数学广角——植树问题
看图搞懂三种情形,间隔和棵数再也不出错
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数学广角——植树问题
看图搞懂三种情形,间隔和棵数再也不出错
什么是「间隔」
伸出左手,把五根手指张开。手指和手指之间那几条缝,在植树问题里有个正式的名字——叫做「间隔」。
手指是端点,指缝是间隔;同样,树是端点,树之间的空段就是间隔
生活中的间隔现象
走在放学路上,你抬头看路灯,一根一根排得多整齐——灯和灯之间总有一段空,那就是「间隔」。其实这种规律排列,生活中到处都有。
士兵每人间隔一步,和路灯、彩旗、树苗一样:相邻两个之间距离都相等
两端都种
前面我们认识了「间隔」——两个相邻东西之间的空隙。现在把间隔请到马路上:在路的两头各种一棵树,中间每两个相邻的树之间就是一个间隔。
锯 N 刀得 N+1 段;两端都种 N 个间隔得 N+1 棵树
两端都种的画图方法
画植树示意图只要四步,跟着做就能画出来。
一端种一端不种
我们已经会做「两端都种」了:棵数 = 间隔数 + 1。如果只在起点种、终点不种呢?
排头贴线算1个,之后每人间隔1米;最后一人后留空地
一端种的画图方法
用画图把一端种的植树问题画出来,一共四步就能搞定。
两端都不种
如果一条路的两头都不让种树呢?比如校园围墙边的路,两端是大门没法挖坑——那就只能在中间种。
走廊分几段,中间挂灯笼数比分段数少1
三种情况对比
「两端都种」和「一端种一端不种」公式只差一个「+1」,最容易算错,关键是看路的起止点。
- 公式:棵数 = 间隔数 + 1
- 例:20米路、5米一棵 → 5棵树、4个间隔
- 关键:首尾两端各占一棵
- 公式:棵数 = 间隔数
- 例:20米路、5米一棵 → 4棵树、4个间隔
- 关键:只有一头种,另一头不种
发现规律
中间的根是核心问题,三个分支归纳三种情况的棵树与间隔关系。
植树问题的公式
画图时我们发现,棵树和间隔数之间总差1。现在把观察到的规律整理成公式——记住公式前,先看清题目属于哪种情况。
锯n次得n+1段,多出的1就像多出的那1棵树
自测练习
校园里有一条长20米的小路,要在路的一侧每隔4米种一棵树苗(两端都种),一共需要准备多少棵树苗?
环形路上的植树
上节课我们学了'两端都不种'——因为少了两棵树,所以棵数比间隔数少一个。但如果是环形路呢?起点和终点是同一个地方,会发生什么变化?
围圈时最后一人和第一人也拉手,等于把两端并到一起
环形 vs 直线
同样等距种一圈树,直线和环形棵数居然差一棵——差就差在"封闭"二字。
- 棵数 = 间隔 + 1
- 间隔数 = 棵数 - 1
- 起点、终点各有一棵树
- 典型场景:马路两边种行道树
- 棵数 = 间隔
- 间隔数 = 棵数
- 没有端点,末棵接回首棵
- 典型场景:圆形花坛、操场跑道外圈
生活中的环形布点
前面练的都是直直的场景——马路、跑道、栏杆。其实生活中还有另一种布点:围成一个圆圈。花坛、路灯、圆桌就是这样的例子。
一颗颗珠子串起来,最后一颗扣回第一颗,围成一圈——珠子数 = 间隔数
如何画线段图
画线段图分四步,把路、端点、间隔、棵树一一画清楚。
如何画示意图
画植树示意图,关键是用符号代替真树,让线上的位置一目了然。
本节要点回顾
- ✓端点怎么处理,是三种直线情况的分水岭
- ✓距离÷间隔长=间隔数,间隔数定了棵数就定了
- ✓环形路线上棵数与间隔数总是相等
- ✓公式记不清时,画个图就一目了然
课后思考
先自己琢磨,再看参考答案。三道题分别带你回顾核心、动手应用、换个角度想边界。
参考答案看每个端点上有没有树。两端都有:起点就是第一棵树,多 1;一端没有:那个端点只是个空缺,不多不少;两端都没有:起点和终点都是空缺,少 1。核心是「端点有没有树」决定了多算还是少算。
参考答案两端都摆:50÷5+1=11 盆;只一端摆:50÷5=10 盆。差的那 1 盆,正是「另一个端点要不要摆」带来的影响。把走廊想成楼梯装防滑条,同样的逻辑也成立。
参考答案因为在环形上,起点就是终点——最后一棵树绕一圈后回到第一棵的位置。没有「独立的端点」让棵数比间隔数多 1。这是环形与直线最本质的区别。