小学奥数教程之-几何计数
不折不扣的意思-学习感想
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
p>
(
n
2
n
2)
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
p>
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
p>
n
个
“
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
条
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
BC
上的三角形也有
15
个,所以图
中共有
30
个三角形.
p>
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
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
-
8
-3.
几何计数(三
)
.
题库
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1
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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
星
【题型】填空
【
解
析
】
一
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
p>
8
题
【答案】<
/p>
50
块
【例
2
】
将
p>
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。
【考点】立体图形几何计数
【难度】
3
星
【题型】填空
【关键词】学而思杯,
4
年级,第
7
题
32
2
5
,所以这个长方体的尺寸只有
1
p>
1
32
,
1
2
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
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
的
3
个棱长为
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
p>
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
____
个
.
【考点】立体图形几何计数
【难度】
3
星
【题型】填空
【关键词】学而思杯,
5
年级,第
12
题
【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
p>
8
块
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
块
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
块
3
面暴露在外的小方块,但同时破坏原
来的
2
块
3
面
在外的小方块
.
5
)所以最多有
p>
17
块
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
星
【题型】填空
7
-
8
-3.
几何计数(三)
.
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12
【关键词】希望杯,
4
年级,
1
试
【解析】
每
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(
个
)
【答案】
9
【巩固】
图
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
星
【题型】填空
【关键词】希望杯,五
年级,二试,第
8
题
【解析】
4
×
4+3×
5=31
【答案】
31
个
【巩固】
下
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
星
【题型】填空
【关键词】希望杯,四
年级,二试,第
4
题
【解析】
每
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
(
个
)
【答案】
24
个
【例
5
】
如图所
示,在边长为
1
的小正方形组成的
4×
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
和
3
的直角三角形共有
p>
个。
【考点】几何计数的应用
【难度】
3
星
【题型】填空
【关键词】华杯赛,决
赛,第
2
题
【解析】
我
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×
2×
2×
4
=
64
(个)
【答案】
64
【例
6
】
用
p>
9
个钉子钉成相互间隔为
1
厘米的正方阵
(
如右图
)
p>
.
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】
p>
面
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)
.
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12
底为<
/p>
2
,高为
1
p>
底为
2
,高为
1
p>
底为
1
,高为
2
3×2=6(
个
)
3×2=6(
个
)
3×2=6(
个
)
①
②
③
底为
1<
/p>
,高为
2
p>
底为
2
,高为
1
p>
底为
1
,高为
2
3×2=6(
个
)
2×2=4(
个
)
2×2=4(
个
)
< 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(
个
)
.
(2)
面积等于<
/p>
2
平方厘米的分类统计如下:
④
⑤
⑥
3×2=6(
个
)
1×2=2(
个
)
所以,面积等于
2
< br>平方厘米的三角形的个数有:
6+2=8(
个
)
.
【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
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
星
【题型】解答
【
解
析
】
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
p>
½×
2×
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
2×
4×
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
8×
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
p>
(个)
.
【答案
】
48
个
【巩固】
图
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
星
【题型】填空
7
-
8
-3.
几何计数(三)
.
题库
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12
【关键词】希望杯,五年级,一试,第
11
题
【解析】
< br>由
三角形面积为
3
平方厘米
p>
,
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
p>
厘米时,
有
4×
2
=8
种情况,
;
当底
< br>=2
厘米时,
有
1×
2=2
种情况。
所以,
一
共有
8+2=10
个。
【答案】
10
个
【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
星
【题型】解答
【
解
析
】
由
于
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
p>
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
p>
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
星
【题型】解答
【
解
析
】
圆
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
个
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:
10
9
8
7
< br>
4
3
2
1
210
个.所以交点有
210
个.
【答案】
p>
210
个
【例
10
】
圆<
/p>
周上有
8
个点,两点所连的线段叫
“
弦
”
,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
星
【题型】解答
【
解
析
】
本
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;
p>
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
p>
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
p>
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】
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
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
page
5
of
12
【考点】
几何计数的应用
【难度】
4
星
【题型】填空
【关键词】迎春杯,五
年级,初试,
10
题
【
解
析
p>
】
路
线相当于右
图中从
A
到
B
的不同路线(不走重复路线),从
A
到
C
、
D
到
B<
/p>
方法都唯一,从
C
出
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
种
【例
12
】
国<
/p>
际象棋中
“
马
”
的走法如图所示,位于
○
位置的
“
马
”
只能走到标有
×
的格中.在
5×
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.
×
×
○
p>
×
×
×
×
×
×
○
○
○
○
【考点】
几何计数的应
用
【难度】
5
星
【题型】填空
【关键词】迎春杯,四
年级,初赛,
4
题
【
解
析
p>
】
需
要移动
p>
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
步
【例
13
】
请<
/p>
将三个
“
数
”<
/p>
、三个
“
学
”<
/p>
、三个
“
美
”<
/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
“
数
”
,那么可能有
_______
几种不同的摆法。
【考点】复杂乘法原理
【难度】
3
星
【题型】填空
【关键词】走美杯,五
年级,初赛,第
9
题
【解析】
由
于有一个
“
数
”
已经填在左上角的方格内,所以剩下的
2
< br>个
“
数
”
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
p>
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
“
学
”
,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
“
学
”
,第一行第二列只能填
p>
“
美
”
。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)
.
题库
教师版
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12