小學(xué)四年級頻道為大家整理的小學(xué)四年級奧數(shù)下冊有趣的數(shù)陣圖教案,供大家學(xué)習(xí)參考。
大家都知道了歷史悠久的三階幻方.再推廣一些,結(jié)合某些幾何圖形,把一些數(shù)字填入圖形的某種位置上,并使數(shù)字滿足一定的約束條件,這類問題,習(xí)慣上稱為“數(shù)陣圖”.幻方是特殊的數(shù)陣圖,幻方發(fā)展較快,因?yàn)樗髞砼c試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及一些高深數(shù)學(xué)分支有關(guān),成為數(shù)陣圖中重要課題.本講主要介紹一般數(shù)陣圖及解此類題的推理思考方法,由于它既有數(shù)字之間運(yùn)算,又要結(jié)合圖形,對開發(fā)學(xué)生綜合思考和形象思維很有益.
先看例題.
例1 下面圖形包括六個(gè)加法算式,要在圓圈里填上不同的自然數(shù),使六個(gè)算式都成立,那么右邊圓圈中的數(shù)少是幾?
分析 為便于說理,各圓圈內(nèi)欲填的數(shù)依次用字母A、B、C、D、E、F、G、H、I代替(上右圖).
經(jīng)觀察,I=A+B+C+D.題目要I盡可能小,極端的想法,希望A、B、C、D只占用1、2、3、4.但這會產(chǎn)生矛盾.因?yàn)?總要和2、3、4中的某兩個(gè)實(shí)施加法,但1+2給予G、H、E、F中某值為3與A、B、C、D中已有的3沖突;同樣1+3給于G、H、E、F中某值為4又與A、B、C、D中已有的4沖突;所以A、B、C、D不能是1、2、3、4.
那么退而求之,不妨先設(shè)A=1.如先考慮B,B盡可能小,好,B=2,從而決定了E=3,C≠3,D≠3.
這樣一來,C,D只能取4和5.但如C=4導(dǎo)致G=5和D=5沖突,而C=5,D=4,又導(dǎo)致G=A+C=6和H=B+D=2+4=6沖突.
在碰了釘子后,回看在A=1設(shè)定后,不應(yīng)隨隨便便先填B的值.從結(jié)構(gòu)上看,因?yàn)锽,C地位對稱,不妨先考慮D.D盡可能小,好設(shè)D=2,B、C至少取3、5,若如此,由B+D或C+D產(chǎn)生的5會與B、C中已有的5矛盾.
所以,B、C可能取3、6.從而形成了:A=1、D=2、B、C取3、6(B,C地位對稱).這樣一來其他字母所代表的值就立即推出,不妨設(shè)B=3,C=6,A+B=E=4,C+D=6+2=8=F;A+C=1+6=7=G,B+D=3+2=5=H,恰
分析I的值有三種不同的獲得方式:
分析1 圖(A)中的中心圓填入的數(shù)設(shè)為x,x參與3條線的連加,設(shè)每條線數(shù)字和都為S.由題意:
1+2+3+…+7+2x=3S
即28+2x=3S或28+2x≡0(mod 3)
借用同余工具,是在兩個(gè)未知數(shù)的不定方程中先縮小x應(yīng)該取值的范圍.在mod3情況下,只要試探x≡0,1,2三個(gè)值,很輕松地解出:x≡1(mod3),回復(fù)到x取值范圍為1,2,…,7.有x1=1,x2=4,x3=7,
得到:x1=1,S1=10;x2=4,S2=12;x3=7,S3=14;
由此看出關(guān)鍵在求S(公共和)及x(參與相加次數(shù)多的圓中值).
此方法對下面解(B)、(C)、(D).都適用.
注意:每條線上的數(shù)字之和隨著中心數(shù)的變化而變化.
I=A+B+C+D=E+F=G+H.
3I=A+B+C+D+E+F+G+H,
而8個(gè)字母少是代表1、2、…、7、8的情況.
3I≥(1+2+…+7+8)=36,I≥12.
現(xiàn)已推出了使I=12的一種填法,所以是佳方案了.
例2 如右圖,五圓相連,每個(gè)位置的數(shù)字都是按一定規(guī)律填寫的,請找出規(guī)律,并求出x所代表的數(shù).
分析 經(jīng)觀察,圖中所填數(shù)的規(guī)律為兩個(gè)圓相交部分的數(shù)等于與它相鄰兩部分里的數(shù)的和的一半.比如:
(26+18)÷2=22.
(30+26)÷2=28.
(24+30)÷2=27.
解: x+18=17×2
x=16.
經(jīng)檢驗(yàn),16和24相加除以2,也恰好等于20.
例3 在下圖中的各題中,將從1開始的連續(xù)自然數(shù)填入各題的圓圈中,要使每邊上的數(shù)字之和都相等,中心處各有幾種填法?(每小題請給出一個(gè)解)
好滿足E+F=4+8=12=I;G+H=7+5=12=I;
綜上所述:A=1,D=2,B=3,C=6決定了其他值,且決定了I=12.是一個(gè)較小的I的值,自然要問I值還可能比12小嗎?