7-8-2.几何计数(二)
教学目标
1.掌握计数常用方法;
2.熟记一些计数公式及其推导方法;
3.根据不同题目灵活运用计数方法进行计数.
本讲主要介绍了计数的常用方法枚举法、标数法、树形图法、插板法、对应法等,并渗透分类计数和用
容斥原理的计数思想.
知识要点
一、几何计数
在几何图形中,有许多有趣的计数问题,如计算线段的条数,满足某种条件的三角形的个数,若干个图
分平面所成的区域数等等.这类问题看起来似乎没有什么规律可循,但是通过认真分析,还是可以找到一些
处理方法的.常用的方法有枚举法、加法原理和乘法原理法以及递推法等.n 条直线最多将平面分成
个部分;n 个圆最多分平面的部分数为 n(n-1)+2;n 个三角形将平面最多分成
2 2 3
n
……
2)
n
2
(
n
1
2
3n(n-1)+2 部分;n 个四边形将平面最多分成 4n(n-1)+2 部分……
在其它计数问题中,也经常用到枚举法、加法原理和乘法原理法以及递推法等.解题时需要仔细审题、
综合所学知识点逐步求解.
排列问题不仅与参加排列的事物有关,而且与各事物所在的先后顺序有关;组合问题与各事物所在的先
后顺序无关,只与这两个组合中的元素有关.
二、几何计数分类
数线段:如果一条线段上有 n+1 个点(包括两个端点)(或含有 n 个“基本线段”),那么这 n+1 个点把这条
线段一共分成的线段总数为 n+(n-1)+…+2+1 条
数角:数角与数线段相似,线段图形中的点类似于角图形中的边.
数三角形:可用数线段的方法数如右图所示的三角形(对应法),因为 DE 上有 15 条线段,每条线段的
两端点与点 A 相连,可构成一个三角形,共有 15 个三角形,同样一边在 BC 上的三角形也有 15 个,所以图
中共有 30 个三角形.
数长方形、平行四边形和正方形:一般的,对于任意长方形(平行四边形),若其横边上共有 n 条线段,
纵边上共有 m 条线段,则图中共有长方形(平行四边形)mn 个.
例题精讲
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模块二、复杂的几何计数
【例 1】如下图在钉子板上有 16 个点,每相邻的两个点之间距离都相等,用绳子在上面围正方形,你可以得
到
个正方形.
【考点】复杂的几何计数 【难度】4 星 【题型】填空
【关键词】学而思杯,2 年级,第 4 题
【解析】先看横着的正方形如下图⑴,可以得到 9 4 1 14
4 个正方形,如下图⑶可以得到 2 个正方形.这样一共可以得到14 4 2
个正方形.
20
个正方形,再看斜着的正方形如下图⑵可以得到
<考点> 图形计数
【答案】 20 个
⑴
⑵
⑶
【巩固】如图, 4 4 的方格纸上放了 16 枚棋子,以棋子为顶点的正方形有
个.
【解析】根据正方形的大小,分类数正方形.共能组成五种大小不同的正方形(如右图).
1 1 的正方形:9 个; 2 2 的正方形:4 个; 3 3 的正方形:1 个;
以1 1 正方形对角线为边长的正方形:4 个;以1 2 长方形对角线为边长的正方形:2 个.
故可以组成 9 4 1 4 2
(个)正方形.
20
【巩固】下图是 3×3 点阵,同一行(列)相邻两个点的距离均为 1。以点阵中的三个点为顶点构成三角形,其中
面积为 1 的形状不同的三角形有
种。
【考点】复杂的几何计数 【难度】4 星 【题型】填空
【关键词】希望杯,四年级,二试,第 11 题
【解析】在本题中,三角形的面积是 1,底和高只能一个是 1,一个是 2,可以有以下三种情况:
【答案】
【例 2】一块木板上有 13 枚钉子(如左下图)。用橡皮筋套住其中的几枚钉子,可以构成三角形,正方形,
梯形,等等(如右下图)。请回答:可以构成多少个正方形?
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【考点】复杂的几何计数 【难度】4 星 【题型】填空
【关键词】华杯赛,初赛,试题,第 2 题
【解析】如下图所示,可以将正方形分为四类,分别有 5 个、1 个、4 个、1 个,共 11 个。
【答案】11个
【例 3】在 3×3 的方格纸上(如图 1),用铅笔涂其中的 5 个方格,要求每横行和每竖行列被涂方格的个数都
是奇数,如果两种涂法经过旋转后相同,则认为它们是相同类型的涂法,否则是不同类型的涂法。
例如图 2 和图 3 是相同类型的涂法。回答最多有多少种不同类型的涂法?说明理由。
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】华杯赛,决赛,第 10 题,10 分
【解析】不同类型的涂法有 3 种,如下图 A
说明:①所涂 5 个阴影方格分布在 3 行中,只有一行涂有 3 个阴影方格.同样,仅有一列涂有 3 个
阴影方格.②所以,仅有一个方格,它所在的行和列均有 3 个阴影方格,有这种性质的方格称为“特
征阴影方格”.“特征阴影方格”在 3×3 正方格纸中的位置,就唯一地决定了 3×3 的方格纸的涂法.“特
征阴影方格”在方格纸的角上(图 A 左边)、外边中间的方格(图 A 中间)和中心的方格(图 A 右边)
三个位置确定了只有 3 种类型的涂法.
【答案】 3 种
【例 4】在下面的图中,包含苹果的正方形一共有
个.
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】学而思杯,1 年级,第 4 题
【解析】包含 1 个基本正方形的带苹果正方形有 1 个,包含 4 个基本正方形的带苹果正方形有 4 个,包含 9
个基本正方形的带苹果正方形有 6 个,包含 16 个基本正方形的带苹果正方形有 2 个,所以共有
1 4 6 2 13
(个).
<考点> 图形的计数方法之——分类计数
【答案】13 个
【巩固】图中,不含“A”的正方形有
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
个。
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【关键词】希望杯,4 年级,1 试
【解析】面积为 1 的有 15 个,面积为 4 的有 7 个,面积为 3 的有 2 个,共 24 个.
【答案】 24
【巩固】图中,不含“A”的正方形有____________个。
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】希望杯,四年级,二试,第 10 题
【解析】面积为 1 的有 15 个,面积为 4 的有 5 个,面积为 9 的没有,所以不含 A 的有 20 个.
【答案】 20 个
【例 5】在下图中,不包含☆的长方形有________个.
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】解答
【关键词】学而思杯,4 年级,第 4 题
【解析】根据乘法原理,所有长方形总数为(1+2+3+4+5+6)×(1+2+3+4+5+6)=441(个),包含☆的长方形有
【解析】
(个).
3×3×4×4=144(个),所以不包含☆的长方形有 2
C
7
21 21 9 16
441 144
9 16
2
C
7
297
【答案】 297 个
【例 6】如图,其中同时包括两个☆的长方形有
个.
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】解答
【解析】先找出同时包括两个☆的最小长方形,然后其余所有满足题目要求的长方形都必须包括该最小长方
形.根据乘法原理 2×2×2×3=24(种)不同的长方形.
【答案】 24 个
【例 7】图中含有“※”的长方形总共有________个.
※
※
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】解答
【解析】根据本题特点,可采用分类的方法计数.按长方形的宽分类,数出含※号的长方形的个数.
【解析】
个,
含有左上※号的长方形有: 6 6 6 18
其中,宽为 1(即高度为一层)的含※号的长方形为:6 个;
宽为 2(即高度为两层)的含※号的长方形为:6 个;
宽为 3(即高度为三层)的含※号的长方形为:6 个;
含有右上※号的长方形有: 6 6 2 6
其中,宽为 1(即高度为一层)的含※号的长方形为:6 个;
宽为 2(即高度为两层)的含※号的长方形为: 6 2 个;
宽为 3(即高度为三层)的含※号的长方形为:6 个;
同时含有两个※号的重复计算了,应减去,同时含有两个※号的长方形有: 4 4 8
个,
24
个,
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其中,宽为 2(即高度为两层)的含※号的长方形为:4 个;
宽为 3(即高度为三层)的含※号的长方形为:4 个;
所以,含有※号的长方形总共有:18 24 8 34
个.
【答案】 34 个
【例 8】在图中,包含 A 的三角形一共有
个。
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】学而思杯,2 年级,第 5 题
【解析】包含五角星的三角形中含一个基本三角形的有1个;含四个基本三角形的有 4 个;含 9 个基本三角形
的有 3 个;含16 个基本三角形的有1个。这样包含五角星的三角形一共有1 4 3 1 9
(个)。
【答案】 9
【例 9】右图中有 个正方形, 个三角形,包含★的三角形有 个.
★
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】学而思杯,2 年级,第 7 题
【解析】正方形:正着的方块有 4 个小的,1 个大的,斜的方块有 4 个小的,1 个大的;以正方形共有 10 个。
三角形:小号的三角形有 16 个,其中有 1 个包含★
中号的三角形有 16 个,其中有 2 个包含★
大号的三角形有 8 个,其中有 3 个包含★
特大号的三角形有 4 个,其中有 2 个包含★
所以三角形有 44 个,包含★的有 8 个
【答案】正方形10 个,三角形 44 个,包含★的有 8 个
【例 10】 下图是 5×5 的方格纸,小方格为边长 1 厘米的正方形,图中共有_______个正方形,所有这些正
方形的面积之和为_______。
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】走美杯,四年级,初赛,第 14 题
【解析】图中面积为 1、4、9、16、25 平方厘米的正方形分别有 25、16、9、4、1 个,共有 55 个小正方形,
所有小正方形的面积和为 259.
【答案】 55 个,面积和为 259
【例 11】 由 20 个边长为 1 的小正方形拼成一个 4 5 长方形中有一格有“☆”图中含有“☆”的所有长方形
(含正方形)共有
个,它们的面积总和是
.
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】解答
【关键词】走美杯,6 年级,决赛,10 题
【解析】根据鼠标法,☆左上角共有 6 个点,右下角有 8 个点,所以共有长方形有 6 8 48
(个)
面积总和为: (1 2 2 3 3 4 4 5)
(1 2 2 3 3 4) 360
.
【答案】长方形 48 个,面积和为 360
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【例 12】 图中内部有阴影的正方形共有
个。
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】希望杯,五年级,一试,第 10 题
【解析】面积为 1 的正方形有 8 个,面积为 4 的正方形有 8 个,面积为 9 的正方形有 8 个,面积为 16 的正方
形有 2 个,共计 26 个.
【答案】 26 个
【例 13】 在图中(单位:厘米):
①一共有几个长方形?
②所有这些长方形面积的和是多少?
【考点】简单的几何计数 【难度】3 星 【题型】解答
【解析】①一共有 (4 3 2 1)
(4 3 2 1) 100
(个)长方形;
②所求的和是
(12 8)
5 12 8 1 (5 12)
(4 7)
2 4 7 3 (2 4)
(平方厘米).
144 86 12384
【答案】(1)100 ,(2)12384
(8 1)
(7 3)
(5 12 8)
(2 4 7)
(4 7 3)
(12 8 1)
(5 12 8 1)
(2 4 7 3)
【巩固】如图,其中的每条线段都是水平的或竖直的,边界上各条线段的长度依次为 5 厘米、7 厘米、9 厘米、
2 厘米和 4 厘米、6 厘米、5 厘米、1 厘米.求图中长方形的个数,以及所有长方形面积的和.
【考点】简单的几何计数 【难度】3 星 【题型】解答
【解析】利用长方形的计数公式:横边上共有 n 条线段,纵边上共有 m 条线段,则图中共有长方形(平行四
边 形 ) nm 个 , 所 以 有
( 个 ), 这 些 长 方 形 的 面 积 和 为 :
(5+7+9+2+12+16+11+21+18+23) (4+6+5+1+10+11+6+15+12+16)=124×86=10664(平方厘米).
4 3 2 1
4 3 2 1
100
【答案】长方形共有:100 ,面积和为10664
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【例 14】 如图是由 18 个大小相同的小正三角形拼成的四边形.其中某些相邻的小正三角形可以拼成较大
的正三角形若干个.那么,图中包含“ A ”号的大、小正三角形一共有______个.
【考点】复杂的几何计数 【难度】2 星 【题型】解答
【解析】分三类进行计数(设小正三角形边长为 1)包含*的三角形中,
边长为 1 的正三角形有 1 个;
边长为 2 的正三角形有 4 个;
边长为 3 的正三角形有 1 个;
因此,图中包含“*”的所有大、小正三角形一共有1 4 1 6
(个).
【答案】 6 个
【例 15】 图中共有多少个三角形?
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】解答
【解析】显然三角形可分为尖向上与尖向下两大类,两类中三角形的个数相等.尖向上的三角形又可分为 6
【解析】
类
(1)最大的三角形 1 个(即△ABC),
(2)第二大的三角形有 3 个
(3)第三大的三角形有 6 个
(4)第四大的三角形有 10 个
(5)第五大的三角形有 15 个
(6)最小的三角形有 24 个
所以尖向上的三角形共有 1+3+6+10+15+24=59(个)
图中共有三角形 2×59=118(个).
【答案】118 个
【例 16】 图 3,由边长为 1 的小三角形拼成,其中边长为 4 的三角形有_____个。
【考点】复杂的几何计数 【难度】3 星 【题型】填空
【关键词】希望杯五年级一试第 16 题,5 分)
【解析】1+2+3=6
【答案】 6 个
【例 17】 右图是半个正方形,它被分成一个一个小的等腰直角三角形,图中,正方形有
个,
三角形有
个。
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【考点】复杂的几何计数
【关键词】希望杯,五年级,一试,第 7 题
【解析】正方形 10 个,角形 18+15+4+4+1=42
【答案】正方形10 个,三角形 42 个
【难度】3 星 【题型】填空
【例 18】 如图,连接一个正六边形的各顶点.问图中共有多少个等腰三角形(包括等边三角形)?
【考点】复杂的几何计数 【难度】4 星 【题型】解答
【关键词】华杯赛
【解析】本题需要分类进行讨论.
【解析】
①
②
③
⑴先考虑其中的等边三角形.
图①中,六边形的每1个顶点是某个小号等边三角形的顶点,而且,每个小号等边三角形,有且仅有
一个顶点是六边形的一个顶点,既然六边形有6个顶点,所以图中有6个小号三角形;
图②中,六边形的每一条边是某个中号等边三角形的一条边,而且,每个中号等边三角形有且仅有
一条边是六边形的一条边,既然六边形有6条边,所以图中有6个中号等边三角形;
图③中,大号等边三角形有2个;
⑵再考虑其中非等边的等腰三角形.
图中非等边的等腰三角形,按照面积大小分类有3种类型,见图④.
④
⑤
⑥
其中小号的等腰三角形有6个,因为这类三角形均以六边形的一条边为其边长,并且,六边形的每一
条边只唯一对应一个小号等腰三角形,而正六边形有6条边,所以有6个小号等腰三角形;
中号的等腰三角形有12个,因为每个中号等腰三角形的长边都是六边形的一条非直径的弦,并且,
以非直径的弦为长边的三角形有2个,如图⑤,这样的弦共有6条,所以有12个中号等腰三角形;
大号的等腰三角形有6个,因为每个大号等腰三角形的长边都是六边形的一条直径,每条直径上都对
应有2个大号三角形,如图⑥,共有3条直径,所以有6个大号等腰三角形.
那么图中共有 6 6 2 6 12 6 38
个等腰三角形.
【答案】 38 个
【例 19】 图中有
个正方形,有
个三角形。
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