最大数是2:6=2+2+2=2+2+1+1=2+1+1+1+1; 最大数是1:6=l+1+1+1+1+1。
因此,一共有10种不同的分拆方式。
为什么不按分拆中的最小数来分类呢?可
学习数学的唯一方法是做数学。 以想象到,分拆中最小整数1出现的次数最多,
如果按最小数来分类,就会使分类流于繁琐,
——哈尔莫斯 从而失去了它的意义,而分类的主要目的在于
简化问题。
枚举法
老奶奶数鸡蛋,她小心翼翼地把鸡蛋从篮
子里一个一个地往外拿,边拿边数.篮子里的
鸡蛋拿光了。有多少个鸡蛋也就数出来了。这
种最简单的计数方法就叫做枚举法。对于一组
需要计算总数的东西,如果它们的数量不太多
多,我们可以运用枚举法把它们一一列举出来,
从而求出这个总数。
例1 将一个整数分成若干个小于它的整
数之和,叫做分拆。比如4=1+1+2,4=1+3,是
两种不同的分拆。但4=l+1+2,4=1+2+1,
4=2+1+l,它们只有加数的顺序不同,应算是同
一种分拆,请问:整数6有多少种不同的分拆
方式?
分析与解1 整数6小大,可以考虑直接
运用枚举法求解。由于6=1+1+1+1+1+1,这说
明6最多拆为6个数,又6=1++5=2+4=3+3,最
少拆为两个数之和,因此我们可按分拆后整数
个数分类,除上述两类情形外,另外还有: 拆成三个数的:6=1+1+4=1+2+3=2+2+2; 拆成四个数的:6=1+1+1+3=1+1+2+2; 拆成五个数的:6=1+1+1+1+2.
可见,一共有10种不同的分拆方式。 我们在列举分拆的整数时,先写较小的数,再写较大的数,这样有规律地写,可以防止遗漏任何一种情形。
分析与解2还有一种更好的分类方法:按
分拆中的最大整数来穷举。
最大数足5: 6=5+1;
最大数是4:6=4+2=4+l+1;
最大数是3:6=3+3=3+2+1=3+1+1+1;
运用枚举法必须注意两个方面:第一,我们应初步估计总的数目不是太大。因为若需要
计算数目的情况太多时,把它们一一列举出来将是非常费时、困难的。这个时候,最好寻找
更有效的方法。第二,列举时必须保证没有重复,也没有遗漏,只有这样,方能得到正确的
结果。为了做到这一点,我们应该抓住对象特征,选择适当的标准分类,有次序、有规律地
列举,例如上述例1的第一种解法,我们是按分拆后整数个数分类。
对于同一个问题,如果考虑的角度不一样,分类标准不同,那么即使同样是运用枚举
法,也会产生不同的解题途径。例如,对于例l我们按分拆中的最大整数来枚举,给出了另外一种解法。 例2 如图4 -1所示,一张方格纸,每个方格的边长都是1,画好一条横线AB,一只小虫从AB上的o点出发,沿着横线与竖线爬行,上下左右都可以,但最后仍回到AB上(不一定回到0点)。如果小虫爬行的总长是3,那么小虫有多少条不同的路线? 分析与解 (1)先来解答总长是2的简 单情况,这时虫的路线有6条: 图4-1 先向上后向下;先向下后向上;先向左后向右;先向右后向左;先向左再向左;先向右再向右。(以上前4种路线均回到D点) (2)如果总长是3,那么小虫的路线可分为 4种: (3)一行(列)含面数最多为2时,仅有图4-10
①先向左走一步,那么转化为一种情形。(l),虫的路 线有6条;
②先向右走一步,也有6条路线; ③先向上走一步然后有4条路线,即右下,左下,下右,下左;
④先向下走一步也有4条路线。
因此,共有6+6+4+4=20(条)路线。
例3 有一无盖立方体纸箱,若将其沿棱剪成展开图,如图4-2即为一种形式,问:有多少种不同形式的展开图? 图4-2 分析与解 纸箱共有五个面,展开后的图形的行(列)所含面数最多不会有5个面,当然也不可能仅含1个面。 (1)含面数最多的行(列)有4个面的情形,注意到对称性,仅有图4-3,4-4两种情形。
(2)含面数最多的行(列)有3个面的情形,可分两类:
①剩下的两个面位于面数最多的行(列)的同侧时,有图4-5,4-6两种不同的情形。
②剩下的两个面位于面数最多的行(列)的异侧时,有图4-74-8,4-9三种不同情形。
根据上述各种情形,知道共有8种不同的展开形式 对所给的问题酌情画出图表分析是非常有益
的。下面介绍的树形图是枚举时常常采用的一种图示的方式。它形象直观,非常有条理,不易重复或遗漏,使人一目了然。
例4 一个学生暑假在A,B,C三个城市游览。
他今天在这个城市,明天就到另一个城市。假
设他第一天在A市,第五天又回到A市,问:他有几种不同的游览方案? 分析与解这个学生在一个城市逗留一天后
就要转移到另一个城市,因此,在游览方案中,第二天可能是B市或C市,第三天可能是A市或B市,?如此考虑问题,也许会把我们自己
给弄糊涂了,右面的4-11,犹如一棵倒立的树,它很清楚地表明了我们的推理过程。
图4 -11称为树形图,图中从上至下每一条路径都表示一个游览方案,比如最右边一条路径A-C-B-C-A就表示第二天在C市,第三天在B市,第四天在C市,第五天回到A市的路线。从图4-11中还可以看到,第四天在A市的情形是不合要求的(因为第五天必须 在A市,同一城市不允许连续逗留两天)。数一数最后一行中,A的个数,便知不同的游览方案有6种。如果我们还要求三个城市必须都到过,那么有两个方案(A-B-A-B-A,A-C-A-C-A)不合要求,此时仅有4个不同的方案。
例5甲、乙两人进行围棋比赛,规定先胜不同情形,由于a1来说,取2,3,4或5是等四盘者胜,第一、二盘甲胜,第三盘乙胜,请可能性的,因此当a1=3,4,5时同样各有11问:到决出最后胜负为止,可能有几种情形?种情形。这样一共有11×4=44种不同可能情其中甲胜的情形有几种? 形。利用等可能性,选a1为起点,并进而仅研
分析与解 如同上例,对这种分步进行的问题可采究a1=2的情形,这样的处理,大大减少了问题用树形图列举.用“甲”表示甲胜,“乙”表示乙胜。的复杂程度,避免了许多类似的列举,也有利由于第三盘以后,甲只要再胜两盘或乙再胜三盘,比赛于避免重复与遗漏。 至多进行七盘就能决出胜负,所以表示各种战况的树形 图如图4-12。
图4-12中从上至下每一条路径表示一种可能战况,比如最左边的“甲一甲”表示在第四、第五两盘中甲连胜,而“乙一甲一乙一乙”表示的是乙胜的一种情形。从图4-12中可看出一共有10种不同的可能情形,其中甲胜的有6种。 例6小马虎给五位朋友写信,由于粗心,在把信装入信封时他给弄错了,结果,五位朋友都没有收到小马虎写给他的信,而是收到他写给别的朋友的信,请问:一共有多少种可能情形? 分析与解用编号l,2,3,4,5表示五位朋友应该收到的信,用a1, a2,a3, a4, a5表示他们实际收到的信的编号,于是问题中要求a1≠l,a2≠2,a3≠3,a4≠4,a5≠5。 我们选a1作突破口,因为a1≠l,a1只可能是2,3,4或5。当a1=2时,作树形图,如图4-13。
数一数最后一行数字的个数,即知有11种
习题:
1.有四张卡片,上面分别写有1,2,4,0四个数字,从中任意拍出三张卡片组成三位数,这些卡片可组成____个不同的三位数。 2.a.b,c,d四本不同的书放人一个书包,至少放1本,最多放2本,共有____种不同的放法。 3.从3,13,17,29,3l这五个自然数中,每次取两个数分别作一个分数的分子和分母,一共可以组成____个最简分数。 4.图4-14中____一个三角形,有____条线段。
5.图4-15中共有____条线段。
6.图4-16中共有 个梯形。
次序?
7.口袋中有纸币7张:2张1元、2张5元、2张10元、l张50元,每次取出2张,记下它们钱数的和,然后放回口袋中,如此反复。那么共有____种不同的钱数。
8.甲、乙两人比赛乒乓球,先胜三局的人算赢。直到决出胜负为止,共有____种可能发生的情况。 13.图4-18长方形的边每隔l米有一个点, 共10个点,以这些点为顶点的三角形中,面积 为3平方米的有多少个?
9.一个人在三个城市A、B、C中游览.他 今天在这个城市,明天就必须到另一个城市, 这个人从A城出发,4天后还回到A城,那么 这个人有____种旅游路线。 14.下面五个图形都具有两个特点:(1)由
10.三个人互换帽子,要使每个人都戴别人四个连在一起的同样大小的正方形组成;(2)每的帽子,共有____种换法。 个小正方形至少和另一个小正方形有一条公共 边,我们把具有以上两个特点的图形叫做“俄 罗斯方块”.
11.有0,1,4,7,95张数字卡片,从中取出4张 排成四位数,把其中能被3整除的数按从小到大的顺序 如果把某个俄罗斯方块在平面上旋转后,排列起来,那么第三个数是____。 它与另一个俄罗斯方块相同(比如上图中的B 与E),那么这两个俄罗斯方块只算一种, 除这 四种外,还有好几种俄罗斯方块,请你把这几 种都画出来。
12.一次射击比赛中,5个泥制的靶子挂成3列(如图4 -17),一射手按下列规则去击碎靶子:先挑选一列,然后必须击碎这列中尚未被击碎的靶子中最低的一个。若每次都遵循这一原则,击碎5个靶子可以有多少种不同的