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        有趣的火柴棒問題

        2008-10-15 10:53:36王宏愿
        關(guān)鍵詞:分析數(shù)學(xué)

        王宏愿

        一根普通火柴棒的長度大約為4 cm,但是用數(shù)根這樣的火柴棒可以擺成許多奇妙的數(shù)學(xué)圖形,而且圖形中還蘊(yùn)涵著許多數(shù)學(xué)道理呢.

        一、探索規(guī)律

        例1如圖1是小明用火柴棒搭的1條、2條、3條“金魚”,…,則搭n條“金魚”需要火柴棒_______根.

        分析:1條“金魚”需要火柴棒的根數(shù)為8=6×1+2;2條“金魚”需要火柴棒的根數(shù)為14=6×2+2;3條“金魚”需要火柴棒的根數(shù)為20=6×3+2;……

        所以,搭n條“金魚”需要火柴棒的根數(shù)為6n+2.

        例2用火柴棒按如圖2所示的方式擺圖形,按照這樣的規(guī)律繼續(xù)擺下去,第4個圖形需要___________根火柴棒,第n個圖形需要_________根火柴棒(用含n的代數(shù)式表示).

        分析:第1個圖中火柴棒的根數(shù)為6=5×1+1;第2個圖中火柴棒的根數(shù)為11=5×2+1;第3個圖中火柴棒的根數(shù)為16=5×3+1;……

        所以,第n個圖形中火柴棒的根數(shù)為5n+1,所以第4個圖形需要火柴根的根數(shù)為4×5+1=21.

        二、確定個數(shù)

        例3用12根火柴棒(等長)拼成一個三角形,火柴棒不允許剩余、重疊和折斷,則能擺出不同形狀的三角形(注:三角形的任意兩邊之和大于第三邊,任意兩邊之差小于第三邊)的個數(shù)是().

        A.1 B.2 C.3 D.4

        分析:設(shè)擺出的三角形的三邊長為a,b,c,且a≤b≤c,則可得4≤c≤6.

        當(dāng)c=4時,b=4,a=4.

        當(dāng)c=5時,b=4,a=3;或b=5,a=2.

        當(dāng)c=6時,易知三角形不存在.

        綜上所述,滿足條件的三角形有3個,故選C.

        請讀者解決下面這個“用火柴棒搭正方形”的問題.

        問題:按圖3所示的方法搭正方形,搭1個正方形需要4根火柴棒.

        (1)搭2個正方形需要幾根火柴棒?搭3個正方形需要幾根火柴棒?

        (2)搭10個正方形需要幾根火柴棒?

        (3)搭100個正方形呢?你是怎樣得到的?

        (4)如果用x表示搭正方形的個數(shù),那么搭x個這樣的正方形需要多少根火柴棒?

        提示:前三個小問題解法略.第四個小問題的解法有:①第一個正方形用4根,以后每一個正方形都有3根,那么搭x個正方形需要[4+3(x-1)]根;②因?yàn)槌谝粋€正方形外,其余正方形都只用3根,如果把第一個正方形所用的火柴棒也看成3根,x個正方形就需要(3x+1)根;③上面和下面一排各用了x根,豎直方向用了(x+1)根,于是搭x個正方形就需要[x+x+(x+1)]根;④把每個正方形都看成4根搭成,但除了第一個正方形需要4根,其余(x-1)個正方形中每個正方形均多用了1根,應(yīng)減去,于是得到[4x-(x-1)]根.

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