專題五典型試題分析

2022-10-10 15:54:02 字數 4824 閱讀 9520

小學數學競賽實際上就是解題能力的競賽,多做好題是提高解題能力的有效途徑,本講中精選了各類數學競賽的一些典型試題進行分析與解答,希望對開拓思路能起一點作用.

例1 龜兔賽跑,全程5.2公里,兔子每小時跑20公里,烏龜每小時3公里,烏龜不停地跑,但兔子卻邊跑邊玩,它先跑1分鐘後玩20分鐘,又跑2分鐘然後玩20分鐘,再跑3分鐘然後玩20分鐘,…,問先到達終點的比後到達終點的快多少分鐘?

分析只要分別求出烏龜和兔子到達終點各用了多少分鐘.

解:烏龜到達終點所用時間為:

5.2÷3=26/15(小時)

也就是26/25×60104(分鐘).

如果兔子不停地跑,那麼它到達終點所用時間為:5.2÷20=13/50(小時)

化為分鐘:13/50×60=78/5(分鐘).

又由於78/5=15=1+2+3+4+5+3/5.這就說明,兔子共停下來玩了5次,玩過第5次之後再跑3/5分鐘,就到達終點了,共用時間:15+20×5=115(分鐘)

所以烏龜比兔子早到:115-104=11(分鐘).

例2 下圖是兩個互相嚙合的齒輪,大的是主動輪,小是從動輪,大齒輪半徑為105,小齒輪半徑為90,現在兩個齒輪的標誌線在同一直線上,問大齒輪至少轉了多少整圈後,兩條標誌線又在同一直線上?

分析這道題可以看成下面的問題:

在a點有甲、乙二人,同時、同速出發分別沿著兩條跑道跑圈,問甲沿左邊大圈至少跑了多少圈後,乙沿右邊小圈跑到了a點或b點?

解:由於要求乙到達a點或b點,所以乙跑的路程應該是小圓周長一半的倍數;又由於乙與甲跑的路程相等,所以問題就變成了:

大圓周長的至少多少倍是小圓周長一半的倍數?設甲跑了n 圈,則有是整數,約分後可得:=,這就說明n至少取3使是整數.

答:主動輪至少轉3圈,兩條標誌線又在一條直線上.

說明:變換問題的敘述方式,往往是發現解題思路的重要手段.

例3 王師傅在某個特殊崗位上工作,他每上8天班後,就連續休息兩天,如果這個星期六和星期天他休息,那麼至少再過幾個星期後,他才能又在星期天休息?

分析首先應該計算出至少過了多少天,王師傅又在星期天休息,由於他是連續休息2天,因此可能出現兩種情況:星期六和星期天,星期天和星期一.

解:由於王師傅工作8天,休息2天,所以每10天一迴圈,設過了n個10天又是星期天,那麼總天數就是10n是7的倍數,因此n至少等於7,總天數就是70天;另外一種情況是過了n個10天是星期一,也可以使王師傅在星期天休息,同樣的分析可以知道,10n-1是7的倍數,這時n至少等於,總天數為10×5-1=49(天).由天49<70,所以第二種情況在第一種情況之前出現,這就說明王師傅至少過49天才又在星期天休息,而不難算出49天等於個星期.

答:王師傅至少過了7個星期又在星期天休息.

例4 祖父現在的年齡是小明年齡的6倍,幾年後,祖父的年齡將是小明年齡的5倍,又過幾年經後,祖父年齡將是小明年齡的4倍,求祖父今年多少歲?

分析在「年齡問題」中,有一條差不變原理要注意,也就是說無論什麼時候,祖、孫二人的年齡差都是一樣的。

解:設祖、孫二人今年的年齡分別為x和y,根據已知條件:今年祖父年齡是小明年齡的6倍,就有:

x-y=5y,設過a年後,祖父年齡是小明年齡的5倍,由差不變原理知道:x-y=4(y+a),設過b年後,祖父年齡是小年齡的4倍,同樣道理又有:x-y=3(y+b),

綜合上面三個式子有:

5y=4(y+a)

5y=3(y+b)

整理後得:y=4a

2y=3b

也就是  8a=3b.

從這個式子看出應該有:a=3,b=8,

從而就有    y=4×3=12

x=6×12=72.

答:祖父今年71歲.

說明:事實上,從8a=3b這個公式看出a應為3的倍數,b為8的倍數,如果取a=6、b=16或更大話,將得出不合常理的結果.

例5 下圖中8個頂點處標註數字a,b,c,d,e,f,g,h,其中的每乙個數都等於相鄰三個頂點處數的和的1/3,求:(a+b+c+d)-(e+f+g+h)的值

解:由已知條件得:

3a=b+d+e

3b=a+c+f

3c=b+d+g

3d=a+c+h

把這四式相加,得

3(a+b+c+d)=2(a+b+c+d)+(e+f+g+h)

∴a+b+c+d=e+f+g+h

∴(a+b+c+d)-(e+f+g+h)=0.

例6 從1~100這100個不等的數中,每次取出2個數,要使它們的和大於100,有多少種不同的取法?

分析在這100個不等的數中,每次取出2個其中必有乙個較小的,又這二數之和要大於100,我們可以列舉較小數的所有可能取值情況.

解:較小數是1,有1種取法,即(1,100)

較小數是2,有2種取法,即(2,99),(2,100);…

較小數是50,有50種取法,即(50,51),(50,52),(50,53),…,(50,100);

較小數是51,有49種取法,即(51,52),(51,53),(51,54),…,(51,100);

…較小數是99,有1種取法,即(99,100).

所以共有取法:

1+2+…+49+50+49+…+2+1=2(1+2+…+49+50)-50=2-50=2500(種).

例7 有a、b、c三人參加m項全能比賽,在每乙個專案中,第一各、第二名和第三名分別得分p1,p2和p3,它們都是自然數,並且p1>p2>p3,最後計算總分時,a得22分,b與c均得9分,b跑百公尺第一,問:①m等於多少?②在跳高比賽中,誰得第二名?

分析我們來分析如何求m,由於題中已知有百公尺和跳高兩項比賽,所以m至少是2,又由已知條件知有:m(p1+p2+p3)=22+9×2=40所以m是40的約數,m的可能取值只有2、4、5、8、10、20、40以下只需依次列舉試驗,淘汰非解.

解:由於p1≥3,p2≥2,p1≥,因此m(1+2+3)≤m(p1+p2+p3)=40.也就是m≤6,這樣一來m只有三種可能取值了:2、4、5.下面我們分別討論.

如果m=2,這時只有百公尺和跳高兩項比賽,由於b在麵公尺賽中得分p1,他的總分只有9分,因此p1至多等於8,這樣a無論如何也得不到22分,所以m=2.

如果m=4,這時有:p1+p2+p3=10

由於b得了乙個第一,所以他至少得分:

p1+3p3

又由於b的總分是9,所以我們有:p1+3p3≤9

由此不難看出p1不能超過6,又由a得總分22知p1還不能小於6,所以p1=6,這樣一來就有p2+p3=4,所以就有p3=1,p2=3,這是不可能的,因為這時a最多得分為6×3+3=21,不夠22,因此m=4.

排除了以上兩種情況,只有m=5,下面我們來分析每個人的得分情況,這時我們有:p1+p2+p3=8.

由於p1、p2、p3互不相同,所以p3=1,否則的話,左邊至少等於2+3+4=9>8,因此就有p1+p2=7.不難發現p1至多等於5,同時又不能小於5,所以p1=5,從而也卞有p2=2,我們用下表來表示每個人的名次:且由表可見,c是跳高比賽的第二名

這個表的填充過程讀者應自己獨立地作一遍.

例8 2023年,有個人在介紹自己的家庭時說:我有一兒一女,他們不是雙胞胎,兒子年齡的立方,加上女兒年齡的平方,正好是我的出生年,我是在2023年以後出生的,我的兒女都不滿21歲,我比我妻子大8歲,請求出全家每個人的年齡.

分析本題的關鍵在於先確定兒子的年齡,其次是求出女兒的年齡,這可是用前面介紹的「篩」法來做到.

解:由於13=2197,所以兒子的年齡一定小於13歲;又由於11=1331,既使加上21=441,也只是1331+441=1772<1900,所以兒子的年齡一定大於11歲,只有12歲了.

設女兒的年齡為x,根據已知條件有:

12+x>1900

所以x>1900-12

x>172

也就是說女兒的年齡大於13歲,以已知這個年齡小於21歲,所以女兒的年齡可能歲數是:

14,15,16,17,18,19,20

如果x=15,那麼父親的出生年數就等於:

12+15=1953

這顯然是不合理的(想一想為什麼?)同樣道理,女兒的年齡也不能是大於15的數,只能是14歲。

這時父親的出生年數為:

12+14=1924

2023年時的年齡為:

1978-1924=54(歲)

2023年時母親的年齡為:

54-8=46(歲):

答:(略)。

說明:從本題的解答可以發現,運用篩選法解題時,關鍵是確定篩選的範圍,範圍越小,篩選的工作量越小。

從上面的幾個例子我們看出,用列舉法解題的基本方法是:

按某種規律一一枚舉問題的有限個解;或者是:把研究物件劃分為不重複、不遺漏的若干類一一解決,從而得到原問題的解答。

有時為了求出某一答案,若不能直接解得,就可以運用篩選法,也叫排除法,它的做法可以用四句話概括:

確定範圍,逐一試驗,淘汰非解,一時不知從何下手,有時可先把問題簡單化,考慮它的特殊情形。在解決這個特殊情形的過程中,得到啟發,從而獲得解決原題的方法,這樣的解題方法,我們叫作從特殊到一般的分析方法,簡單地說就是難的不會,想簡單的。

例 9 問5條直線最多將平面分為多少份?

分析直接想五條直線的情況不好想,先研究一些簡單的情況,不難知道:

一條直線最多將平面分為2部分;

二條直線最多將平面分為3部分;

三條直線最多將平面分為7部分;

四條直線最多將平面分為11部分;

五條直線的圖不易畫出,所以很難下結論,分析一下上面特殊情形的結論,看看能不能發現一些規律。

二條直線分平面的4部分恰好是在一條直線分平面的2部分的基礎上增添了2部分;三條直線分平面的7部分,類似地,四條直線分平面的11部分是在三條直線分平面的7部分的基礎上增添4部分,怎樣解釋這個規律呢?我們以四條直線的情形作為例子。

三條直線將平面分為7部分,新加上一條虛線,由於新添虛線不能過實線的交點,這樣,虛線與三條實線有三個交點,這三個交點將虛線分為四段,其中的每一段都將所在的平面部分一分為二,所以也就是使所分平面的份數增加4。

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