小学数学方阵问题(实心)详解:最外层人数为什么是“边长×4-4”?:典型例题精讲
适用年级
五年级
难度等级
⭐⭐⭐
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最近更新
2025-12-20
方阵问题(实心)深度解题指南:为什么不是“边长×4”?
💡 阿星解密:为什么公式长这样?
想象一下,学校开运动会,我们要用同学组成一个实心的正方形方阵。老师问:“最外层每边站10个人,那最外一圈一共多少人?”
很多同学会脱口而出:10×4=40人!听起来很合理,对吧?
但阿星说:不对!我们来玩一个“角色扮演游戏”。
- 假设你就是站在方阵一个角上的同学,比如东北角。现在,东边的队伍要数人数,把你数进去了;北边的队伍也要数人数,也把你数进去了。
- 你一个人,却被算了两次!你就好像一个会“分身术”的隐形人,同时出现在两条边上。
- 一个正方形有4个角,意味着有4个这样的“分身超人”。当我们用“每边人数×4”来计算时,这4个角上的同学,每个人都被重复计算了一次。
所以,最外层的总人数应该是:
总人数 = 每边人数 × 4 - 重复计算的4个角
也就是:最外层人数 = (每边人数 × 4) - 4
那个容易被忽略的 “-4”,指的就是四个角上各被多数了一次的“隐形分身”!它不是凭空出现的魔法数字,而是现实中被重复计算的4个具体的人。
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】一个实心方阵,最外层每边站3个人。最外层一共有多少人?
阿星的显微镜:
我们先不计算,直接把人画出来!一个3×3的方阵,我们用字母代表位置:
A B C
D E
F G H
看,最外层的人就是:A, B, C, E, H, G, F, D。我们数一数:1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8。总共8个人。
现在,我们用两种方法来算:
- 错误直觉(踩坑法):每边3人,3×4=12人。但我们亲眼数出来只有8人,多算了4人!这4人就是角上的A、C、H、F(他们被两条边共用)。
- 正确公式(解密法):最外层人数 = (每边人数 × 4) - 4 = (3×4) - 4 = 12 - 4 = 8人。看,结果和我们一个一个数出来的一模一样!那个“-4”就是被我们抓出来的4个“分身”。
标准算式:\( (3 \times 4) - 4 = 8 \)(人)
【易错陷阱】一个实心方阵,最外层共有28人。这个方阵最外层每边有多少人?
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:28 ÷ 4 = 7(人)。答:每边7人。
为什么错:他们忘了,这28人是已经减去了4个角之后的结果。如果每边真是7人,那“每条边7人×4条边=28人”这个计算过程里,根本没有给“减4”留位置,这相当于默认角上没有重复计算,这显然不对!
正确思路:我们把过程倒过来想。
设每边人数为 \( n \) 人。根据公式:最外层总人数 = \( 4 \times n - 4 \)。
现在已知总人数是28,所以:\( 4n - 4 = 28 \)。
接下来就是解方程:\( 4n = 28 + 4 \) → \( 4n = 32 \) → \( n = 8 \)。
所以,最外层每边有8人。
验算一下:(8×4)-4=32-4=28,完全正确!
【高手进阶】社区用彩灯装饰一个实心的正方形花坛。计划在最外层每边挂30盏灯,四个角上必须挂。那么社区最少需要准备多少盏灯?
思维迁移:
虽然场景从“人”变成了“灯”,但模型完全一样!这就是一个标准的实心方阵最外层计数问题。
核心要素识别:“每边30盏”对应每边人数,“四个角上必须挂”确认了角上的灯会被两条边共用(即会被重复计算)。所以,直接套用我们的核心隐喻:
总灯数 = (每边灯数 × 4) - 重复计算的4个角 = \( (30 \times 4) - 4 = 120 - 4 = 116 \)(盏)。
看,只要认出它是“方阵模型”,解题就是一瞬间的事!
📝 阿星的定海神针(口诀):
“四边相加角重复,减去四角就算清。”
“若知总数求每边,先加四来再除四。”
(第一句用于求最外层总数,第二句用于逆向求每边人数。)
🚀 举一反三:巩固练习
一个实心方阵,最外层每边站15人。最外层一共多少人?
一个实心方阵,最外层共有60人。小明说这个方阵最外层每边有16人,他说的对吗?为什么?
在一个正方形广场的四周插彩旗(四个角必须插),如果保证每边都有25面彩旗,那么一共需要多少面彩旗?
📚 答案与解析
【答案速查】
- 练习一:\( (15 \times 4) - 4 = 60 - 4 = 56 \)(人)。最外层一共56人。
- 练习二:不对。如果每边16人,最外层人数应为 \( (16 \times 4) - 4 = 64 - 4 = 60 \)人。但这只是验证了16是一个可能解。正确的逆向计算过程是:每边人数 = \( (60 + 4) \div 4 = 64 \div 4 = 16 \)(人)。虽然结果巧合相同,但小明的思路(直接60÷4=15)是错误的,他忽略了“先加4”的关键步骤。数学不仅要结果对,过程更要清晰!
- 练习三:这仍然是方阵问题。总彩旗数 = \( (25 \times 4) - 4 = 100 - 4 = 96 \)(面)。
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