况 $5,8$ 只能填第二,$2,11$ 填在第三。
第三步:判断其余几个数的位置关系,最终 $13$ 只能填在第一圆中,$9$ 只能填在第二圆中,$12$ 只能填在第三圆中,$10$ 填到第一圆中。
思路:先确定6的位置,再依据“同圆内任两数之差不在该圆内”的限制逐步排除并确定剩余各数应填入的圆圈。
11. 如下图所示,$4\times4$ 方格被分成了五块,请你在每格中填入 $1$、$2$、$3$、$4$ 中的一个,使得每行、每列的四个数各不相同,且每块上所填数的和都相等,则 $A$、$B$、$C$、$D$ 四处所填数字之和是________。
figure
一个 $4\times4$ 方格,用粗线分成五块。$A$ 在左上角格,$B$ 在右上角格,$C$ 在右下角格,$D$ 在左下角格。需在每格填 $1\sim4$,每行每列各数不同,且五块各自所填数之和相等。
图形填数拉丁方分块等和构造
答案
10
解题步骤
每块的和为 $(1+2+3+4)\times4\div5=8$。经试验,可得不止一种填法(见下图)。不论是哪一种填法,$4$ 个角上 $4$ 个数之和都是 $10$。
思路:先算出每块四数之和应为8,再按每行每列1~4不重复的拉丁方约束构造填法,得出四角之和为定值10。
12. 用数字 $1\sim9$ 填满下图空格,一个格子只能填入一个数字,每个数字在每一行、每一列(相连或不相连)及每个粗线围成的区域中至多出现一次。
figure
一个六角星(大卫星)形状的网格,由众多小三角形组成,部分小三角形内已预先填有数字(如 $4$、$9$、$1$、$7$、$5$、$6$、$8$、$3$ 等),其余空格需填入 $1\sim9$。
图形填数数独类约束构造填数
答案
见原书图(图 2 为完整填法)。
解题步骤
给图中空格标上字母如图(1),因为 $a,b,c,d$ 所在列已经出现 $8$,所以 $a,b,c,d$ 不等于 $8$,在这四个空格中数的粗黑线围成的区域中如果 $e=8$,那么 $g,f$ 不等于 $8$,而在 $i,j$ 所在的列中出现了数字 $8$,所以 $h,i,k$ 不等于 $8$,那么 $j=8$,之后用同样的方法可以得出结果如图(2)。
思路:利用每行、每列及每个粗线区域中数字至多出现一次的约束,从已有数字逐格排除,最终唯一确定每个空格的数字。
13. 如下图所示,“美妙的数学花园”这 $7$ 个字各代表 $1\sim7$ 的一个数,并且每个圆中 $4$ 个数的和都是 $15$。如果学比美大,美比园大,那么,园表示________。
figure
三个两两相交的圆呈品字形排列。圆内分别填有汉字“美、妙、数、的、学、花、园”:上方圆含“美、妙、的、数”等,左下圆含“学、妙、的、花”,右下圆含“数、的、花、园”,中央公共区为“的”。
图形填数重叠圆求和和值约束求值
答案
2
解题步骤
首先找出从 $1$ 到 $7$ 中各个数之和为 $15$ 的有以下四组:①$1,2,5,7$;②$2,3,4,6$;③$1,3,4,7$;④$1,3,5,6$。需要从其中选出 $3$ 组,其中每组都有相同的数。这三组都有同一个数,分析发现这三组为①、③、④。那么三组数为①、③、④时,其中①、③公有的是 $1,7$;①、④公有的是 $1,5$;③、④公有 $1,3$。它们的公有数都是 $1$。那么这三组数 $①、③、④$ 时即用同样方法也可分析出园 $=2$。
那么“妙、花、数”分别为 $3,7,5$。又因为学 $>$ 美,所以学 $=6$,美 $=4$,园 $=2$。
那么这三组数 $①、③、④$ 时即用同样方法也可分析出园 $=2$。
思路:先找出从1~7中四数之和为15的所有组合,选出有公共数的三组对应三个圆,再结合“学>美>园”的大小关系确定园所代表的数。

第22讲 统筹优化与操作

统筹优化:通过合理安排操作顺序或资源分配,使完成任务所需的时间、次数或代价最少,如煎鱼问题、烙饼问题、开环焊接等。
图形操作与变换:对图形进行平移、翻折、旋转、镜面对称等操作并分析变化结果,包括圆球移位、莫比乌斯带、镜中数字等。
奇偶性与不变量:在反复操作的过程中寻找保持不变的量(如奇偶性、染色格之差),用以判断目标状态能否达到。
剪拼与图形分割:将图形按格线剪开后重新拼成指定形状,或把图形分成形状相同、面积相等的若干部分,依据面积守恒求解。
枚举与构造:通过有序枚举所有可能情形或主动构造满足条件的方案来求解,常用于砝码称重、拼图、跳棋操作等问题。
数阵与平均数:在方格表中填数使行列之和或区域平均数满足给定条件,涉及和相等、平均数估计与构造。
递推与规律:从简单情形入手找出操作次数与结果之间的规律(如汉诺塔、折叠剪绳、连续划数),再推广到一般情形。
1. 如下图(1)所示,$10$ 个圆球在桌子上排成了一个三角形,为将它们摆放成图(2)所示的形状,最少需要移动 ______ 个圆球。
figure
图(1)是由10个圆球排成的等边三角形(4层:1、2、3、4个);图(2)是同样10个圆球排成的扁三角形(顶行4个、中行3个、再下2个、底1个),两图均标注“图(1)”“图(2)”。
统筹优化图形操作最少移动次数
答案
$3$
解题步骤
将图(1)的第四层左右两边的圆球移到第二层的左右两边,最后再将第一层的一个圆球移到底下,所以最少要移动 $3$ 个球。
思路:对比两个图形中位置相同(无需移动)的圆球,被改变位置的球即为需移动的数量,取最少方案。
2. 用一个平底锅煎鱼,每次只能煎 $2$ 条;煎一条鱼需要 $2$ 分钟(正反面各 $1$ 分钟)。如果要煎 $7$ 条鱼最少需要 ______ 分钟。
统筹优化煎饼(煎鱼)问题时间最省
答案
$7$
解题步骤
平底锅一次可煎两个面,$7$ 条鱼共 $2\times 7=14$(个)面,分 $14\div 2=7$(次)可煎完,$7\times 1=7$(分钟)。
思路:锅每分钟可同时处理 $2$ 个面,把鱼的所有面数除以每分钟能处理的面数即得最少时间。
3. 小翔要把 $32$ 张奖状贴到办公室的墙上。他用胶皮泥贴一张奖状需要 $2$ 分钟,涂好后至少要等待 $2$ 分钟才可以开始往墙上贴粘,但是若等待时间超过 $4$ 分钟,胶就会完全干掉而失去作用。如果小翔能贴一张奖状需要 $1$ 分钟时间。那么,小翔把奖状全部贴完最少需要 ______ 分钟。
统筹优化流水作业时间安排
答案
$96$
解题步骤
显然将于贴一张奖状前面言至少需要 $2+1=3$(分),所以 $32$ 张奖状至少需要 $32\times 3=96$(分)。具体方法是:第 $4$ 秒贴状奖状只用 $1$ 张,于是分钟涂第一张,再用 $2$ 分钟涂第二张,然后用 $1$ 分钟贴第一张,再用 $2$ 分钟涂第三张,然后用 $2$ 分钟涂第四张、第三分钟,第后分钟贴第二张,每用 $1$ 分钟贴。这样循环共用 $2+2+1+2+1+1=12$(分),而 $32$ 是 $4$ 的倍数,所以可用 $12\times 8=96$(分)贴完全部奖状。
思路:涂与贴可流水交替进行,每张奖状必须先涂(含等待)再贴,求出贴完一张的稳态用时再乘以张数即为最少时间。
4. 有 $1,2,4,5,7$ 克的砝码各一个,丢失了其中一个砝码,结果天平无法称出 $10$ 克的重量(砝码必须放在天平的一边),丢失的砝码是 ______ 克。 A.$1$\qquad B.$2$\qquad C.$4$\qquad D.$7$
枚举法砝码称重逻辑推理
答案
A
解题步骤
由于 $10=1+2+7$ ①,或 $10=1+4+5$ ②,所以凑成 $10$ 克的砝码组合只有两种:①称出 $10$ 克需用到 $1,2,7$;②称出 $10$ 克需用到 $1,4,5$。两式都含有 $1$,故只有丢失 $1$ 克时两种组合都无法实现,因此丢失的是 $1$ 克砝码,选 A。
思路:先列出能凑成 $10$ 克的所有砝码组合,丢失的砝码必须出现在每一种组合中,找出公共砝码即为答案。
5. 今天是 $12$ 月 $19$ 日,我们的爸边长为 $1$ 的阴影小方形组成的数字 $1,2,1,9$ 放在 $8\times 5$ 的大长方形中(见下图),将大长方形旋转 $180^{\circ}$ 后变成或读了“$6121$”。如果将这两个 $8\times 5$ 的长方形重叠放置,那么重叠的 $1\times 1$ 的阴影部件共有 ______ 个。
figure
两个 $8\times 5$ 方格大长方形,左边浅灰底由阴影方格组成数字“1219”,箭头指向右边深灰底(旋转180°后)由阴影组成“6121”。
旋转对称图形重叠枚举计数
答案
$30$
解题步骤
方法一:由于旋转 $180^{\circ}$ 时的图重合在一个点,因此或重合的就是关于中心对称的两个方格,画重叠的阴影就是关于中心对称的两个方格都是阴影。方法:寻找小中心对称且的图重合区在一个,这样方格都用“$\times$”标出,共 $30$ 个(见下图)。方法二:寻找中心对称的两个方格不全是阴影的,用“$\bigcirc$”表示,即重合的为 $5\times 8-10=30$(个)。
思路:将原图与旋转180°后的图叠放,逐格比对两图中均为阴影的格子,计数重叠的小方块个数。
6. 下图是由某个英文字母形状的纸片折叠 $1$ 次后形成的样子,请你说出是哪个英文字母,除了“$\mathrm{L}$”还有可能是 ______。
figure
一个由两块灰色平行四边形拼成的折角图形(形如折叠后的 L 形),开口处不规则。
翻折与对称图形还原空间想象
答案
$F$
解题步骤
折下来的部分可能刚好盖住了 $F$ 中的横线,所以还有可能是 $F$。
思路:将折叠后的图形展开,分析被折叠部分可能遮盖的笔画,推断原字母。
7. 下图是体操运动员小燕倒立时看到镜子中另一正常站立的运动员小杰的号码,则小杰的号码是 ______。
figure
用粗线条勾出的数字“2002”样式(电子数字风格),为镜中倒立所见。
镜面对称旋转数字识别
答案
$5006$
解题步骤
把纸反过来并倒放,从背面来看这个数即可得出答案。
思路:倒立看镜中像相当于把数字旋转180°,把图形上下翻转并左右镜像后读出真实号码。
8. 下面是三个柱子的汉诺塔问题。要求借助 $2$ 号杆把 $1$ 号杆子的三个珠子移动到 $3$ 号杆子上面而不改变珠子的上下顺序。 移动规则如下: (1)每次只能移动 $1$ 个珠子; (2)大珠子不能放到小珠子上面。 问:至少要移动多少次才能完成?
figure
三根标号为 1、2、3 的柱子(虚线竖杆),1 号柱上自下而上叠放由大到小的三个珠子(梯形片)。
汉诺塔递推最少移动次数
答案
$7$
解题步骤
根据规则,如果要移动底部珠子,必须先将上方两个珠子移到旁边,可得出以下最简方案(如图所示,逐步将珠子在三杆间移动)。如上图共用 $7$ 次。
思路:三个圆盘的汉诺塔需 $2^{3}-1=7$ 次,按照“先移上面两个、再移最大、最后还原”的递推方法操作。
9. 有一段长绳,把它对折八次,然后用剪刀沿折完后的中点全部剪断,请问剪完后,这条绳子共被分成几小段?
折叠剪绳乘方计数规律
答案
$257$
解题步骤
找规律。发现对叠一次,绳子总行数变为 $2$,从中间断一次后总行数变为 $2^{1}=4$,段数变为 $4+1=5$;折叠 $3$ 次后总行数变为 $2^{3}=8$,段数变为 $8+1=9$;依此推到对叠八次后总行数为 $2^{8}=256$,段数为 $16+1=257$,因此对折八次这条绳子共被分成 $2^{8}+1=257$(段)。
思路:对折 $n$ 次后绳子被叠成 $2^{n}$ 层,从中点剪断产生 $2^{n}$ 段,再加上首尾相连处的关系,最终段数为 $2^{n}+1$。
10. 有 $21$ 个完全相同的瓶子,其中 $7$ 个瓶内装满了果汁,另 $7$ 个瓶内只装有半瓶的果汁,还有 $7$ 个瓶子是空的。要求将这些瓶子分成三组,每组七瓶,使得每组中所有瓶内的果汁之总量都相同。请问在所有可能的分组方案中,在同一组中装有半瓶果汁的瓶子最多能有几个?
平均分配枚举法组合
答案
$5$ 个
解题步骤
根据题意有的果汁都得平均分成半瓶,那么共有 $21$ 个,平均每组可以分到 $7$ 个。在同一组中装有半瓶果汁的瓶子越多,那么其他剩用的半瓶越少。各用 $1$ 个,因此同一组中装有半瓶果汁的瓶子最多能有 $7-1-1=5$(个)。
思路:先把果汁折算成“半瓶”为单位求出每组应得总量,要使一组半瓶数最多,需让其余整瓶与空瓶尽量集中到该组,从而推出上限。
11. 取一张狭长的纸条,扭转半圈并把两端粘接在一起,形成下图所示的“缪比乌斯带”(缪比乌斯是一位著名的数学家)。请问:如果沿着这条带子的正中央剪开带子,纸带会变成什么样子呢?答 ______。(提示:两个分开的细纸环;两个细纸环,一个套住另一个;一个更长的细纸环或一条更长的纸条)
figure
莫比乌斯带的立体示意图,带面有沿中央的虚线,箭头标注“接口”指向扭接处。
莫比乌斯带拓扑动手操作
答案
一个更大的细纸环
解题步骤
这是一道著名问题,动手操作容易得出答案,得到的将是一个更大的细纸环。数学上虽有花这样一个最简单、实用,无用一面,只有一个面,难以模型一面。做成一面就只难单一个一面或两个一面,那么沿中央剪开后将得到一个更大的细纸环。
思路:莫比乌斯带只有一个面,沿正中央剪开后不会断成两条,而是变成一条比原带更长的纸环,亲手操作验证最直观。
12. 如下图所示,将两个任意大小的三角形部分重叠,它们的公共部分是由 $3$ 条线段组成的,那么经过你的摆放后,它们的公共部分的边数最大可能是多少?请画出示意图。
figure
两个大小不同的三角形互相交叠,重叠的公共部分形成一个多边形。
图形相交多边形边数计数
答案
$6$
解题步骤
交点越多,公共部分的边数越多,经查试可知公共部分最多由 $6$ 条边组成(见下图)。
思路:两个三角形相交时,每条边最多与对方两条边相交,使交点尽量多,公共部分可成为最多六边形。
13. 如下图所示,$17$ 根火柴棒拼成了图中的三位数“$369$”,请你移动两根火柴棒,组成一个新的三位数,这个新的三位数最大是 ______。
figure
由火柴棒(端点带圆点)拼成的电子数字三位数“369”。
火柴棒拼数枚举最大数
答案
$995$
解题步骤
要使三位数最大,应尽量使最高位最大,最高位最大是 $9$,而十位如果要移动一根火柴棒应可以变成 $9$,所以移动十位的一根火柴棒得到最高位 $9$,十位也变成 $9$,所以移动两根火柴可变成 $995$。
思路:为使新数最大,优先把高位的数字尽量改大,分析移动两根火柴能让哪几位变为 $9$,得到最大三位数。
14. 如下图所示,在 $3\times 3$ 的方格中,各有一个数,由一张或两张数字卡片组成,请你移动一张卡片,使每行每列三个数的和都相等,用箭头表示将哪一张卡片移动到哪里。
figure
$3\times3$ 方格,每格放有数字卡片:第一行 2、7、(1 7);第二行 (1 1)、(1 5)、(1 9);第三行 (1 3)、(2 3)、(1 9)。
数阵和相等卡片移动
答案
如分析图所示
解题步骤
如下图所示,把每行的和标出,可知需要把第三行的一张卡片移到第一行,使得这两行的和都变为 $45$,因此要把第一行和去分析,需要把第三列的和也分析。第一行第二列的 $7$ 移到第三列,使每行每列三个数的和均为 $45$,可知需要把这两行的和都分析后,把第三列处的 $19$ 移过来,第二行不动,第三行将其中第 $3$ 行的“$1$ $9$”中的“$1$”卡片移动到第 $1$ 行,把“$2$”卡片后面,组成 $21$ 即可(移动后各行和均为 $45$,各列和分别为 $26$、$45$、$55$)。
思路:先求出各行各列现有的和,找出需要补齐的差,将一张卡片从过多的位置移到不足的位置使各行各列和都相等。
15. 妈妈买了 $8$ 只月饼,按下图所示的方法放在盒内。 (1)小红吃掉了盒中的 $4$ 个月饼,使得外围的每横行、每竖列都剩下 $2$ 个,请在下图(1)中勾出小红吃掉哪几个月饼好?(在吃掉的月饼上打勾) (2)小红吃掉了盒中的 $3$ 个月饼,使得外围的每横行、每竖列都剩下 $2$ 个,请在下图(2)中勾出小红吃掉哪几个月饼好?(在吃掉的月饼上打勾) (3)小红吃掉了盒中的 $2$ 个月饼,使得外围的每横行、每竖列都剩下 $2$ 个,请在下图(3)中勾出小红吃掉哪几个月饼好?(在吃掉的月饼上打勾)
figure
三个相同的 $3\times3$ 方格盒(图1、图2、图3),外围8格各放一个月饼(圆点),中心格为空。
方阵填数边和相等枚举
答案
如分析图所示
解题步骤
(1)吃了 $4$ 个,则要 $8-4=4$ 个,要使每行每列均有 $2$ 个,$2\times 4=8$ 个,说明这 $4$ 个都需要重复计算,所以要吃掉角上的 $4$ 个。
(2)吃了 $3$ 个,每行每列均有 $2$ 个,$2\times 4=8$(个),说明其中有 $1$ 个要重复计算,所以可安排吃掉第一行第一列、第二行第三个和第三行第三个。
(3)吃了 $2$ 个,每行每列均有 $2$ 个,$2\times 4=8$(个),说明其中有 $2$ 个要重复计算,所以可安排吃掉一行的一个和第三行第三个。
思路:利用“每行每列剩2个”推出剩余月饼总数与重复利用的角位关系,按吃掉个数选取合适的对角或边角位置。
16. 国际象棋中“马”的走法(如左下图所示),位于 $\bigcirc$ 位置的“马”只能走到标有 $\times$ 的格中。在 $5\times 5$ 方格的国际象棋棋盘上(如右下图)放入四枚白马(用 $\bigcirc$ 表示)和四枚黑马(用 $\bullet$ 表示)。要求将四枚白马移至四枚黑马的位置,将四枚黑马与四枚白马移至四枚白马的位置,而且必须按照国际象棋的规则,棋子只能移动到空格中,每个格最多放一枚棋子,那么最少需要 ______ 步。
figure
左图为 $5\times5$ 方格示意马的走法:中心 $\bigcirc$ 周围8个可达格标 $\times$;右图为 $5\times5$ 棋盘,上方放4枚白马 $\bigcirc$、下方放4枚黑马 $\bullet$。
国际象棋马步路径优化最少步数
答案
$16$
解题步骤
每枚黑马走到白马的位置最少需 $2$ 步,每枚白马走到黑马的位置也最少需 $2$ 步。所以将四枚黑马和四枚白马互换位置,最少需 $2\times 8=16$(步)。
思路:分析单枚马在两组位置间互换所需的最少马步,再乘以需要互换的马的数量得到总步数。
17. 如下图所示,$8$ 个大小相同的正方形纸片依次放到桌面上,形成下面图形。如果按照自下而上的排放次序将这些正方形依次编号为 $1\sim 8$,那么,标有字母 $F$ 的正方形应该是 ______。
figure
由8张大小相同的正方形纸片部分重叠铺成的图形,各张分别标字母 A、B、C、D、E、F、G、H。
叠放次序遮挡关系逻辑推理
答案
$5$
解题步骤
由于 $B$ 的下半部分被遮盖,所以可以判断出 $E$ 必须在 $B$ 的上面,同理可判断出 $G$ 比 $F$ 后放,$C$ 比 $F$ 后放,$E$ 比 $F$ 后放;同理 $F$ 比 $G$ 后放,$A$ 比 $F$ 显然是最后放置的,所以这些纸片的放置顺序依次为 $B,E,H,G,F,C,A,D$,即 $F$ 的编号为 $5$。
思路:根据每张纸被遮盖的部位判断上下覆盖关系,理清谁压在谁上面,排出叠放先后顺序即得各自编号。
18. 如下图所示,编号为 $1\sim 4$ 的四块拼版都是由 $5$ 个 $1\times 1$ 的小正方形组成的。请你分别从中选出三块,拼成图(1)、图(2)两个 $4\times 4$ 的大正方形中缺一块 $1\times 1$ 小正方形后的图形(两个图形都各有由 $3$ 块不同的拼版拼成,不能多用或少用)。请分别在图(1)和图(2)上画出你的拼法(要求描线清晰),并标上所用的拼版的编号。(拼版正反面都可以用来拼搭)
figure
上方有4块五连方拼版(标1、2、3、4);下方为两个 $4\times4$ 虚线方格,图(1)右上角一格涂灰,图(2)中下部一格涂灰,表示缺口位置。
拼图五连方枚举尝试
答案
如分析图所示,答案不唯一
解题步骤
因为缺口处不规则,所以以缺口处为突破口,可以试验出上述的方案。
思路:以不规则的缺口位置作为突破口,逐一尝试三块五连方的拼法,凑满 $4\times4$ 减去缺口的图形。
19. 下图可沿格线分成三块,然后拼成一个正方形。请将第一块的方格都标上“$1$”,第二块的方格都标上“$2$”。
figure
一个由若干小方格组成的不规则阶梯形格子图(轮廓为台阶状),内部为虚线网格。
剪拼面积守恒图形分割
答案
如分析图所示
解题步骤
图中共有 $64$ 个方格,最终得到的正方形一定是 $8\times 8$ 的。上图的左边部分是规则的 $8\times 8$,所以以这部分保持不动,对右边不规则部分进行剪拼即可。
思路:先数出总方格数确定目标正方形边长,保留规则部分不动,把多出的不规则部分剪下补到缺口处。
20. 在左下表中,将有公共边的两格内的数同时加上 $1$ 或同时减去 $1$ 叫做一次操作。经过有限次操作后由左下表变为右下表,那么右下表中 $A$ 处的数是 ______。
figure
两个 $3\times3$ 数表:左表为 1 0 1 / 0 1 0 / 1 0 1,箭头指向右表 A 2010 2010 / 2010 2010 2010 / 2010 2010 2010。
奇偶不变量染色法操作问题
答案
$5$
解题步骤
方法一:(逐步操作推导)。
方法二:将表中的四角和中心五个位置染色,则可发现,每次操作中由于每次操作改变的是相邻的两格,每次染色格与非染色格之间的差始终保持不变,起始时差为 $5$,所以每次操作后差均为 $5$,所以操作后差还是 $5$,因此 $A$ 是 $5$。
思路:寻找操作下保持不变的量(染色格之和与非染色格之和的差),由初始差等于末状态差推出 $A$。
21. 有 $9$ 个一面为黑、一面为白的棋子,如左下图所示摆放。将同时翻转同一行或同一列的 $3$ 个棋子称为一次操作,试问能否经过若干次操作后使得棋子的摆放方式变为右下图?如果可以,请写出具体步骤;如果不能,请简要说明原因。
figure
两个 $3\times3$ 棋子阵:每格一枚棋子(圆),灰色表示黑面、白色表示白面,左图与右图黑白分布不同。
奇偶不变量翻转操作染色分析
答案
不能
解题步骤
在左图中,考虑左上方的 $2\times 2$ 区域 $4$ 个棋子,则每次操作时,这 $4$ 个棋子要么有两个被翻、要么没有被翻。即从黑白两种颜色看这 $4$ 个数都是偶数。但右图中左上方的 $2\times 2$ 区域 $4$ 个棋子中两种颜色个数都是奇数,不符合条件,所以以图无法变为右图。
思路:选取一个 $2\times2$ 子区域,发现每次操作改变其中棋子数的奇偶性保持不变,比较首末状态该区域的奇偶性即可判断不可能。
22. 下图(1)中编号为 $1$ 到 $4$ 的立体图形,分别是由 $3$ 个或 $4$ 个棱长为 $1$ 的小正方体组成的,请你制作出这 $4$ 个几何体,并将它们拼成如图(2)的立体图形。每个几何体必须只能用一次,可翻转拼搭。请在图(2)上用粗线条画出你的拼法,并标上每个几何体的编号。
figure
图(1)为四个由小正方体组成的立体块(标1、2、3、4);图(2)为一个较大的台阶状立体图形(虚线表示隐藏棱)。
立体拼搭空间想象几何体组合
答案
如分析图所示
解题步骤
如下图所示,在图(2)上用粗线条画出四个几何体的拼法并标号即可(拼法见分析图)。
思路:先确定大立体的总块数与各小块形状,从特征位置入手尝试摆放,用翻转把四块恰好填满目标立体。
23. 将下图所示图形拆成形状相同、面积相等的三部分,使每个部分中含有一个 $\bigcirc$,请将第一部分的六边形都标上“$1$”,第二部分的六边形都标上“$2$”。
figure
由若干正六边形拼成的不规则图形,其中有三个六边形内画有圆圈 $\bigcirc$。
图形分割面积均分形状全等
答案
如分析图所示
解题步骤
$21\div 3=7$,每部分由 $7$ 块拼成。注意左下角可知每一部分都会包含由四个正六边形组成的块,结合这个条件进行分割即可得出答案。
思路:先用总块数除以 $3$ 求出每部分块数,再以每个圆圈所在六边形为核心,按全等形状划出三块相同区域。
24. 如下图所示,现有 $5$ 段铁链,每段上有 $4$ 个封闭的铁环,现在要打开一些铁环,把这 $20$ 个铁环焊接成一个一环套一环的圆圈。如果每打开一个铁环需 $2$ 分钟,焊接上一个铁环要 $3$ 分钟。那么焊接这个圆圈,最少需要 ______(分钟)。 A.$14$\qquad B.$18$\qquad C.$20$\qquad D.$24$\qquad E.$25$
figure
左侧为 5 段各含 4 个圆环的竖直铁链;右侧为这些环焊成的一整个环形(圆圈)。
统筹优化开环焊接时间最省
答案
C
解题步骤
把两段铁链焊接在一起,既要打开一个,还要焊接上这个环,这就需要 $3+2=5$(分钟),可以把第一段上的铁链全部打开,利用打开的 $4$ 个铁环把其余四条连成一圈即可,这需 $5\times 4=20$(分钟),选 C。
思路:全部打开最短的一段($4$ 个环),用这些开环把其余四段首尾连成圈,使打开次数最少从而总时间最省。
25. 在 $8\times 8$ 表格的每格中各填入一个数(见下图),使得任何一个 $5\times 5$ 正方形中 $25$ 个数的平均数都大于 $3$,而整个 $8\times 8$ 表格中 $64$ 个数的平均数小于 $2$。
figure
一个空白的 $8\times8$ 方格表,供填数使用。
平均数构造法区域求和
答案
方案不唯一。例如中间四个为 $30$,其余均为 $0$
解题步骤
如上图所示,根据题意,任何一个 $5\times 5$ 正方形中应总和应该大于 $75$,而所有数的和要小于 $128$,其中两组影部分的正方形所在的 $5\times 5$ 的正方形里都存在,我们要使它们尽可能的大,同时让边角处尽可能的小,刚外面的 $60$ 块方格最小,外角为 $0$ 即所有都最大 $0$,则中间四个数的和应该达大于 $75$,即四个中间值数的和在 $75$ 到 $128$ 之间即可。如 $30+30+30+30$,那么填的方格里平均值可填 $0$。
思路:把数集中放在被所有 $5\times5$ 区域共同覆盖的中心区域,使局部平均大、整体平均小,构造满足两个平均数限制的填法。
26. 在纸上写着一列自然数 $1,2,\cdots,98,99$,一次操作是指将这列数中最前面的三个数划去,然后把这三个数的和写在数列的最后面。例如第一次操作后得到 $4,5,\cdots,98,99,6$;而第二次操作后得到 $7,8,\cdots,98,99,6,15$。这样不断进行下去,最后将只剩下一个数。最初的 $99$ 个数连同后面写下的数,纸上出现的所有数的总和是 ______。
操作问题总和不变等差数列求和
答案
$25128$
解题步骤
从简单的情况入手找规律。
(1)若把上写的数为 $1,2,3,\cdots,6$。
(2)若把上写的数 $1,2,3,\cdots,8,9$ 则操作四次后两轮变化,可由 $1,2,3,\cdots,7,8,9,6,15,24,45$。显然,当操作中数为 $3^{n}$ 个时,划了一次,写上了 $3^{n-1}$ 个,继续如此到下去,最终也只会 $3^{n}$ 个。当 $3^{n-1}$ 个数的和与下一个数和相等,即每操作一轮,增加一个原有数的和。$3^{4}=81$,$99-81=18$,先去掉 $18$ 个数,使数的个数变成 $81$,即原本的 $1\sim 27$ 个。划第 $2$ 轮变成 $9$ 个,接看划第 $3$ 轮变成 $3$ 个,最后划到剩 $4$ 组,变成 $1$ 个,此时由于操作了 $5$ 轮,所以原来变为原来的 $5$ 倍。那么所有数的总和是 $(1+2+3+\cdots+99)\times 5+(1+2+3+\cdots+27)=25128$。
思路:注意每次操作不改变所有出现数的总和与原数列之和的倍数关系,找出操作轮数与各阶段和的规律求出总和。
27. 在 $1\times 5$ 的方格表内有四个筹码,这些筹码一个面为白色另一个面为黑色。每一次操作可以任选一个筹码跳过一个、二个或三个筹码到空位上,但不可以不能直接走到空格中。被跳过的筹码都必须翻面,但跳的筹码不翻面。现欲经过六次的操作后,将下左图的情况变成下右图的情况。如果依次将跳过的筹码跳动前所在位置的号码记录下来,就可以得到一个六位数。请猜出可能完成任务的一个六位数。
figure
两排 $1\times5$ 方格(位置标 1~5):左排第1、2、3格为白圈,第5格为黑圆,箭头指向右排第1、2、3、4格为白圈,第5格空。
跳棋操作枚举搜索构造
答案
$152415$ 或 $251425$
解题步骤
根据题意,第一次筹码只能从 $1$ 到 $4$ 或从 $2$ 到 $4$。
(1)当第一次筹码从 $1$ 到 $4$ 时,如下图完成 $6$ 次操作有 $152415$(操作树图见分析)。
(2)当第一次筹码从 $2$ 到 $4$ 时,如下图完成 $6$ 次操作只有 $251425$(操作树图见分析)。
思路:按首步只有两种合法跳法分类,用枚举(操作树)搜索六步内达到目标状态的路径,记录每步跳过位置组成六位数。

第23讲 逻辑推理

假设法:在条件互相矛盾或真假不定时,先假设某个命题成立,再推导是否产生矛盾,从而确定真假。
真假话判断:已知若干人说话中真假数量,通过两两矛盾或排除法找出说真话或说假话的人。
条件排除与列表推理:把人物、属性、位置等信息列成表格或逐条排除不可能的情况,缩小范围得到唯一结论。
比较与传递推理:利用大小、轻重、名次等可传递的关系链,由若干两两比较推出整体顺序。
整除与奇偶性分析:结合得分、和的奇偶性或整除特征判断说法是否可能成立。
数阵与方格逻辑:在方格表或圆阵中按方向、相邻、求和相等等规则推断未知位置上的数字。
1. 美国前总统林肯说过:“最高明的骗子,可能在某个时刻欺骗所有人,也可能在某些时刻欺骗某些人,但不可能在所有时刻欺骗所有人。”如果林肯上述判定为真,则以下____为假。 A. 林肯可能在某个时刻受骗。 B. 林肯可能在所有时刻不受骗。 C. 骗子可能在某个时刻受骗。 D. 不存在某一时刻有人可能不受骗。 E. 存在某一时刻,有人可能不受骗。
真假话判断互否命题
答案
D
解题步骤
D 和 E 总对立的,所以一定有一对一对,根据原题意 E 是正确的,D 是错误的说。
思路:D 与 E 是一对互相否定的命题,其中必有一真一假;由林肯的话可知 E 成立,故 D 为假。
2. 妈妈说:我主张小王和小孙两人中至少提拔一人。 董事长:我不同意。 以下____最为准确地表达了董事长实际上同意的意思。 A. 小王和小孙两人都得提拔。 B. 小王和小孙两人都不提拔。 C. 小王和小孙两人中至多提拔一人。 D. 如果提拔小王,则不提拔小孙。 E. 如果不提拔小王,则提拔小孙。
否定命题逻辑等价转换
答案
B
解题步骤
总经理的意思是要么提拔小王,要么提拔小孙,要么两人都提拔,而董事长不同意以上三个提议,所以董事长的意思是都不提拔。
思路:“至少提拔一人”的否定是“一个也不提拔”,即两人都不提拔。
3. 12 月上旬,某北方城市的天气已经相当寒冷,湖面上的冰层也已经非常坚实。城市居民中爱好溜冰的人都希望到湖面上溜冰,但是溜冰场要等到 12 月中旬才会开放。为此,溜冰爱好者非常有意见。以下各项都可能是溜冰场管理人员所做出的解释,除了: A. 在 12 月上旬,由于时间仓促,溜冰场的开放工作还没有准备就绪。 B. 由于门票收费过低,上级领导又不同意提高门票收费,越多开场,越溜冰场的亏损就越大。 C. 此时溜冰具有一定的危险性。 D. 溜冰场每年都到 12 月中旬开放,这已形成习惯。 E. 12 月上旬溜冰场要安排比赛事。
排除法条件矛盾分析
答案
C
解题步骤
因为题目中提到天气相当寒冷,冰层已经非常坚实,所以 C 不能作为理由。
思路:其余各项都能解释为何推迟开放,唯有 C 与题中“冰层非常坚实”矛盾,不能成为理由。
4. 有 8 名小朋友,他们围成人头上戴着一顶红帽子或一顶蓝帽子。如果一名小朋友看到另外 3 名或 3 名以上的小朋友戴着红帽子,他就拿一个红气球,否则就拿一个蓝气球。结果这些小朋友中既有拿红气球的,也有拿蓝气球的,那么一共有____名小朋友戴红帽子。
假设法枚举推理
答案
3
解题步骤
有人拿红气球,说明至少有 3 名小朋友戴红帽子,但是如果超过 3 名小朋友友戴红帽子的话,每人都能看到 3 名或 3 名以上小朋友戴红帽子,就没有人拿蓝气球,所以只有 3 名小朋友友戴红帽子。
思路:拿红气球需看到至少 3 人戴红帽,拿蓝气球需看到不足 3 人戴红帽,两种情况同时存在,故戴红帽人数恰为 3。
5. 观察下图,$A$、$B$、$C$、$D$ 四件物品中最轻的是____。
figure
三个倾斜的天平。左侧天平:左盘放 C,右盘放叠在一起的 A、B,右端下沉;中间天平:左盘放 A,右盘放 B,右端下沉;右侧天平:左盘放 C,右盘放叠在一起的 D、A,两端基本相平。
天平比较传递推理
答案
B
解题步骤
如果 A 比 B 重,可知 A 比 B 重,根据第一和第三个天平,$C$ 的重量大于 A 和 B 的总重量,C 的重量等于 A 和 D 的总重量,所以 D 的重量大于 B 的重量,可知最轻的是 B。
思路:由三个天平的平衡与倾斜关系,比较各物品两两轻重并传递,可推出 B 最轻。
6. 有 $A$、$B$、$C$ 三人,一位是导演,一位是编辑,一位是司机,已知 A 的年龄比编辑大,司机的年龄比导演大,编辑的年龄比 C 大。那么,这三人中,导演是____,编辑是____,司机是____。
条件排除年龄比较
答案
导演是 C,编辑是 B,司机是 A
解题步骤
根据条件 A 的年龄比编辑大,所以 A 不是编辑;编辑的年龄比 C 大,那么 B 是编辑,并且三人的年龄:A>B>C,司机的年龄比导演大,所以 A 是司机,C 是导演。
思路:由“A 比编辑大”“编辑比 C 大”确定 B 是编辑且 A>B>C,再由“司机比导演大”得 A 是司机、C 是导演。
7. 甲、乙、丙、丁四位同学中有一个在一次体育竞赛中获了奖,赛后,甲说:“我没有获奖.”乙说:“丁获了奖.”丙说:“丙获了奖.”丁说:“我没有获奖.”他们中只有一个说话真话,则获奖的是____。
矛盾命题真假话判断
答案
解题步骤
乙和丁的话才盾,乙、丁说的话出现矛盾,只有一人说谎,所以容易得出结论,乙说了谎,所以乙获奖了。
思路:乙说“丁获奖”与丁说“我没获奖”互相矛盾,必有一真一假;又只有一句真话,故其余两句皆假,推得乙获奖。
8. 华学、英英、乐乐和明明一起玩游戏,明明在班上写下了一个三位数,让另外三个小朋友猜猜这个数是多少?华学说:“我猜是 765.”英英说:“有可能是 364.”乐乐说:“一定是 784.”如果他们三个人都恰好猜对了两个位置上的数字,那么明明写下的三位数是____。
数字猜测逻辑推理
答案
764
解题步骤
因为他们三个人都恰好猜对了两个位置上的数字,所以每个位置上的数被恰好猜对了 2 次,则这个三位数是 764。
思路:把三人各自猜对两位的信息综合,每个数位上正确数字会被多数猜中,比对得出 764。
9. 学校开展“爱劳动、树新风”活动,甲、乙、丙三位同学抢着为学校做好事。这天有位同学提前将教室卫生打扫干净,老师询问是谁做的,结果甲、乙、丙都说不是自己干的;丙还说不是我干的,如果只知道三个人中有两个人说了假话,那么____做的好事。
对立命题真假话判断
答案
解题步骤
可以用找对立的办法,甲和乙说的话忌对立的,肯定有一真一假,因为三人中只有一人说了真话,所以只有丙说的一定是假话,可知丙是做的好事。
思路:甲、乙的话互相对立必含一真一假;只有一人说真话,故其余两人含丙都说假话,由丙“不是我干的”为假得丙做的好事。
10. 有甲、乙、丙、丁 4 人同住在一座 4 层的楼房里,他们的工作分别是工程师、工人、教师和医生。如果已知: ①甲住在比丙高的楼层而且,丁住第 1 层;②医生住在教师楼的楼上,工人楼下,工程师住在最低层。 那么甲住在这座楼的第____层,他的职业是____, 乙住在这座楼的第____层,他的职业是____, 丙住在这座楼的第____层,他的职业是____, 丁住在这座楼的第____层,他的职业是____。
列表推理位置与职业推断
答案
甲住第 2 层、是老师;乙住第 1 层、是工程师;丙住第 3 层、是医生;丁住第 4 层、是工人
解题步骤
由①知丁住在第 4 层,丁是工人,乙、丙只能住在第 1,2,3 层,又①甲比乙住的楼层高,比丙的楼层低,所以甲住第 2 层,丙住第 3 层,丁住第 4 层,又因为条件②知道工程师住在第 1 层,工人住在第 4 层,医生住在第 3 层,教师住在第 2 层。
思路:先由丁住第 1 层与条件确定各层人物,再用②中医生、教师、工人、工程师的层间关系推出每个人的职业。
11. 下图是一张靶纸,靶纸上的 $1,3,5,7,9$ 表示射中该靶区的分数。甲说:我打了六枪,每枪都中靶得分,共得了 27 分。乙说:我打了 3 枪,每枪都中靶得分,共得了 27 分。已知甲、乙两人中有一人说的是真话,那么说假话的是____。
figure
一张同心圆靶纸,由内向外是 5 个同心圆环,沿水平方向从中心向外依次标注分数 9、7、5、3、1,中心圈分值最高为 9。
奇偶性分析真假话判断
答案
解题步骤
每次中靶得到的分数都是奇数,6 个奇数的和应该是一个偶数,不可能得到 27,所以甲说的一定是假话。
思路:靶上各区得分均为奇数,偶数个奇数之和为偶数,无法得 27,故甲(六枪)说假话。
12. $A$、$B$、$C$、$D$ 四名学生猜测自己的数学成绩。 A 说:“如果我得优,那么 B 也得优。” B 说:“如果我得优,那么 C 也得优。” C 说:“如果我得优,那么 D 也得优。” 结果大家都没说错,但是只有两个人得优,得优的两人分别是____和____。
蕴含关系假设排除
答案
C 和 D
解题步骤
如果 A 得优,则 B,C,D 也得优,不合题意;如果 B 得优,则 C,D 也得优,不合题意;如果 C 得优,则 D 也得优,符合题意。所以得优的两人是 C 和 D。
思路:依次假设由谁开始得优,结合“得优会传递”和“恰好两人得优”,排除得出只能是 C、D。
13. 甲、乙、丙、丁四个同学进行象棋比赛,每两人都比赛一场,规定胜者得 2 分,平局各得 1 分,输者得 0 分。结果甲甲第一名,乙、丙并列第二,丁最后一名,那么乙得____分。
比赛积分分类讨论
答案
3
解题步骤
根据比赛结果,只能有两种情况:
(1)甲全胜得 6 分,丁全负 0 分,乙、丙同平局一场,各得 3 分;
(2)以上不存在。
所以乙得 3 分。
思路:四人共赛 6 场总分 12,结合名次(甲第一、乙丙并列第二、丁末)的得分分布,推出乙得 3 分。
14. 有甲、乙、丙、丁、戊、己六人围坐在一圆桌边,乙坐在甲右边的第二人,丁坐在戊的正对面,戊、己不相邻,____坐在甲、乙之间。
环形座位排除法
答案
解题步骤
如图中所示,为了保证丁坐在戊的对面,丙的位置只能选择①和②;如果戊在①,那么不管己在②还是③都会与戊相邻,所以以戊只能在③,而丁在①,所以以戊坐在甲、乙之间。
思路:用环形座位图固定甲、乙位置,再由“丁戊相对”“戊己不相邻”排除其他排法,得戊坐在甲乙之间。
15. 甲、乙、丙、丁四人参加“祖冲之杯”数学竞赛,荣获学校的前四名。其得分情况如下: (1)丁比丙得分高; (2)甲、乙两人得分之和等于丙丁两人之和;(3)乙、丙两人得分之和大于甲丁之和。那么,第一名是____;第二名是____;第三名是____;第四名是____。
不等式推理名次排序
答案
乙、丁、丙、甲
解题步骤
根据条件(2),乙得分等于丙+丁-甲得分,可知丁定 是第一名和第四名出现,第二名和第三名出现;由条件(1)可得丁比丙得分高,条件(1)中丁比丙得分高,所以由(1)得乙的得分顺序是乙>丁>丙>甲。
思路:联立三组得分关系,比较甲乙丙丁四人得分大小并排序,得名次乙>丁>丙>甲。
16. 有三位老师比年龄,她们每人说的三句话中都有一句是错误的,请你分析出她们各是多少岁? 肖老师:“我 23 岁,比小陈小 2 岁,比小胡大 1 岁.” 陈老师:“我不是年龄最小的,小胡和我差 3 岁,小胡是 25 岁.” 胡老师:“我比小肖年龄小,小肖 23 岁,小陈比小肖大 3 岁.”
真假话判断年龄问题
答案
陈老师 25 岁,肖老师 23 岁,胡老师 22 岁
解题步骤
假设肖老师发现肖老师所说的话中“比小陈小 2 岁”比小胡大 1 岁”与陈老师所说的“小胡是 25 岁”其实是一致的,因为每个人都有一句话是错的,那么这三句话应该都是对的,而肖老师的“我 23 岁”这句话就是真的,由此可知肖老师 23 岁,小胡是 22 岁,小陈是 25 岁。
思路:利用“每人恰有一句错话”,找出互相印证的真话定出基准年龄,再排除矛盾得三人年龄。
17. XES学员要到下列五种条件从 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$ 五个地方选定参观地点,最多能去的地方是____和____两地点。 (1)若去 A 地也必须去 B 地。 (2)D、E 两地最多去一地。 (3)若去 B 地则必须去 D 地。 (4)C、D 两地都去或都不去。 (5)若去 E 地,一定要去 A、D 两地。
蕴含条件假设排除
答案
C 和 D
解题步骤
假设去了 E 地,根据条件(5)要去 A 和 D,根据条件(1)去了 A 就一定要去 B;根据条件(2)不能去 C 地,从而由条件(4)得 D 和 D 都不能去,与条件(3)产生矛盾;根据条件(3)一定要去 D,也一定要去 B,根据条件(1)一定要去 A。所以以,只去了 C 和 D。
思路:逐一假设要去的地点,利用五条蕴含关系排除引发矛盾的方案,得出最多能去 C、D 两地。
18. 有四个人说话,分别如下: A:我们中至少有一个人说的是正确的; B:我们中至多有两个人说的是正确的; C:我们中至少有一个人说的是错误的; D:我们中至多有两个人说的是错误的。 那么,说错话的有____人。
真假话判断计数推理
答案
1
解题步骤
若没人说真话,则 C,D 说的是对的,矛盾;若 1 人说的正确,则 A,C,D 说的是正确的,矛盾,则 A,B,C 说的都是正确的,D 错;故 2、(若 4 人说的是正确的),则 A,B 说的都是正确的,C,D 错;得出说错的有 1 人。
思路:对说真话的人数逐一假设并检验四句话的相容性,唯一无矛盾的情形是恰有 1 人说错。
19. 甲、乙、丙、丁四人约定 9 时 10 时在公园门口集合。人到齐后,甲说:“我提前了 6 分钟,乙正点到的.”乙说:“我提前了 7 分钟来到,丙说.”丙说:“我提前了 2 分钟来了.”丁说:“我从以为我迟到了 1 分钟呢,其实我刚到 2 分钟后才听到广播里十时整的报时声.”请根据上述谈话分析,这 4 个人中,谁的表最快?快多少?
时间推算基准比较
答案
甲的表最快,快了 7 分钟
解题步骤
根据题意可知丁是 9 时 58 到的,但是他的表显示了 10:01,所以丁了的表快了 3 分钟,而在丁到的时候有表显示的同是 9:58,所以以丁的表准时正确,即丙是 9:53 到的,由此时甲的表显示的时间是 10:00,所以以甲的表快了 7 分钟。
思路:以丁的实际到达时刻为基准,逐人推算各人的表所示时间,比较出甲表最快,快 7 分钟。
20. 下图(1)是一个 $3\times3$ 的方格表,除了最后一个方格都包含了 $1\sim9$ 中某个数字和一个箭头,每个方格中的箭头都正好指向了下一个数字所在的方格.如 1 号方格指向右上方,代表 2 号方格在 1 号方格右方,2 号方格指向下方,代表 3 号方格在 1 号方格下方……每个箭头指向的方格都不可能是自己。这样正好从 1 到 9 走完整个方格表。图(2)是只标了箭头和数字 1,9 的方格表,如果按照上述要求也能从 1 到 9 走完整个方格表,那么 A 所在的方格应该标数字____。
figure
两个 3×3 方格表。图(1)每格含一个数字和箭头:第一行 1(右)、7(下)、2(左下);第二行 4(右)、5(右)、6(左上);第三行 3(上)、8(右)、9(★)。图(2)只标出部分内容:第一行 1(右)、(左下)、(下);第二行(左下)、A(左下)、(左);第三行(右上)、(右上)、9(★)。
数阵推理倒推法
答案
6
解题步骤
运用倒推法即可,发现 8 应在右上格、而 6 只能在左下格,再 6 只能在 A 格,即 A=6。填出结果如下图。
思路:由箭头方向构成的路径关系,从已知的 1 和 9 出发倒推走法,逐格确定数字,得 A 处为 6。
21. 有 16 个标有整数刻度的相同容器,它们排成 $4\times4$ 的方阵(如图(1)所示),图中每一个圆都圈表示这个容器里的整数即水量。在方阵的外围有一些整数,它表示与箭头所指的行、列以及对角线上 4 个容器里所有数的和。例如图(1)中最上方右边的箭头所指的数 10 表示第一列从上到下 4 个容器里的数和恰好等于 10。现在要从这 16 个容器里某些容器中取出若干水,使方阵外围的整数变成都相等。(请将调整后的整数填到图(2)中)
figure
图(1):4×4 圆形容器方阵,每个圆内有一个整数。第一行 1、2、3、2;第二行 2、2、3、1;第三行 3、1、2、4;第四行 2、4、5、3。方阵外围箭头标注各行、列与对角线的水量和:左侧四行依次 8、8、10、14;上方四列依次 8、9、13、10;左上角对角线 8,左下角对角线 8。图(2):同样的 4×4 空白圆形容器方阵,外围带箭头,供填写调整后的整数。
数阵求和调整法
答案
见下图(使各行、各列及两条对角线的数之和都等于 10)
解题步骤
16 个容器中共有水 $8+8+10+14=40$,每行每列每条对角线上的 4 个容器的水量和应为 10。第三列和第四行的和都超过 10,所以应取交叉处的口,将这个容器的水倒出,使第一行、第一列和主对角线的和增加 2,第二列增加 1,第二行增加 2,第四行减少 4,如上图所示,取口中的水倒到△中,即可达到要求。
思路:总水量 40 平均到 4 行(列、对角线)应各为 10,对照各方向的和的差额,把多出处的水倒入不足处,使外围各和都为 10。