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1、2021-2022年二年級數(shù)學 奧數(shù)講座 找規(guī)律(三)
數(shù)學家看問題,總想找規(guī)律.我們學數(shù)學,也要向他們學習。找規(guī)律,要從簡單的情況著手,仔細觀察,得到啟示,大膽猜想,找出一般規(guī)律,還要進行驗證,最后還需要證明(在小學階段不要求同學們進行證明)。
例1 沿直尺的邊緣把紙上的兩個點連起來,這個圖形就叫做線段。這兩個點就叫線段的端點,如圖8—1—1所示。不難看出,線段也可以看成是直線上兩點間的部分。如果一條直線上標出11個點,如圖8—1—2所示,任何兩點間的部分都是一條線段,問共有多少條線段。
解:先從簡單的情況著手。
(1)畫一畫,數(shù)一數(shù):(見圖8—1—3)
?。?/p>
2、2)試著分析:
2個點,線段條數(shù):1=1
3個點,線段條數(shù):3=2+1
4個點,線段條數(shù):6=3+2+1
5個點,線段條數(shù):10=4+3+2+1
?。?)大膽猜想:一條直線上有若干點時線段的條數(shù)總是從1開始的一串自然數(shù)相加之和,其中最大的自然數(shù)比點數(shù)小1。
?。?)進行驗證:對于更多點的情況,對猜想進行驗證,看猜想是否正確,如果正確,就增加了對猜想的信心。如:
6個點時:對不對?
——對。見圖 8—1—4。
線段條數(shù):5+4+3+2+1=15(條)。
(5)應用規(guī)律:應用猜想到的規(guī)律解決更復雜的問題。
當直線上有11個點時,線段
3、的條數(shù)應是:
10+9+8+7+6+5+4+3+2+1=55(條)。
例2 如圖8—2中(1)~(5)所示兩條直線相交只有1個交點,3條直線相交最多有3個交點,4條直線相交最多有6個交點,……那么,11條直線相交最多有多少交點?
解:從簡單情況著手研究:
?。?)畫一畫、數(shù)一數(shù)
圖8-2
(2)試著分析:
直線條數(shù) 最多交點數(shù)
1 0
2 1=1
3 3=2+1
4 6=3+2+1
5 10=4+3+2+1
?。?)大膽猜想:若干條直線相交時,最多的交點數(shù)是從1開始的一串自然數(shù)相加之和,其中最大的
4、自然數(shù)比直線條數(shù)小1。
(4)進行驗證:見圖8—3。取6條直線相交,畫一畫,數(shù)一數(shù),看一看最多交點個數(shù)與猜想的是否一致,若相符,則更增強了對猜想的信心。
用猜想的算法進行計算:最多交點數(shù)應是
5+4+3+2+1=15(個)。
?。?)應用規(guī)律:應用猜想到的規(guī)律解決更復雜的問題。當有11條直線相交時,最多的交點數(shù)應是:
10+9+8+7+6+5+4+3+2+1=55(個)。
例3 如圖8—4所示,一張大餅,切1刀最多切成2塊,切2刀最多切成4塊,切3刀最多切成7塊,……問切10刀最多切成多少塊?
解:從最簡單情況著手研究。
?。?)畫一畫、數(shù)一數(shù)
5、
?。?)試著分析:
所切刀數(shù) 切出的塊數(shù)
0 1
1 2=1+1
2 4=1+1+2
3 7=1+1+2+3
4 11=1+1+2+3+4
?。?)大膽猜想:把一張大餅切若干刀時,切成的最多塊數(shù)等于從1開始的一串自然數(shù)相加之和加1。其中最大的自然數(shù)等于切的刀數(shù)。
?。?)進行驗證:見圖8—5對大餅切5刀的情況用兩種方法求解,看結(jié)果是否一致,若一致則更增強了對猜想的信心。
?、贁?shù)一數(shù):16塊。
?、谒阋凰悖?+1+2+3+4+5=16(塊)。
?。?)應用規(guī)律:把大餅切10刀時,最多切成的塊數(shù)是:
1+1+2+3+4+5+6+
6、7+8+9+10
=1+55
=56(塊)。
附送:
2021-2022年二年級數(shù)學 奧數(shù)講座 數(shù)與形相映
形和數(shù)的密切關(guān)系,在古代就被人們注意到了。古希臘人發(fā)現(xiàn)的形數(shù)就是非常有趣的例子。
例1 最初的數(shù)和最簡的圖相對應。
這是古希臘人的觀點,他們說一切幾何圖形都是由數(shù)產(chǎn)生的。
例2 我國在春秋戰(zhàn)國時代就有了“洛圖”(見下圖)。圖中也是用“圓點”表示數(shù),而且還區(qū)分了偶數(shù)和奇數(shù),偶數(shù)用實心點表示,奇數(shù)用空心點表示。你能把這張圖用自然數(shù)寫出來嗎?見下圖所示,這個圖又叫九宮圖。
例3 古希臘數(shù)學家畢達哥拉斯發(fā)現(xiàn)了“形數(shù)”的奧秘。比如他
7、把1,3,6,10,15,…叫做三角形數(shù)。因為用圓點按這些數(shù)可以堆壘成三角形,見下圖。
畢達哥拉斯還從圓點的堆壘規(guī)律,發(fā)現(xiàn)每一個三角形數(shù),都可以寫成從1開始的n個自然數(shù)之和,最大的自然數(shù)就是三角形底邊圓點的個數(shù)。
第一個數(shù):1=1
第二個數(shù):3=1+2
第三個數(shù):6=1+2+3
第四個數(shù):10=1+2+3+4
第五個數(shù):15=1+2+3+4+5
…
第n個數(shù):1+2+3+4+5+…+n
指定的三角形數(shù)。比如第100個三角形數(shù)是:
例4 畢達哥拉斯還發(fā)現(xiàn)了四角形數(shù),見下圖。因為用圓點按四角形數(shù)可以堆壘成正方形,因此它們最受
畢
8、達哥拉斯及其弟子推崇。
第一個數(shù):1=12=1
第二個數(shù):4=22=1+3
第三個數(shù):9=32=1+3+5
第四個數(shù):16=42=1+3+5+7
第五個數(shù):25=52=1+3+5+7+9
…
第n個數(shù):n2=1+3+5+9+…+(2n-1)。
四角形數(shù)(又叫正方形數(shù))可以表示成自然數(shù)的平方,也可以表示成從1開始的幾個連續(xù)奇數(shù)之和。奇數(shù)的個數(shù)就等于正方形的一條邊上的點數(shù)。
例5 類似地,還有四面體數(shù)見下圖。
仔細觀察可發(fā)現(xiàn),四面體的每一層的圓點個數(shù)都是三角形數(shù)。因此四面體數(shù)可由幾個三角形數(shù)相加得到:
第一個數(shù):1
第
9、二個數(shù):4=1+3
第三個數(shù):10=1+3+6
第四個數(shù):20=1+3+6+10
第五個數(shù):35=1+3+6+10+15。
例6 五面體數(shù),見下圖。
仔細觀察可以發(fā)現(xiàn),五面體的每一層的圓點個數(shù)都是四角形數(shù),因此五面體數(shù)可由幾個四角形數(shù)相加得到:
第一個數(shù):1=1
第二個數(shù):5=1+4
第三個數(shù):14=1+4+9
第四個數(shù):30=1+4+9+16
第五個數(shù):55=1+4+9+16+25。
例7 按不同的方法對圖中的點進行數(shù)數(shù)與計數(shù),可以得出一系列等式,進而可猜想到一個重要的公式。
由此可以使人體會到數(shù)與形之間的耐人導味的微妙
10、關(guān)系。
方法1:先算空心點,再算實心點:
22+2×2+1。
方法2:把點圖看作一個整體來算32。
因為點數(shù)不會因計數(shù)方法不同而變,所以得出:
22+2×2+1=32。
方法1:先算空心點,再算實心點:
32+2×3+1。
方法2:把點圖看成一個整體來算:42。
因為點數(shù)不會因計數(shù)方法不同而變,所以得出:
32+2×3+1=42。
方法1:先算空心點,再算實心點:
42+2×4+1。
方法2:把點圖看成一個整體來算52。
因為點數(shù)不會因計數(shù)方法不同而變,所以得出:
42+2×4+1=52。
把上面的幾個等式連起來看,進一步聯(lián)想下去,可以猜到一個一般的公式:
22+2×2+1=32
32+2×3+1=42
42+2×4+1=52
…
n2+2×n+1=(n+1)2。
利用這個公式,也可用于速算與巧算。
如:92+2×9+1=(9+1)2=102=100
992+2×99+1=(99+1)2
=1002=10000。