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趣味数学:男生女生手拉手

趣味数学:男生女生手拉手

作者: 易水樵 | 来源:发表于2021-10-16 22:45 被阅读0次

    男生女生手拉手

    20个男生和30个女生手拉手围成一圈。如果和女生拉手的男生把手放开,全体学生分成18个小组。

    那么,和男生拉手的男生把手放开(男生和女生、女生和女生仍旧拉手),全体学生分成几个小组?


    【解法一】

    用植树模型解决。植树问题是小学数学应用题的主要模型之一。分为三种情况:

    (1)一条马路长100米,在马路两侧,从头至尾,每隔5米种一棵树,需要多少棵树?

    答:(100 \div5 +1) \times 2 =42 (棵)

    (2)把一棵木头锯成5段,需要锯几次?

    答:需要锯4次。

    (3)把一个铁丝圈剪成3段,需要剪几次?

    答:需要剪3次。


    第3种情况可以用数学语言表达如下:如果把一个圆分成 n 段,则需要 n 个间隔点。

    也可以这样说:多边形的边数与顶点数量相等。


    按照以上原理,18个小组可以抽象成18个线段。小组之间的间隔实际上包括一只男生的手和一只女生的手。

    男生和女生放手后分成18个小组,说明:有18只男生的手与女生的手拉在一起。

    20个男生共有40只手,其中18只与女生牵手,另有22只则是与男生牵手,共有 22 \div 2 =11 个点。

    所以,如果和男生拉手的男生把手放开(男生和女生、女生和女生仍旧拉手),全体学生分成11个小组。

    在以上解答过程中,30个女生可以认为是一个冗余条件,没有参与计算。把女生人数换成50或100,结果不变。


    【提炼与提高】

    这个问题可以认为是『植树问题』的深度变形。计算并不复杂,重点考验人的数学素养。

    本题的关键在于:把小组抽象为一个线段;把小组之间的两只手抽象为一个点。

    如果在小学阶段能够做到这一步,那就说明这个学生的数学素养是很强的。


    【解法二】

    先考虑一种最简单的情况。

    18个小组是在男生和女生不拉手的情况下形成的。最少由几名学生构成呢?应该是9名女生和9名男生。类似下面这样:

    (B)(G)(B)(G) \cdots (B)(G)

    现在把更多的女生加入进去。因为男生和女生不能拉手,所以女生只能加入女生小组。结果类似这样:

    (B)(GG)(B)(G) \cdots (B)(GGG)

    一个女生小组可能有多名女生,也可能只有一名女生。对于结果没有影响。

    现在把男生加入进去。因为男生和女生不能拉手,所以男生只能加入男生小组。结果类似这样:

    (BBB)(G)(BBBB)(G) \cdots (B)(G)

    假如加入1名男生;在男生与男生不拉手的情况下,全体分成1个小组:

    (BGBGBG \cdots GB)

    两端各有一名男生,中间则是手拉手的男生与女生。

    此后,每加入1名男生,则最终结果就多一个小组。

    如此即可推算出最终的小组数量为:20-9=11 (组)

    解法二的特点是从一种最简单的情况开始讨论。『从最简单的情况开始』,也是解决数学问题的一种通用方法。但就本题而言,解法一显得更容易理解,解法二就复杂一些。


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