2024年8月27日发(作者:双秋白)
小学六年级奥数:“计数综合”解题技巧及例题详解
内容概述
将关键的已知数据看作变量,得到一类结构相同的计数问题,通
过建立这些问题的结果所构成数列的递推关系,逐步地求得原问题的
答案.与分数、几何等相关联的计数综合题.
典型例题
1.一个长方形把平面分成两部分,那么3个长方形最多把平面
分成多少部分?
【分析与解】 一个长方形把平面分成两部分.第二个长方形的
每一条边至多把第一个长方形的内部分成2部分,这样第一个长方形
的内部至多被第二个长方形分成五部分.
同理,第二个长方形的内部至少被第一个长方形分成五部分.这
两个长方形有公共部分(如下图,标有数字9的部分).还有一个区域
位于两个长方形外面,所以两个长方形至多把平面分成10部分.
第三个长方形的每一条边至多与前两个长方形中的每一个的两
条边相交,故第一条边被隔成五条小线段,其中间的三条小线段中的
每一条线段都把前两个长方形内部的某一部分一分为二,所以至多增
加3×4=12个部分.而第三个长方形的4个顶点都在前两个长方形的
外面,至多能增加4个部分.
所以三个长方形最多能将平面分成10+12+4=26.
2.一个楼梯共有10级台阶,规定每步可以迈1级台阶或2级台
阶,最多可以迈3级台阶.从地面到最上面1级台阶,一共可以有多
少种不同的走法?
【分析与解】 我们知道最后一步可以迈1级台阶、2级台阶或
3级台阶,也就是说可以从倒数第1、2或3级台阶直接迈入最后一
级台阶.
即最后一级台阶的走法等于倒数第1、2和3级台阶的走法和.而
倒数第l级台阶的走法等于倒数第2、3和4级台阶的走法和,„„
如果将1、2、3„„级台阶的走法依次排成一个数列,那么从第
4项开始,每一项等于前3项的和.
有1,2,3级台阶的走法有1,2,4种走法,所以4,5,6,7,
8,9,10级台阶的走法有7,13,24,44,81,149,274种走法.
3.一个圆上有12个点A
1
,A
2
,A
3
,„,A
11
,A
12
.以它们为顶点
连三角形,使每个点恰好是一个三角形的顶点,且各个三角形的边都
不相交.问共有多少种不同的连法?
【分析与解】我们采用递推的方法.
I如果圆上只有3个点,那么只有一种连法.
Ⅱ如果圆上有6个点,除A
1
点所在三角形的三顶点外,剩下的三
个点一定只能在A
1
所在三角形的一条边所对应的圆弧上,表1给出这
时有可能的连法.
Ⅲ如果圆上有9个点,考虑A
1
所在的三角形.此时,其余的6
个点可能分布在:
①A
1
所在三角形的一个边所对的弧上;
②也可能三个点在一个边所对应的弧上,另三个点在另一边所对
的弧上.
在表2中用“+”号表示它们分布在不同的边所对的弧.
如果是情形①,则由Ⅱ,这六个点有三种连法;
如果是情形②,则由①,每三个点都只能有一种连法.
共有12种连法.
Ⅳ最后考虑圆周上有12个点.同样考虑A
1
所在三角形,剩下9
个点的分布有三种可能:
①9个点都在同一段弧上:
②有6个点是在一段弧上,另三点在另一段弧上;
③每三个点在A
1
所在三角形的一条边对应的弧上.得到表3.
共有12×3+3×6+1=55种.
所以当圆周上有12个点时,满足题意的连法有55种.
4.现在流行的变速自行车,在主动轴和后轴分别安装了几个齿
数不同的齿轮.用链条连接不同搭配的齿轮,通过不同的传动比获得
若干挡不同的车速.“希望牌”变速自行车主动轴上有3个齿轮,齿
数分别是48,36,24;后轴上有4个齿轮,齿数分别是36,24,16,
12.问:这种变速车一共有多少挡不同的车速?
【分析与解】算出全部的传动比,并列成表:
3
这里有4对传动比是相同的:1,,2,3,将重复的传动比去
2
掉,剩下8个不同的比,所以共有8挡不同的车速.
5.分子小于6,分母小于60的不可约真分数有多少个?
【分析与解】 分子的取值范围是从1到5.
当分子为1时,分母可从2到59,共有58个真分数,它们当然
都是不可约分数.
由于2,3,5都是质数,因此当分子分别为2,3,5时,分母必
须而且只需适合下列两个条件:
①分母大于分子且小于60.
⑦分母不是分子的倍数.
易知:当分子为2时,适合条件的分母有29个;
当分子为3时,适合条件的分母有38个:
当分子为5时,适合条件的分母有44个;
最后来看分子为4的情形,与分子为2基本相同,分母不能为偶
数,此外分母不能为3.所以共有28(=29—1)个.
总之,符合要求的分数共有58+29+38+44+28=197个.
6.一个正方形的内部有1996个点,以正方形的4个顶点和内部
的1996个点为顶点,将它剪成一些三角形.问:一共可以剪成多少
个三角形?如果沿上述这些点中某两点之间所连的线段剪开算作一
刀,那么共需剪多少刀?
【分析与解】方法一:如下图,采用归纳法,列出1个点、2个
点、3个点„时可剪出的三角形个数,需剪的刀数.
不难看出,当正方形内部有n个点时,可以剪成2n+2个三角形,
需剪3n+l刀,现在内部有1996个点,所以可以剪成2×1996+2=3994
个三角形,需剪3×1996+1=5989刀.
方法二:我们知道内部一个点贡献360度角,原正方形的四个顶
点共贡献了360度角,所以当内部有n个点时,共有360n+360度角,
而每个三角形的内角和为180度角,所以可剪成(360n+360)÷
180=2n+2个三角形.
2n+2个三角形共有3×(2n+2)=6n+6条边,但是其中有4条是原
有的正方形的边,所以正方形内部的三角形边有6n+6—4=6n+2条边,
又知道每条边被2个三角形共用,即每2条边是重合的,所以只用剪
(6n+2)÷2=3n+1刀.
本题中n=1996,所以可剪成3994个三角形,需剪5989刀.
7.如图15—3,某城市的街道由5条东西与7条南北向马路组
成.现在要从西南角的A处沿最短路线走到东北角的B处,由于修路
十字路口C不能通过,那么共有多少种不同走法?
【分析与解】 因为每个路口(点)只能由西边相邻点、南边相邻
点走过来,所以达到每个点的走法为西边相邻点、南边相邻点的走法
之和,并且最南方一排、最西方一排的所有点均只有1种走法.
因为C点不能通过,所以C处所标的数字为0.如下图所示:
所以,从A到B满足条件的走法共有120种
8.经理将要打印的信件交给秘书,每次给一封,且放在信封的
最上面,秘书一有空就从最上面拿一封信来打.有一天共有9封信打,
经理按第1封,第2封,„,第9封的顺序交给秘书.午饭时,秘书
告诉同事,已把第8封信打印好了,但未透露上午工作的其他情况,
这个同事很想知道是按什么顺序来打印.根据以上信息,下午打印的
信的顺序有多少种可能?(没有要打的信也是一种可能)
【分析与解】 我们根据最后一封信来计数:
(1)第9封信在上午送给秘书;
于是,T={1,2,3,4,5,6,7,9}
则下午打印的每种可能都是T的一个子集,因为秘书可以把不在
子集中的信件上午一送来就打完了,而未打别的信.集T有8个元素,
故有2
8
=256个不同子集(包括空集).
(2)第9封信在午后才送给秘书.令
S={1,2,3,4,5,6,7},
则上午未打印的信的号码是S的一个子集.若将9排在子集之后,
则与⑴中的情形相同,故只有子集中至少有一封信已把号码9放在该
子集的非最后的位置上.对于有k个元素的子集,号码9有k个位置
可放,即可放在第i一1个元素之后和i个元素之前,i=1,2,„,
k.于是不同的顺序总数为:
0×C
0
7
+1×C
1
7
+2×C
2
7
+„+7×C
7
7
=7×2
7
÷2=7×2
6
=448
即下午有448种可能的打印顺序.
所以,下午共有256+448=704种打印的方法.
2024年8月27日发(作者:双秋白)
小学六年级奥数:“计数综合”解题技巧及例题详解
内容概述
将关键的已知数据看作变量,得到一类结构相同的计数问题,通
过建立这些问题的结果所构成数列的递推关系,逐步地求得原问题的
答案.与分数、几何等相关联的计数综合题.
典型例题
1.一个长方形把平面分成两部分,那么3个长方形最多把平面
分成多少部分?
【分析与解】 一个长方形把平面分成两部分.第二个长方形的
每一条边至多把第一个长方形的内部分成2部分,这样第一个长方形
的内部至多被第二个长方形分成五部分.
同理,第二个长方形的内部至少被第一个长方形分成五部分.这
两个长方形有公共部分(如下图,标有数字9的部分).还有一个区域
位于两个长方形外面,所以两个长方形至多把平面分成10部分.
第三个长方形的每一条边至多与前两个长方形中的每一个的两
条边相交,故第一条边被隔成五条小线段,其中间的三条小线段中的
每一条线段都把前两个长方形内部的某一部分一分为二,所以至多增
加3×4=12个部分.而第三个长方形的4个顶点都在前两个长方形的
外面,至多能增加4个部分.
所以三个长方形最多能将平面分成10+12+4=26.
2.一个楼梯共有10级台阶,规定每步可以迈1级台阶或2级台
阶,最多可以迈3级台阶.从地面到最上面1级台阶,一共可以有多
少种不同的走法?
【分析与解】 我们知道最后一步可以迈1级台阶、2级台阶或
3级台阶,也就是说可以从倒数第1、2或3级台阶直接迈入最后一
级台阶.
即最后一级台阶的走法等于倒数第1、2和3级台阶的走法和.而
倒数第l级台阶的走法等于倒数第2、3和4级台阶的走法和,„„
如果将1、2、3„„级台阶的走法依次排成一个数列,那么从第
4项开始,每一项等于前3项的和.
有1,2,3级台阶的走法有1,2,4种走法,所以4,5,6,7,
8,9,10级台阶的走法有7,13,24,44,81,149,274种走法.
3.一个圆上有12个点A
1
,A
2
,A
3
,„,A
11
,A
12
.以它们为顶点
连三角形,使每个点恰好是一个三角形的顶点,且各个三角形的边都
不相交.问共有多少种不同的连法?
【分析与解】我们采用递推的方法.
I如果圆上只有3个点,那么只有一种连法.
Ⅱ如果圆上有6个点,除A
1
点所在三角形的三顶点外,剩下的三
个点一定只能在A
1
所在三角形的一条边所对应的圆弧上,表1给出这
时有可能的连法.
Ⅲ如果圆上有9个点,考虑A
1
所在的三角形.此时,其余的6
个点可能分布在:
①A
1
所在三角形的一个边所对的弧上;
②也可能三个点在一个边所对应的弧上,另三个点在另一边所对
的弧上.
在表2中用“+”号表示它们分布在不同的边所对的弧.
如果是情形①,则由Ⅱ,这六个点有三种连法;
如果是情形②,则由①,每三个点都只能有一种连法.
共有12种连法.
Ⅳ最后考虑圆周上有12个点.同样考虑A
1
所在三角形,剩下9
个点的分布有三种可能:
①9个点都在同一段弧上:
②有6个点是在一段弧上,另三点在另一段弧上;
③每三个点在A
1
所在三角形的一条边对应的弧上.得到表3.
共有12×3+3×6+1=55种.
所以当圆周上有12个点时,满足题意的连法有55种.
4.现在流行的变速自行车,在主动轴和后轴分别安装了几个齿
数不同的齿轮.用链条连接不同搭配的齿轮,通过不同的传动比获得
若干挡不同的车速.“希望牌”变速自行车主动轴上有3个齿轮,齿
数分别是48,36,24;后轴上有4个齿轮,齿数分别是36,24,16,
12.问:这种变速车一共有多少挡不同的车速?
【分析与解】算出全部的传动比,并列成表:
3
这里有4对传动比是相同的:1,,2,3,将重复的传动比去
2
掉,剩下8个不同的比,所以共有8挡不同的车速.
5.分子小于6,分母小于60的不可约真分数有多少个?
【分析与解】 分子的取值范围是从1到5.
当分子为1时,分母可从2到59,共有58个真分数,它们当然
都是不可约分数.
由于2,3,5都是质数,因此当分子分别为2,3,5时,分母必
须而且只需适合下列两个条件:
①分母大于分子且小于60.
⑦分母不是分子的倍数.
易知:当分子为2时,适合条件的分母有29个;
当分子为3时,适合条件的分母有38个:
当分子为5时,适合条件的分母有44个;
最后来看分子为4的情形,与分子为2基本相同,分母不能为偶
数,此外分母不能为3.所以共有28(=29—1)个.
总之,符合要求的分数共有58+29+38+44+28=197个.
6.一个正方形的内部有1996个点,以正方形的4个顶点和内部
的1996个点为顶点,将它剪成一些三角形.问:一共可以剪成多少
个三角形?如果沿上述这些点中某两点之间所连的线段剪开算作一
刀,那么共需剪多少刀?
【分析与解】方法一:如下图,采用归纳法,列出1个点、2个
点、3个点„时可剪出的三角形个数,需剪的刀数.
不难看出,当正方形内部有n个点时,可以剪成2n+2个三角形,
需剪3n+l刀,现在内部有1996个点,所以可以剪成2×1996+2=3994
个三角形,需剪3×1996+1=5989刀.
方法二:我们知道内部一个点贡献360度角,原正方形的四个顶
点共贡献了360度角,所以当内部有n个点时,共有360n+360度角,
而每个三角形的内角和为180度角,所以可剪成(360n+360)÷
180=2n+2个三角形.
2n+2个三角形共有3×(2n+2)=6n+6条边,但是其中有4条是原
有的正方形的边,所以正方形内部的三角形边有6n+6—4=6n+2条边,
又知道每条边被2个三角形共用,即每2条边是重合的,所以只用剪
(6n+2)÷2=3n+1刀.
本题中n=1996,所以可剪成3994个三角形,需剪5989刀.
7.如图15—3,某城市的街道由5条东西与7条南北向马路组
成.现在要从西南角的A处沿最短路线走到东北角的B处,由于修路
十字路口C不能通过,那么共有多少种不同走法?
【分析与解】 因为每个路口(点)只能由西边相邻点、南边相邻
点走过来,所以达到每个点的走法为西边相邻点、南边相邻点的走法
之和,并且最南方一排、最西方一排的所有点均只有1种走法.
因为C点不能通过,所以C处所标的数字为0.如下图所示:
所以,从A到B满足条件的走法共有120种
8.经理将要打印的信件交给秘书,每次给一封,且放在信封的
最上面,秘书一有空就从最上面拿一封信来打.有一天共有9封信打,
经理按第1封,第2封,„,第9封的顺序交给秘书.午饭时,秘书
告诉同事,已把第8封信打印好了,但未透露上午工作的其他情况,
这个同事很想知道是按什么顺序来打印.根据以上信息,下午打印的
信的顺序有多少种可能?(没有要打的信也是一种可能)
【分析与解】 我们根据最后一封信来计数:
(1)第9封信在上午送给秘书;
于是,T={1,2,3,4,5,6,7,9}
则下午打印的每种可能都是T的一个子集,因为秘书可以把不在
子集中的信件上午一送来就打完了,而未打别的信.集T有8个元素,
故有2
8
=256个不同子集(包括空集).
(2)第9封信在午后才送给秘书.令
S={1,2,3,4,5,6,7},
则上午未打印的信的号码是S的一个子集.若将9排在子集之后,
则与⑴中的情形相同,故只有子集中至少有一封信已把号码9放在该
子集的非最后的位置上.对于有k个元素的子集,号码9有k个位置
可放,即可放在第i一1个元素之后和i个元素之前,i=1,2,„,
k.于是不同的顺序总数为:
0×C
0
7
+1×C
1
7
+2×C
2
7
+„+7×C
7
7
=7×2
7
÷2=7×2
6
=448
即下午有448种可能的打印顺序.
所以,下午共有256+448=704种打印的方法.