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我们在日常生活中经常会遇到编排正方形体操队列,在正方形台上操场上鲜
花、插彩旗,在正方形棋盘上摆棋子等问题 。学生排队,士兵列队,横着排叫做
行,竖着排叫做列 。如果行数与列数都相等,则正好排成一个正方形 。在数学中
我们称这类问题为方阵问题 。中间是实心的方阵叫作实心方阵,中间空心的方阵
叫作空心方阵,求空心方阵的总点数,也可以看作由 4 个相同的长方形点阵组合
而成 。方阵问题的核心是求最外层每边人数 。
? 一、基本知识点1、含义将若干人或物体按一定条件排成正方形,称为方阵 。根据已知条件求总人数
或总物数,这类问题就叫做方阵问题 。
2、特点方阵中,行数和列数相等;里一层总比外一层的一边少 2 个物体;里一层
物体的个数一定比上一层物体总个数少 8 个 。
3、类型(1)实心方阵
(2)空心方阵
4、数量关系(1)实心心方阵(核心公式):
每层数=(每边数-1)×4 或者每层数=每边数×4-4;
每边数=每层数÷4+1;
实心方阵:物体总数=最外层的一边个数的平方=外层每边数×每边数 。
(2)空心方阵(核心公式):
外层每边数=总数÷4÷层数+层数;
每层数=(每边数-1)×4;
内层数=外层数-8
物体总数=(最外层一边个数-层数)×层数×4=(最外层层数+最内层层数)
×层数÷2
(3)去掉一行、一列的总数=去掉的每边数×2-1;
(4)实心方阵的总数是一完全平方数,空心方阵的总数是 4 的倍数 。
5、解题思路方阵问题有实心与空心两种 。实心方阵的求法是以每边的数自乘;空心方阵
的变化较多,其解答方法应根据具体情况确定 。
6、解题方法(1)图示法
(2)公式法
? 二、一张思维导图归纳总结
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? 三、经典应用例 1、在育才小学的运动会上,进行体操表演的同学排成方阵,每行 22 人,
参加体操表演的同学一共有多少人?
【分析】体操表演排成的方阵是实心方阵,根据公式物体总数=每边数×每
边数,可以求出一共有多少人参加表演 。由题可知,每边数是 22 人 。
【解答】22×22=484(人)
答:参加体操表演的同学一共有 484 人 。
例 2、中学生运动会,准备在正方形的操场插上彩旗 。如果四个角上都要插
上一面彩旗,要使每边有 7 面彩旗,那么一共要准备多少面彩旗?
(1)图示法
【分析】根据题意画出如下示意图:
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【解答】解法 1 从上图可以看出角上的四面旗各属于两行,所以,彩旗的
总数应该为 7×4-4=24(面) 。
解法 2 把场地周围的彩旗分成相等的四部分,可以看出彩旗总数为(7-1)
×4=24(面) 。
解法 3 先除去四角上的四面旗,再把旗分成四部分,把总数算出来,再加
上四角上的面,可得出彩旗的总数为(7-2)×4+4=24(面) 。
解法 4 先算出两边的彩旗数,再算出另外两边的彩旗数,彩旗的总数为
7×2+(7-2)×2=24(面)
(2)公式法
【分析】这些彩旗组成了一个一层空心方阵,根据公式空心方阵物体的总数
=(最外层一边个数-层数)×层数×4 可求出彩旗总数 。
【解答】(7-1)×1×4=24(面)
答:一共要准备 24 面彩旗 。
例 3、参加中学生运动会团体操表演的运动员排成了一个正方形队列 。如果
要使这个正方形队列减少一行和一列,则要减少 33 人 。问参加团体操表演的运
动员有多少人?
(1)图示法
【分析】如下图表示的是一个五行五列的正方形队列,从图中可以看出正方
形每行、每列人数相等;不管是减去哪一行、哪一列,只要是同时横竖各减少一
排,那么必然有 1 人而且只有 1 人是同时属于被减去的一行和一列,也就是去掉
横竖各一排时,去掉的总人数是原每行人数×2-1 或者是减少后每行人数×2+1 。
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【解答】解法 1 先利用去掉横竖各一排时,去掉的总人数=原每行人数
×2-1,原每行人数=(去掉的总人数+1)÷2,求出团体操队列每行有多少人,
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