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1、
小學三年級奧數(shù) 17數(shù)陣圖
本教程共30講
第17講 數(shù)陣圖(二)
上一講我們講了僅有一個“重疊數(shù)”的輻射型數(shù)陣圖的填數(shù)問題,這一講我們講有多個“重疊數(shù)”的封閉型數(shù)陣圖。
例1 將1~8這八個數(shù)分別填入右圖的○中,使兩個大圓上的五個數(shù)之和都等于21。
分析與解:中間兩個數(shù)是重疊數(shù),重疊次數(shù)都是1次,所以兩個重疊數(shù)之和為
21×2-(1+2+…+8)=6。
在已知的八個數(shù)中,兩個數(shù)之和為6的只有1與5,2與4。每個大圓上另外三個數(shù)之和為21-6=15。
如果兩個重疊數(shù)為1與5,那么剩下的六個數(shù)2,3,4,6,7,8平分為兩組,每組三數(shù)之和為15的只有
2、
2+6+7=15和3+4+8=15,
故有左下圖的填法。
如果兩個重疊數(shù)為2與4,那么同理可得上頁右下圖的填法。
例2 將1~6這六個自然數(shù)分別填入右圖的六個○內(nèi),使得三角形每條邊上的三個數(shù)之和都等于11。
分析與解:本題有三個重疊數(shù),即三角形三個頂點○內(nèi)的數(shù)都是重疊數(shù),并且各重疊一次。所以三個重疊數(shù)之和等于
11×3-(1+2+…+6)=12。
1~6中三個數(shù)之和等于12的有1,5,6;2,4,6;3,4,5。
如果三個重疊數(shù)是1,5,6,那么根據(jù)每條邊上的三個數(shù)之和等于11,可得左下圖的填法。容易發(fā)現(xiàn),所填數(shù)不是1~6,不合題意。
3、 同理,三個重疊數(shù)也不能是3,4,5。
經(jīng)試驗,當重疊數(shù)是2,4,6時,可以得到符合題意的填法(見右上圖)。
例3 將1~6這六個自然數(shù)分別填入右圖的六個○中,使得三角形每條邊上的三個數(shù)之和都相等。
分析與解:與例2不同的是不知道每邊的三數(shù)之和等于幾。因為三個重疊數(shù)都重疊了一次,由(1+2+…+6)+重疊數(shù)之和=每邊三數(shù)之和×3,得到每邊的三數(shù)之和等于
[(1+2+…+6)+重疊數(shù)之和]÷3
=(21+重疊數(shù)之和)÷3
=7+重疊數(shù)之和÷3。
因為每邊的三數(shù)之和是整數(shù),所以重疊數(shù)之和應(yīng)是3的倍數(shù)。考慮到重疊數(shù)是1~6中的數(shù),所以三個重疊數(shù)之和只能是6,9
4、,12或15,對應(yīng)的每條邊上的三數(shù)之和就是9,10,11或12。
與例2的方法類似,可得下圖的四種填法:
每邊三數(shù)之和=9 每邊三數(shù)之和=10 每邊三數(shù)之和=11 每邊三數(shù)之和=12
例4將2~9這八個數(shù)分別填入右圖的○里,使每條邊上的三個數(shù)之和都等于18。
分析與解:四個角上的數(shù)是重疊數(shù),重疊次數(shù)都是1次。所以四個重疊數(shù)之和等于
18×4-(2+3+…+9)=28。
而在已知的八個數(shù)中,四數(shù)之和為28的只有:
4+7+8+9=28或5+6+8+9=28。
又由于18-9-8=1,1不是已知的八個數(shù)之一,所以,8和9只能填對角處。由此得到左下圖所
5、示的重疊數(shù)的兩種填法:
“試填”的結(jié)果,只有右上圖的填法符合題意。
以上例題都是封閉型數(shù)陣圖。
一般地,在m邊形中,每條邊上有n個數(shù)的形如下圖的圖形稱為封閉型m-n圖。
與“輻射型m-n圖只有一個重疊數(shù),重疊次數(shù)是m-1”不同的是,封閉型m-n圖有m個重疊數(shù),重疊次數(shù)都是1次。
對于封閉型數(shù)陣圖,因為重疊數(shù)只重疊一次,所以
已知各數(shù)之和+重疊數(shù)之和
=每邊各數(shù)之和×邊數(shù)。
由這個關(guān)系式,就可以分析解決封閉型數(shù)陣圖的問題。
前面我們講了輻射型數(shù)陣圖和封閉型數(shù)陣圖,雖然大多數(shù)數(shù)陣問題要比它們復雜些,但只要緊緊抓住“重疊數(shù)”進行分析,就能
6、解決很多數(shù)陣問題。
例5把1~7分別填入左下圖中的七個空塊里,使每個圓圈里的四個數(shù)之和都等于13。
分析與解:這道題的“重疊數(shù)”很多。有重疊2次的(中心數(shù),記為a);有重疊1次的(三個數(shù),分別記為b,c,d)。根據(jù)題意應(yīng)有
(1+2+…+7)+a+a+b+c+d=13×3,
即 a+a+b+c+d=11。
因為1+2+3+4=10,11-10=1,所以只有a=1,b,c,d分別為2,3,4才符合題意,填法見右上圖。
?練習17
1.把1~8填入下頁左上圖的八個○里,使每個圓圈上的五個數(shù)之和都等于20。
2.把1~6這六個數(shù)填入右上圖的○里,
7、使每個圓圈上的四個數(shù)之和都相等。
3.將1~8填入左下圖的八個○中,使得每條邊上的三個數(shù)之和都等于15。
4.將1~8填入右上圖的八個○中,使得每條直線上的四個數(shù)之和與每個圓周上的四個數(shù)之和都相等。
5.將1~7填入右圖的七個○,使得每條直線上的各數(shù)之和都相等。
6.把1,3,5,7,9,11,13分別填入左圖中的七個空塊中,使得每個圓內(nèi)的四個數(shù)之和都等于34。
答案與提示練習17
每個圓周的四數(shù)之和=12每個圓周的四數(shù)之和=13
每個圓周的四數(shù)之和=14
每個圓周的四數(shù)之和=15每個圓周的四數(shù)
8、之和=16
3.提示:四個頂點數(shù)之和為15×4-(1+2+…+8)=24,四個頂點數(shù)有3,6,7,8和4,5,7,8兩種可能。經(jīng)試驗只有左下圖一個解。
4.提示:每條直線或每個圓周上的四個數(shù)之和都等于
(1+2+…+8)÷7=18。
填法見右上圖。(填法不唯一)
5.提示:頂上的數(shù)重疊2次,其它數(shù)都重疊1次。
(1+2+…+7)×2+頂上數(shù)=每條線上的和×5,
56+頂上數(shù)=每條線上的和×5。
由上式等號左端是5的倍數(shù),推知“頂上數(shù)”=4。所以每條線上的三個數(shù)之和為
(56+4)÷5=12。
經(jīng)試驗填法如上圖。(填法不唯一)
6.與例5類似(見上圖)。