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孩子秒懂方阵问题!顶级专家用“巧克力比喻”拆解核心公式 | 零基础必看:典型例题精讲

适用年级

三年级

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⭐⭐⭐

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最近更新

2025-12-20

方阵问题深度解题指南:像数巧克力一样数人数

💡 阿星起步:方阵问题 的底层逻辑

想象一下,你们全班同学在操场上站队,站成一个正方形的队伍,就像一块整齐的巧克力。这就叫“方阵”。

今天我们要解决的,是一个特别实际的问题:如果让你去数这个方阵最外面一圈有多少人,你怎么数最快?

你可能会想:正方形有四条边,那我数一条边有多少人,再乘以4不就行了?

阿星告诉你:错了!而且会多数!

为什么?我们来画个图。假设一个每边站4人的小方阵(就像一块4x4的巧克力):

    🧍 🧍 🧍 🧍
    🧍       🧍
    🧍       🧍
    🧍 🧍 🧍 🧍

如果按“边长×4”来算:\(4 \times 4 = 16\)人。但你真的去数数看:最外面一圈只有12个人!

核心秘密(空心思想):问题就出在四个角的小朋友身上!角上的那个人(比如左上角那个),他既属于“上边”,也属于“左边”。当你用“边长×4”时,他被数了两次!四个角的人,每个都被多数了一次。

所以,正确的做法是:先把每个角上那个“重复计算”的人拿掉

  • 每边先减去1个角点的人:每条边剩下 \(边长 - 1\) 个人。
  • 这\(边长 - 1\)个人是这条边“独有”的,不会和其他边重复。
  • 4条边独有的人数加起来就是:\((边长 - 1) \times 4\)。

这就是我们的核心公式:最外层人数 = \((边长 - 1) \times 4\)

它的本质:就是解决“重复计数”的问题。把正方形周边的计数,转化成四条“互不重复”的线段来计数。记住这个“空心思想”——数周边,先挖角

🔥 三级跳挑战:从入门到大神

【入门例题】三年级同学表演团体操,排成一个每边有15人的正方形方阵。这个方阵的最外一层一共有多少名同学?

🌱

阿星拆解:

1. 读题抓关键:题目说“每边有15人”,这就是方阵的边长。要求“最外一层人数”。

2. 套用“空心思想”公式:最外层人数 = \((边长 - 1) \times 4\)。

3. 代入计算:边长 = 15。

第一步:\(15 - 1 = 14\)。 (每条边去掉一个角点后剩下的人数)

第二步:\(14 \times 4 = 56\)。 (四条边加起来的总人数)

4. 下结论:所以,最外一层一共有56名同学。

看,就像剥巧克力,先把四个角拿走,再数四条边,又快又准!

【进阶例题】一个正方形花坛,计划在它的最外围每隔2米摆一盆花,四个角都要摆,一共用了36盆花。这个花坛的每边有多长?

⚠️

阿星敲黑板:

陷阱警报! 这道题看起来不是在说“人”,而是在说“摆花”。但仔细看:“正方形”、“最外围”、“四个角都要摆”——这完全就是一个方阵问题!“花盆数”就是“最外层人数”。

更关键的是,它不再是“已知边长求人数”,而是逆向的“已知最外层人数求边长”。这是第一个坑。第二个坑是最后问的是“每边有多长”,单位是“米”,而不是“摆了多少盆”,计算时要保持清醒。

1. 识别模型:36盆花摆最外圈 ⇒ 最外层数量 = 36。这是我们的已知条件。

2. 逆向运用公式:最外层人数 = \((边长 - 1) \times 4\)。

所以:\(36 = (边长 - 1) \times 4\)。

3. 分步求解边长(盆数意义上的边长)

第一步:把4除过去:\(边长 - 1 = 36 \div 4\)

第二步:计算:\(36 \div 4 = 9\)

第三步:所以 \(边长 - 1 = 9\),那么 \(边长 = 9 + 1 = 10\)。

这意味着,每边摆了10盆花(包括两个角)。

4. 计算实际长度:题目说“每隔2米摆一盆”。对于一条线段,盆数比间隔数多1吗?不! 因为在封闭图形(正方形)的一条边上,盆数 = 间隔数。第一盆和最后一盆之间形成的间隔,就是这条边的长度。

每边有10盆花 ⇒ 形成了 \(10 - 1 = 9\) 个间隔。

每个间隔2米:\(9 \times 2 = 18\)米。

5. 下结论:所以,这个花坛的每边长18米

记住:先剥离“方阵”外壳,用公式求出边上的盆数,再根据植树问题原理求长度。

【拔高例题】用棋子摆成一个两层空心方阵,最外面一层每边有12枚棋子。摆这个空心方阵一共用了多少枚棋子?

🚀

思维迁移:

题目出现了新词“空心方阵”和“两层”。别慌,这不过是几块“巧克力”套在一起。

1. 理解“两层空心方阵”:就像一个大正方形框,里面紧挨着一个小的正方形框,中间是空的。外层每边12枚棋子。

2. “两层”意味着什么? 里层那个方阵,它的每边比外层少2枚棋子吗?我们来画图理解:

外层每边12枚。因为有两层,那么里层那条边,就相当于外层那条边“向里收缩了一圈”。这一圈,会让每条边的两端各减少1枚棋子(被外层占用了),所以里层的每边棋子数 = \(12 - 2 = 10\)枚。

3. 转化问题:求总棋子数 = 外层大实心方阵棋子数 减去 里面空心部分的小实心方阵棋子数

注意:里面空心部分也是一个实心方阵吗?不!里层方阵里面是空的,所以里面空心部分指的是如果被填满,那个更小的方阵。里层方阵本身是空心的边框。

更简单的思路:总棋子 = 外层棋子数 + 里层棋子数。

4. 分层计算

外层:已知每边12枚,最外层棋子数(一圈)= \((12 - 1) \times 4 = 44\)枚。但这只是最外一圈的数量。不对!注意,这里的外层指的是整个外层的边框,本身就是一个“单层方阵”,所以它的棋子总数就是这最外一圈的44枚。

里层:里层每边有 \(12 - 2 = 10\) 枚。那么里层(作为一个单层方阵)的棋子总数(一圈)= \((10 - 1) \times 4 = 36\)枚。

5. 合计:总棋子数 = 外层 + 里层 = \(44 + 36 = 80\)枚。

看,拨开“两层空心”这个复杂描述,它本质上就是求两个套在一起的单层方阵的棋子数和。而每个单层方阵,都用我们最核心的“\((边长-1)\times4\)”公式来解决。

📝 阿星必背口诀:

方阵就像巧克力,一层一层剥开算。
外层人数怎么求?边长先减一,得数再乘四
如果题目倒着考,公式逆推别急躁。
遇到空心多层套,分解成单层就奇妙!

🚀 举一反三:变式挑战

变式一:模仿练习

学校运动会,同学们组成一个每边有20人的实心方阵(中间也站满人)。这个方阵的最外围有多少人?

变式二:逆向思维

一个正方形广场,在四周插彩旗,四个角必须插,共插了60面彩旗。每边插了多少面彩旗?

变式三:综合挑战

一个三层空心方阵,最里面一层每边有8人。请问这个空心方阵一共有多少人?


解析与答案

【详尽解析】

挑战题答案:

  • 变式一:直接应用公式。最外围人数 = \((20 - 1) \times 4 = 19 \times 4 = 76\)人。
    提示:“实心”二字不影响外围计算,它只告诉你中间有人,但我们的公式只关心最外一圈。
  • 变式二:逆向应用公式。已知最外层数量=60。设每边彩旗数为\(n\),则 \((n - 1) \times 4 = 60\)。解得 \(n - 1 = 15\), \(n = 16\)。所以每边插了16面彩旗。
  • 变式三:综合运用。从最里层向外推。

    最里层:每边8人,人数 = \((8 - 1) \times 4 = 28\)人。

    中间层:每边比里层多2人,为 \(8 + 2 = 10\)人,人数 = \((10 - 1) \times 4 = 36\)人。

    最外层:每边比中间层多2人,为 \(10 + 2 = 12\)人,人数 = \((12 - 1) \times 4 = 44\)人。

    总人数 = \(28 + 36 + 44 = 108\)人。

    核心提示:对于空心方阵,相邻两层,每边人数相差2。从内到外,每边人数依次+2;从外到内,每边人数依次-2。

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