数阵图(一)(含详细解析)
世园会-
小学奥数特训营
5-1-3-1.
数阵图
教学目标
1.
了解数阵图的种类
2.
学会一些解决数阵图的解题方法
3.
能够解决和数论相关的数阵图问题
知识点拨
.
一、数阵图定义及分类:
1.
定义
:把一些数字按照一定的要求,排成各种各样的图形,这类问题叫数阵图
.
2.
数阵是一种由幻方演变而来的数
字图
.
数阵图的种类繁多,这里只向大家介绍三种数阵图:即封
闭型数阵图、
辐射型数阵图和复合型数阵图
.
3.
二、解题方法:
解决数阵类问题可以采取从局部到整体再到局部的方法入手:
第一步:区分数阵图中的普通点
(
或方
格
)
和关键点
(
或方格
)
;
第二步:在数阵图的少数关键点
(
一般是交叉点
)
上设置未知数,计算这些关键点与相关点的数量关系,得到关键
点上所填数的范围;
第三步:
< br>运用已经得到的信息进行尝试.
这个步骤并不是对所有数阵题都适用,
很多数阵题更需要对数学方法的
综合运用.
例题精讲
模块一、封闭型数阵图
【例
1
】
把
1
~
8
p>
的数填到下图中,使每个四边形中顶点的数字和相等。
【考点】复合型数阵图
【难度】
3
星
【题型】填空
【关键词】学而思杯,
3
年级,第
6
题
【解析】
小学奥数特训营
< br>1
6
3
8
4
7
5
2
【答案】
1
6
3
8
4
7<
/p>
5
2
【例
2
】
将
1
~
8
p>
这八个自然数分别填入下图中的八个
○
内,
使四边形每条边上的三个数之和都等于
14
,且数
字
1
出现在四边形的一个顶点上
.
应如何填?
(
1
)
【考点】封闭型数阵图
【难度】
2
星
【题型】填空
【
解
p>
析
】
为
了叙述方便,先在各圆圈内填上字母,如下图(
2
)
.
由条件得出以下四个算式:
<
/p>
a
h
g
f
(
2
)
b
c
d
e
a+b+c=14
(
1
)
p>
c+d+e=14
(
2
)
e+f+g=14
(
3
)
a+h+g=14
(
4
)由(
1
)
+
(
3
)
,得:
a+b+c+e+f+g=28
,
(
a+b+c+d+e+f+g+h
)
-
(
d+h
)
=28
,
d+h=
(
1+2+3+4+5+6+7+8
)
-28=8
,由(
2
)
+
(
4
)
,同样
可得
b+f=8
,
< br>又
1
,
2
,
3
,
4
,
5
,
6
,
p>
7
,
8
中有
1+7=2+6=3+5=8.
又
1
要出现在顶点上,
d+h
与
< br>b+f
只能有
2+6
和
3+5
两种填法
.
又
由对称性,不妨设
b=2
,
f=6
p>
,
d=3
,
h=5
.
a
,
c
,
e
,
g
可取到
1
,
4
,
p>
7
,
8
若
a=1
,则
c=14-
(
1+2
)
=11
< br>,不在
1
,
p>
4
,
7
,
8
中,不行
.
小学奥数特训营
若
c=1
,则
a=14-
(
1+2
)
=11
,不行
.
p>
若
e=1
,则
c=
14-
(
1+3
)
=10
,不行
.
若
g=1
,则
a=8
,
c=4
,
e=7.
说明:
例题为封闭型数阵,由它的分析思考过程可以看出,确定各边顶点所应填的数为封闭型数阵的
解题突破口
.
【答案】
【例
3
】
在如图
6
所示的○内填入不同的数,使得三条边上的三个数的和都是
1
2
,若
A
、
B
、
C
的和为
1
8
,则
三个顶点上的三个数的和是
。
A
C
p>
B
【考点】
封闭型数阵图
< br>
【难度】
1
星
【题型】填空
【关键词】希望杯,五
年级,复赛,第
11
题,
5
分
【解析】
设
三个顶点为
D
,
E
,
F
,求
D
,
E
,
F
。
观察容易发现,三条边的和为
36
,即
D
+
A
+
E<
/p>
+
E
+
C
+
F
+
F
+
B
+
D
=36
18+2( <
/p>
D
+
E
+
F
)=36
,所以
D
+
E
+
F
p>
=9
【答案】
9
【例
4
】
将
1<
/p>
至
6
这六个数字填入图中的六个圆圈中<
/p>
(
每个数字只能使用一次
)
,
使每条边上的数字和相等.
那么,
每条边上的数字和是
.
a
d
p>
e
7
f
8
c
9
8
7
b
9
【考点】封闭型数阵图
【难度】
2
星
【题型】填空
【
解
p>
析
】
如
图,用字母表示各个圆圈中的数,那么每条边上的数字和为
a
b
c
,由于
a
b
c
最小为
1
2
3
6
,最大为
< br>
1
2
9
a
b
p>
c
3
15
3
4
5
6
15
,所以每条边上的数
字和最小为
17
,最大为
20
,如下两图为每条边上的数字和分别为
17
和<
/p>
20
时的填法.
1
5
9
2
4
8
6
7
3
p>
4
2
9
5
1
8
3
7
6
而每条边上的数字和能否为
18
或
19
呢?答案是否定的,现
说明如下.
如果每条边上的数字和为
18
,那么
a
b
c
18
15
3
9
p>
,而
a
b
d
9
18
,即
a
b
d
9
,得
小学奥数特训营
p>
到
c
d
,与题意不符,所以每条边上的数字和不能为
18
.如果每条边上的数字和为
19
,
类似分析可得
到
b
< br>e
,也与题意不符,所以每条边上的数字和不能为
19<
/p>
.
所以每条边上的数字和为
17
或
20
.
【答案】
17
或
20
【例
5
】
将
1<
/p>
到
8
这
8
个自然数分别填入如图数阵中的
8
个圆圈,<
/p>
使得数阵中各条直线上的三个数之和都相等,
那么
A
和
B
两个圆圈中所填的数之
差
(
大数减小数
)
是
______
.
A
B
【考点】封闭型数阵图
【难度】
3
星
【题型】填空
【关键词】
2008
年,学而思杯,五年级,
4
年级,第
< br>4
题
【
解
析
】
方
法一:如图
a
A
b
c
B
e
f
d
用字母来表示各个圆圈中的数字,设各条直线上的三个数之和
都为
s
,那么
a
b
c
d
e
p>
f
2
s
,
a
A
e
b
< br>
A
d
c
B
f
3
s
p>
,所以
2
A
p>
B
s
,
a
b
c
d
< br>
e
f
A
B
2
s
A
p>
B
5
A
3
B
,而
a
b
c
d
e
f
A
B<
/p>
1
2
8
36
,所以
5
A
3
B
36
,那么
A
是
3
的倍数
.
如果
A
3
,得
B
7
;如果
A
6
,得
B
2
,这两种情况下
p>
A
和
B
的差都为<
/p>
4
,所以
A
和<
/p>
B
两个圆圈中所填的数之差
(
大数减小数
)
是
4.
p>
方法二:设各条直线上的三个数之和都为
s
,
2(1
2
3
<
/p>
8)
B
p>
5
s
,即
72
p>
B
5
s
,
B
7
< br>B
2
所以
,
,由于
(1
2
3
8)
A
3
s<
/p>
,即
36
A<
/p>
3
s
,
s
13
s
14
B
2
B
7
s
14
s
1
3
因此有
,
,
综合
有
s
14
,
s
p>
13
,
A
6
A
3
A
6
A
3
所以
A
和
B
两个圆圈中所填的数之差
(
大数减小数
)
是
4.
【答案】
4
【例
6
】
如图所示,圆圈中分别填人
0
到
9
这
10
个数,且每
个正方形顶点上的四个数之和都是
18
,则中间两
个数
A
与
B
的和是
________
。
A
B
【考点】封闭型数阵图
【难度】
3
星
【题型】填空
【关键词】希望杯,六
年级,二试,第
5
题,
4
分
小学奥数特训营
【解析】
若
每个正方形中数的和都是
18
,那么总和为
54
,而这
10
个数的和为
45
,其中
A
、
p>
B
各多算了一次,故
A
+
B
=9
。
【答案】
9
【例
7
】
把
2<
/p>
~
11
这
10<
/p>
个数填到右图的
10
个方格中,每格内填
一个数,要求图中
3
个
2
2
的正方形中的
4
个
数之和相等.那么,这个和数的最小值是多少?
11
8
3
【考点】封闭型数阵图
【难度】
3
星
【题型】填空
10
2
7<
/p>
5
9
6
4
【
解
析
】
第
一步:首先确定数
阵图中的关键方格,即相邻两个正方形相交的两个方格;
第二
步:
计算三个
2
2
正方形内
4
个数之和的和,
p>
显然这个和能被
3
整除,
< br>其中有两个数被重复计算了
两次,而
2
< br>
3
11
65
,除以
< br>3
余
2
,因此被重复计算的两个
数的和被
3
除余
1
,这两个数取
2
、
5
时,这个和取得最小值;
第三步,由已知的两个方
格中的数,得到每个
2
2
正方形中的
4
个数之和的最小值为
24
,构造各个正
方形中其他几个数使每个正方形中的
数的和为
24
,如图,所以所求的最小值是
24
.
【答案】
24
【例
8
】
下图中有五个正方形和
12
个圆圈,将
1~12
填入圆圈中,使得每个正方形四角上圆圈中的数字之和都
相等.那么这个和是多少
p>
?
8
1
12
p>
10
3
5
6
2
11
7
9
4
【考点】封闭型数阵图
【难度】
3
星
【题型】填空
再将中间四个圆圈中的数加两遍,可得:
1
2
填法如右上图。
【
解
析
】
设
每个正方形四角上圆圈中的数字之和为
x
,则由
5
个正方形四角的数
字之和,相当于将
1
~
12
相加,
12
2
x
5
x
,解得
x
26
,即这个和为
26<
/p>
.具体
【答案】
26
【例
9
】
如图,大、中、小三个正方形组
成了
8
个三角形,现在把
2
、
4
、
6
、
8
四个数分别填在大正方形的四
个顶点;再把
2
、
4
、
6
、
8
< br>分别填在中正方形的四个顶点上;最后把
2
、
4
、
6
、
8
分别填在小正方形的
四个顶点上.
< br>⑴能不能使
8
个三角形顶点上数字之和都相等?⑵能不能
使
8
个三角形顶点上数字之和
各不相同
?如果能,请画图填上满足要求的数;如果不能,请说明理由.
2
4
8
2
4
2
6
6
4
p>
8
8
【考点】封闭型数阵图
【难度】
4
星
【题型】填空
6
【
p>
解
析
】
⑴
不能.如果这
8
个三
角形顶点上数字之和都相等,设它们都等于
S
.
考察外面的
4
个三角形,每
个三角形顶点上的数的和是
S
,在它们的和
4
S
中,大正方形的
2
、
4
、
6
、
8
小学奥数特训营
各出现一次,中正方形的
2
、
4
、
6
、
8
各出现二次,即
4
S
2
4
6
8
3
60
.得到
S
60
4
15
,
但是三角形每个顶点上的数都
是偶数,和不可能是奇数
15
,因此这
8
个三角形顶点上的数字之和不可
能都相等.
< br>
⑵
由于三角形
3
个顶点上的数字之和最小为
2
2
2
6
,
最大为
8
8
8
<
/p>
24
,
可能为
6
、
8
、
10<
/p>
、
……2
2
、<
/p>
24
,共有
10
个可能的值,而三角形只有
8
个,所以是有可能做到
8
个三角形的顶点上数字之和互不相
同的.
根据对称性,不妨舍去这
10
个可能值的首尾两个,把剩下
8
个值
(8
、
10
、
12
、
14
、
16
、
18
、
20
、
22)
作
为
8
个三角形的顶点上数字之和进行尝试,可以得到
满足条件的填法,右上图就是一种填法.
2
< br>4
8
2
4
2
6
6
8
8
4
【答案】
【例
10
】
将
1
~
16<
/p>
分别填入下图(
1
)中圆圈内,要求每个
扇形上四个数之和及中间正方形的四个数之和都为
34
,图中已
填好八个数,请将其余的数填完
.
6
【考点】封闭型数阵图
【难度】
4
星
【题型】填空
【
解
析
p>
】
为
了叙述方便
,将圆圈内先填上字母,如图(
2
)所示:
9+15+a+c=34<
/p>
,
5+10+e+g=34
,
7+14+b+d=34
,
11+8+f+h=3
4
,
c+d+e+f=34
,
化简得:
a+c=10 4+6=10.
e+g=19
3+16=19
,
6+13=19
b+d=13
1+12=13
,
f+h=15
2+13=15
,
3+12=15.
a
,
b
p>
,
c
,
d
,
e
,
f
,
g
,
h
< br>应分别从
1
,
2
,
3
,
4
,
6
,
12
,
13
,
16
中选取
.
因为
a+c=10
,
所以只能选
a+c=4+6
< br>;
b+d=13
,只能选
p>
b+d=13
;
e+g=19
,只能选
e+g=3+16
;
f+h=15
,只能选
f+h=2+13
< br>若
d=1
,
c=4
,则
e+f=34-1-4=29
,有
e=16
,
f=13.
若
d=1
,
c=6
,则
e+f=34-1-6=27
,那么
e
、
f
无值可取,使其和为
27.
若
d=12
,
c=4
,则
e+f=34-12-4
=18
,有
e=16
,
f=2.