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小学六年级奥数:“计数综合”解题技巧及例题详解

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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.

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