小学数学数线段公式深度解析:n(n-1)/2为什么要除以2?:典型例题精讲
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2025-12-20
小学数学数线段问题深度解析:为什么公式要除以2?
💡 阿星解密:为什么公式长这样?
想象一条笔直的铁轨,上面有5个火车站(点)。现在要开通所有两个车站之间的直达列车(线段)。
如果让你当铁路局长,你会怎么安排?
1. 第一站(A站):需要开通去往其他4个站的线路 → A-B, A-C, A-D, A-E → 4条
2. 第二站(B站):已经开通了B-A(就是A-B),所以只需开通去往它后面3个站的线路 → B-C, B-D, B-E → 3条
3. 以此类推:C站开2条(C-D, C-E),D站开1条(D-E),E站后面没站了,开0条。
总数 = 4 + 3 + 2 + 1 = 10条。
慢动作回放:
- 为什么是n×(n-1)? 每个点都要和其他(n-1)个点连一次。就像5个人,每个人都想和其他4个人握手一次。5×4=20,这算的是握手次数。
- 最关键的一步:为什么要除以2? 因为一条线段被数了两次!A点到B点的线段,在A站管理员那里算作“A-B”计划了一次,在B站管理员那里又算作“B-A”计划了一次。线段没有方向,A-B和B-A是同一条铁轨。这就像握手,小明和小红握手,对小明来说是“我握了小红”,对小红来说是“我握了小明”,但握手这件事只发生了一次。所以总数要÷2,把重复计算的“来回”变成唯一的“一条”。
所以公式是:线段总数 = 点数 × (点数 - 1) ÷ 2。那个“除以2”,就是用来消除每个线段被两个端点重复计算的隐形魔术。
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】一条线段上共有3个点(比如A、B、C),数一数,图中共有多少条不同的线段?
阿星的显微镜:
我们不套公式,亲自画出来、数出来!
1. 以A为左端点:AB、AC → 2条
2. 以B为左端点:BC → 1条(BA就是AB,已经数过了)
3. 以C为左端点:后面没有新点了 → 0条
亲眼所见:2+1+0=3条。
现在用“握手公式”检验:3个点,就像3个人握手。
每个人要和其他2人握手,所以是 3 × 2 = 6 “次”。
但每次握手(每条线段)都被两个人(两个端点)各算了一次,所以实际线段数是 6 ÷ 2 = 3条。
标准算式:\( \frac{3 \times (3-1)}{2} = \frac{3 \times 2}{2} = 3 \)
【易错陷阱】一条线段上共有若干个点,这些点一共构成了28条线段。请问这条线段上一共有多少个点?
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:看到28,可能会想“几乘几等于28?”,然后写7×4=28,就猜点是7个或5个。或者直接用28×2=56,然后瞎蒙一个数。
为什么错:忘记了公式是n(n-1)/2 = 线段数。这是一个关于n的方程,不是简单的乘法。
正确思路:
设点数为n。根据“握手模型”:
\( \frac{n \times (n-1)}{2} = 28 \)
\( n \times (n-1) = 56 \)
现在想想,哪两个连续的自然数相乘等于56?
7 × 8 = 56!所以 n = 8。
验算:8个点,线段数 = (8×7)/2 = 28。完全正确!
【高手进阶】一个凸八边形,共有多少条对角线?(连接多边形两个不相邻顶点的线段叫做对角线)
思维迁移:
这看起来是图形题,但骨子里还是“选两个点连线段”的握手模型!
1. 第一步:八边形有8个顶点(相当于8个点)。如果任意两个点都连线,总线段数是多少?没错,就是我们的公式:\( \frac{8 \times 7}{2} = 28 \)条。
2. 第二步:但这些线段里包含了多边形的8条边,而我们要的是对角线(不相邻顶点的连线)。
3. 结论:从总连线中减去边数即可!
对角线总数 = 总线段数 - 边数 = 28 - 8 = 20条。
迁移秘诀:遇到复杂问题,先看能不能还原成“有多个对象,每两个之间产生一次联系”的握手模型,再减去不符合条件的部分。
📝 阿星的定海神针(口诀):
“点如人,握次手,线一条,别重复。”
(意思是:把点想象成人,两两握手。但数线段时,每对人之间只算一条线,所以握手次数要除以2,消除重复。)
🚀 举一反三:巩固练习
一条线段上标注了6个不同的点。这些点一共可以连出多少条不同的线段?
在一次聚会中,如果每两个人都要互相碰杯一次,总共发生了45次碰杯。请问聚会一共有多少人?
六年级一班要进行一场单循环足球赛(即每两个班之间都要比赛一场)。如果一共要安排15场比赛,六年级一共有多少个班?
📚 答案与解析
【答案速查】
- 练习一: \( \frac{6 \times 5}{2} = 15 \) (条)
- 练习二: 设人数为n。\( \frac{n \times (n-1)}{2} = 45 \),解得 \( n \times (n-1) = 90 \),连续自然数9和10相乘得90,所以 \( n = 10 \) (人)。
- 练习三: 设班级数为n。“单循环赛”就是标准的握手模型。\( \frac{n \times (n-1)}{2} = 15 \),解得 \( n \times (n-1) = 30 \),连续自然数5和6相乘得30,所以 \( n = 6 \) (个班)。
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