女儿数学-凑形式-2020-11-20

问题

同学们交换照片,每两个同学之间交换一次,一共交换了78次。问有多少个学生?

难点分析

  • 如果已经多少人,求一共交换几次,那么这题就很简单,例题就讲解过;这题又是一道“逆向思维”题,所以就比较难了。

  • 从1加到某个自然数,是一个等差数列,带入公式的话会出现二次未知数的情况,也就是一元二次方程,解起来也比较麻烦

方法1:枚举法

总和是78,数字不是很大,所以可以试着枚举一下;

1 + 2 + .... + 10 = (1 + 10)✖️ 10 ➗ 2 = 55 ;(已经很接近了)
1 + 2 + .... + 10 + 11 = 55(1~10的和)+ 11 = 66; (更近了)
1 + 2 + .... + 10 + 11 + 12 = 66(1~11的和) + 12 = 78; (找到了)
12 + 1 = 13(个)
答:有13个学生。

从1开始累加的自然数等差数列是一个特殊的等差数列(首项是1,公差是1),用这种类似“猜”的枚举方式是可行的,简单有效;

方法2:凑形式

从1开始,公差为1的等差数列,就直接代公式,需要用到但是未知的数,就用字母代替,比如n

78 = 1 + 2 + .... + n (不知道要加到几,就用n代替)
= (1 + n)✖️ n ➗ 2 (代等差数列公式)
====> 到这里就算不下去了,所以要另想办法。采用代数里面常用手段:“凑形式”

n ✖️(n + 1)= 78 ✖️ 2 (这里不要算结果,相反要把78分解为2 ✖️ 3 ✖️ 13 )
= (2 ✖️ 3 ✖️13) ✖️ 2

====> 这里就到关键了,左边是连续两个自然数的乘积,那么右边也要凑出“差不多的形式”

n ✖️(n + 1)= (2 ✖️ 3 ✖️2) ✖️ 13 (交换一下位置,数字重新排列组合,凑形式)
= 12 ✖️13
= 12 ✖️(12 + 1)(几个数字重新组合一下,就跟左边很像了)
所以n = 12
12 + 1 = 13(个)
答:有13个学生。

image.png

方法3:正规解法:(只需要了解,严重超前)

  • 首先这题的题型是组合问题(就是从n个元素中取2个),而不是等差数列问题。组合的基本知识可以参考下面的文章:
image.png

如何通俗的解释排列公式和组合公式的含义?

  • 解题过程涉及到一元二次方程。一元二次方程的基本知识可以参考下面的文章:
image.png

如何用公式法解一元二次方程

解:假设有n个学生
C(n,2) = n ✖️ (n - 1) ➗ (2 ✖️ 1) = 78; (n个里面取2个,跟顺序无关,是组合问题,所以代组合公式)
====> 化简
n*n - n - 156 = 0
====> 代入公式求未知数(a = 1,b = -1,c = -156)
n = 13(这个就是解)
n = -12(人数不可能为负数,不合题意,舍去)
答:有13个学生。

小结:

  • 对于4年级的小朋友来说,推荐用方法1,可以当做一种很特殊的题目来对待;

  • 对于数学思维比较活跃的小朋友,推荐用方法2,“凑形式”是常用的方法,但是非常考验数学综合能力

  • 至于想要挑战奥数的数学尖兵,用方法3才是稳妥的方法,并且这题只是一道非常基础的题目,没有丝毫的难度。唯一的要求就是“超前学习”,用初中的知识来解这道题目,不要太简单哦。

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