小学奥数教程之-几何计数

绝世美人儿
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2021年03月04日 00:21
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不折不扣的意思-学习感想

2021年3月4日发(作者:罪妾)




7-8-3.


几何计数(三)




教学目标



1.


掌握计数常用方法;




2.


熟记一些计数公式及其推导方法;



3.


根据不同题目灵活运用计数方法进行计数.



本讲主要介绍了计数的常用方法枚举法、标数法、树形图法、插板法、对应法 等,并渗透分类计数和用


容斥原理的计数思想.



知识要点



一、几何计数



在几何图形中,有许多有趣的计数问题,如计算线段的条数,满足某种条件的三角形的个数,若干个图


分平面所成的区域数等等.这类问题看起来似乎没有什么规律可循,但是通过认真分析,还是可 以找到一些


处理方法的.常用的方法有枚举法、加法原理和乘法原理法以及递推法等.< /p>


n


条直线最多将平面分成



1


n


个圆最多分平面的部分数为

n


(


n


-1)+2



n


个三角形将平面最多分成


2



2



3< /p>



……



n



(


n


2



n



2)

< p>
个部分;


2


3


n


(


n


-1)+2


部分;


n


个四边形将平面最多分成


4


n


(


n


-1)+2


部分


……



在其它 计数问题中,也经常用到枚举法、加法原理和乘法原理法以及递推法等.解题时需要仔细审题、

< br>综合所学知识点逐步求解.



排列问题不仅与参加排列的 事物有关,而且与各事物所在的先后顺序有关;组合问题与各事物所在的先


后顺序无关, 只与这两个组合中的元素有关.



二、几何计数分类



数线段:如果一条 线段上有


n


+1


个点

< br>(


包括两个端点


)


(或含有


n




基本线段< /p>




,那么这


n


+1


个点把这条


线段一共分成的线段总 数为


n


+(


n


-


1)+…+2+1




数角:数角与数线段相似,线段图形中的点类似于角图形中的边.



数三角形:可用数线段的方法数如右图所示的三角形(对应法)


,因为< /p>


DE


上有


15


条 线段,每条线段的


两端点与点


A


相连, 可构成一个三角形,共有


15


个三角形,同样一边在

< p>
BC


上的三角形也有


15


个,所以图


中共有


30


个三角形.



A


D


B


E


C



数长方形、平行 四边形和正方形:一般的,对于任意长方形(平行四边形)


,若其横边上共有

< p>
n


条线段,


纵边上共有


m


条线段,则图中共有长方形(平行四边形)


mn


个.



例题精讲





模块一、立体几何计数



7

< p>
-


8


-3.


几何计数(三 )


.


题库



教师版



page


1


of


12




【例



1




用同样 大小的正方体小木块堆成如下图的立体图形,那么一共用了


__________


块小正方体。



【考点】立体图形几何计数





【难度】


3






【题型】填空








共有:


4


3




1



4< /p>



9




50


(块)





【关键词】迎春杯,中年级,初试,


6


题,走美杯,


4


年级,决赛,第


8




【答案】< /p>


50





【例



2





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



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。



【考点】立体图形几何计数





【难度】


3






【题型】填空



【关键词】学而思杯,


4


年级,第


7




32



2


5


,所以这个长方体的尺寸只有


1



1



32



1



2

< p>


16



1



4



8

< br>,


2



2



8



2



4



4


五种情 况,


【解析】



其中只有尺寸为


2



2


< p>
8


的长方体的表面染色后,有


24


个正方体有


2


个面涂红,所以有


1


个面涂红的


小正方体有


0


个。



【答案】


0




【例



3




如图是 一个由


27


个棱长为


1


的白色小正方体木块粘成的棱长为


3


的正方体木块,现 任意挖去其中



3


个棱长为

< p>
1


的小正方体,然后将所有暴露在外的表面全部刷上蓝漆,那么余下的


24


个棱长为


1


的 小正方体中恰好有


3


面涂蓝漆的最多能有


____



.



【考点】立体图形几何计数





【难度】


3






【题型】填空



【关键词】学而思杯,


5


年级,第


12




【解析】


1


)角块本身为


3


面暴露在外的小 方块;



2


)挖去外侧面中部的小方块 ,能够增加


4


块三面暴露在外的小方块,加上角块,共形成


8



3


面涂


漆的小方块,为最优方案



3


)因此挖去对称的


2


块外侧中部的小方块后,将产生< /p>


16



3


面暴露 在外的小方块



4


)然后再挖去任意一 个外侧面中部的小方块,将增加



3



3


面暴露在外的小方块,但同时破坏原


来的


2



3


面 在外的小方块


.


5


)所以最多有


17



3


面涂漆的 小方块



【答案】


17


模块二、几何计数的应用



【例



4




如图,


每个小正方形的面积都是


l


平方厘米。


则在此图中最多可以画出


__________


个面积是


2


平方


厘米的格点正 方形


(


顶点都在图中交叉点上的正方形


)




【考点】几何计数的应用





【难度】


3






【题型】填空



7


-


8


-3.

几何计数(三)


.


题库



教师版



page


2


of


12




【关键词】希望杯,


4


年级,


1




【解析】




两行正方形可确定


3


个面积是


2


平方厘米的格点正方形


,


总共有


:3×


3=9(



)


【答案】


9




【巩固】




中的每个小方格都是面积为


1


的正方形,面积为


2


的矩形有














个。



【考点】几何计数的应用





【难度】


3






【题型】填空



【关键词】希望杯,五 年级,二试,第


8





【解析】



4


×


4+3×


5=31


【答案】


31




【巩固】




图是由


25


个面积等于


1


的小正方形组成的大正方形,图中面积是


6


的长方形 有










个。



【考点】几何计数的应用





【难度】


3






【题型】填空



【关键词】希望杯,四 年级,二试,第


4





【解析】




两行正方形可确定


3


个面积是


2


平方厘米的格点正方形


,

< br>总共有


:


3


< br>4



2



24


(



)


【答案】


24





【例



5




如图所 示,在边长为


1


的小正方形组成的



4


方格图中,共有


25


个格点。在以格点为顶点的直角


三角形中,两条直角边长分别是


1



3


的直角三角形共有














个。



【考点】几何计数的应用





【难度】


3






【题型】填空



【关键词】华杯赛,决 赛,第


2





【解析】




们把一排连续三个正方形叫做三连正方形,三连正方形的个数乘上每个三连正方形中直角三角形

< br>的个数就得到所求的总数:




4



64


(个)



【答案】


64




【例



6





9


个钉子钉成相互间隔为


1


厘米的正方阵


(


如右图


)



如果用一根皮筋将适当的三个钉子连结起来


就得到一个三角形,


这样得到的三角形中,


面积等于


1


平方厘米的三角形的个数有多少?



面积等于


2


平方厘米的三角形有多少个?




【解析】




积等于


1


平方厘 米的三角形有


32


个.



面积等于


2


平方厘米的三角形有

8


个.



(1)

< br>面积等于


1


平方厘米的分类统计如下:

< br>


7


-


8


-3.


几何计数(三)


.


题库



教师版



page


3


of


12











































底为< /p>


2


,高为


1











底为


2


,高为


1










底为


1


,高为


2














3×2=6(



)














3×2=6(



)













3×2=6(



)












































底为


1< /p>


,高为


2












底为


2


,高为


1










底为


1


,高为


2













3×2=6(



)















2×2=4(



)













2×2=4(



)

< br>所以,面积等于


1


平方厘米的三角形的个数有:


6+6+6+6+4+4=32(



)




(2)


面积等于< /p>


2


平方厘米的分类统计如下:
















3×2=6(



)









1×2=2(



)



所以,面积等于


2

< br>平方厘米的三角形的个数有:


6+2=8(


< p>
)





【例



7




下图中 的正方形被分成


9


个相同的小正方形,它们一共有


16


个顶点(共同的顶点算一个)


,以其

< p>
中不在一条直线上的


3


个点为顶点,可以构成三角 形.在这些三角形中,与阴影三角形有同样大小


面积的有多少个?



【考点】几何计数的应用




【难度】


3






【题型】解答







1


.显然应先求出阴影三角形的面积




设原正方形的边长是


3


,则小正方形的边长是


1


,阴影三角形的面积是



½×



3=3


2


.思考图中怎样的三角形的面积等于


3



1


)一边长

2


,这边上的高是


3


的三角形的面 积等于


3


(即形如图中阴影三角形)




这时,长为


2


的边只能在原正方形的边上,这样的三角形有




4=32


(个)





2


)一边长


3


,这边上的高是


2


的三角形的面积等 于


3




这时 ,长为


3


的边是原正方形的一边或平



行于一边的分割线.这样的三角形有



2=16


(个)注意:不能与(


1


) 中的三角形重复,所以这样


的三角形共有


32+16=48


(个)




【答案 】


48





【巩固】




中每个小正方形的边长都是


l


厘米,则在图中最多可以画出面积 是


3


平方厘米的格点三角形


(


顶点


在图中交叉点上的三角形


)____


个。



【考点】几何计数的应用





【难度】


3






【题型】填空



7


-


8


-3.

几何计数(三)


.


题库



教师版



page


4


of


12




【关键词】希望杯,五年级,一试,第


11



【解析】


< br>由


三角形面积为


3


平方厘米


,


可知三角形的底


×


高为


6



6=1×

< br>6=2×


3



因为图形中长方形 的长为


3


厘米,


宽为

< br>2


厘米。


当三角形的底


=3


厘米时,




2 =8


种情况,



当底

< br>=2


厘米时,



< p>
2=2


种情况。


所以,


一 共有


8+2=10


个。



【答案】


10





【例



8




在一个 圆周上有


8


个点,正好把圆周八等分,以这些点为顶点作三角形 ,可以作出










个等


腰三角形




【考点】几何计数的应用





【难度】


4






【题型】解答









8


个点正好把圆周八等分,所以以 其中的任何


3


个点作为顶点都不能组成等边三角形.那么任


意选取其中的一个点作为顶点,一个顶点上有三个不同的等腰三角形,圆周上有


8


个顶点,所以一


共有


3< /p>



8



24


个等腰三角形,


而且这些等腰三角形互不相同


(


否则,


假设其中有两个等腰三角形相同,

< br>这两个等腰三角形不可能是同一个顶点,


只能是不同的顶点,

这样这个等腰三角形必定是正三角形,


与前面的分析不合


)


,所以可以作出


24


个等腰三角形.< /p>



【答案】


24


个等腰三角形




【例



9




圆周上 十个点,任意两点之间连接一条弦,这些弦在圆内有多少个交点?



【考点】几何计数的应用





【难度】


4






【题型】解答








周上


4


点构成一个四边形,四边形两 条对角线相交可以产生一个交点.问题转化为



圆周上


10



点可以组成多少个以他们为定点的四边形 ?



利用上一讲的知识,去掉重复的部分,可知有:

< p>
10



9



8



7


< br>


4



3



2



1




210


个.所以交点有


210


个.



【答案】


210




【例



10




圆< /p>


周上有


8


个点,两点所连的线段叫





,每两点连一 条弦,各弦无公共端点,共可连四条弦,各


弦互不相交的连法共有


________


种.



【考点】几何计数与找规律






【难度】


4






【题型】解答








题可以利用归纳的方法解决.若圆周上只有


2


个点,只有


1


种连法;



若圆周上只有


4


个点,先选中


1


个点,它可以与相邻的两个点相连,它连好后其它两点只有


1


种连


法,所以此时有


1



2



2


种连法;



若圆周上只有


6


个点,先选中


1


个点,此时它可以 与相邻的


2


个点相连,也可以相对的


1


个点相连,


若与相邻的点相连,剩下的


4


个点有


2


种连法;若与相对的点相连 ,剩下的


4


个点只有


1


种连法,


所以此时有


2



2



1



5


种连法;



若圆周上 只有


8


个点,先选中一个点,此时它可以与相邻的


2


个点相连,也可以与与它相隔


2

< br>个点


的另外两个点相连.若与相邻的点相连,剩下的


6< /p>


个点有


5


种连法;若与相隔两个点的点相 连,剩


下的


6


个点被分成两边,一边< /p>


2


个点,只有一种连法,一边


4


个点,有


2


种连法.所以此时共有


5



2


< br>2



2



14


种连法.



【答案】

< p>
14


种连接法




【例



11




九< /p>


个大小相等的小正方形拼成了右图.现从点


A

走到点


B


,每次只能沿着小正方形的对角线从一

< p>
个顶点到另一个顶点,不允许走重复路线(如图的虚线就是一种走法)


.那 么从点


A


走到点


B

共有


________


种不同的走法.


7


-


8


-3.


几何计数(三)


.


题库



教师版



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5


of


12











【考点】


几何计数的应用





【难度】


4






【题型】填空



【关键词】迎春杯,五 年级,初试,


10











线相当于右 图中从


A



B


的不同路线(不走重复路线),从


A



C



D



B< /p>


方法都唯一,从


C


发有


3


种方向,从


D


出发也有


3


种方向(不一定是最短路线),根据乘法 原理,共有


3



3


9


种不同


走法。



【答案】


9





【例



12




国< /p>


际象棋中





的走法如图所示,位于



位置的





只能走到标有


×


的格中.在


5


个方格的国际


象棋棋盘上(如右图)放入四枚白马(用< /p>



表示)和四枚黑马(用



表示)


.要求将四枚白马移至四


枚黑马的位置,将四 枚黑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.



×


×



×


×


×


×


×


×






【考点】


几何计数的应 用





【难度】


5






【题型】填空



【关键词】迎春杯,四 年级,初赛,


4











要移动


8


枚棋子,任意棋子只移动一步是无法到达目的空格当中的,所以, 最少需要


8



2



16


步,


具体方案:如下图,用四 步交换两枚棋子到目的空格当中.用同样的方法处理其他


6


枚棋 子.一共


需要


16


步.



3


1


2

4


【答案】


16





【例



13




请< /p>


将三个




”< /p>


、三个




”< /p>


、三个




”< /p>


填入右图中,使得每一横排、每一竖排都有这三个字,如果


在左上 角摆上





,那么可能有


_______


几种不同的摆法。




【考点】复杂乘法原理





【难度】


3






【题型】填空



【关键词】走美杯,五 年级,初赛,第


9





【解析】




于有一个





已经填在左上角的方格内,所以剩下的


2

< br>个





只有两种填法,如下图所示:


对于上面的两个


3



3


方格,


只要任何一个空 白方格中填入一个字,


则这个


3



3


方格都只有唯一


填法,比如对于上左图, 在第二行第一列填入




< p>
,则第三行第一列和第二行第三列都只能填



美< /p>



;则第三行第二列和第一行第三列都只能填




,第一行第二列只能填





。所以只要 确


定某一个空白方格中填的字,


也就确定了整个


3



3


方格的填法。


而现在每个空白方格中可以填


7


-


8


-3.


几何计数(三)


.


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