小学奥数习题教案-7-6-4 计数之递推法.教师版.doc
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1、7-6-4.计数之递推法.题库教师版page1of8 7-6-4.7-6-4.计数之递推法计数之递推法 教学目标教学目标 前面在讲加法原理、乘法原理、排列组合时已经穿插讲解了计数中的一些常用的方法,比如枚举法、树 形图法、标数法、捆绑法、排除法、插板法等等,这里再集中学习一下计数中其他常见的方法,主要有归纳 法、整体法、对应法、递推法对这些计数方法与技巧要做到灵活运用 例题精讲例题精讲 对于某些难以发现其一般情形的计数问题,可以找出其相邻数之间的递归关系,有了这一递归关系就可 以利用前面的数求出后面未知的数,这种方法称为递推法 【例【例 1】每对小兔子在出生后一个月就长成大兔子,而每对大兔子每
2、个月能生出一对小兔子来如果一个人每对小兔子在出生后一个月就长成大兔子,而每对大兔子每个月能生出一对小兔子来如果一个人 在一月份买了一对小兔子,那么十二月份的时候他共有多少对兔子?在一月份买了一对小兔子,那么十二月份的时候他共有多少对兔子? 【考点】计数之递推法【难度】3 星【题型】解答 【解析】【解析】第一个月,有 1 对小兔子;第二个月,长成大兔子,所以还是 1 对;第三个月,大兔子生下一对小 兔子,所以共有 2 对;第四个月,刚生下的小兔子长成大兔子,而原来的大兔子又生下一对小兔子, 共有 3 对;第五个月,两对大兔子生下 2 对小兔子,共有 5 对;这个特点的说明每月的大兔子 数为上月的
3、兔子数,每月的小兔子数为上月的大兔子数,即上上月的兔子数,所以每月的兔子数为 上月的兔子数与上上月的兔子数相加 依次类推可以列出下表: 经过月数:-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12 兔子对数:-1-1-2-3-5-8-13-21-34-55-89144,所以十二月份的时候总共有 144 对兔子 【答案】144 【例【例 2】树木生长的过程中,新生的枝条往往需要一段树木生长的过程中,新生的枝条往往需要一段“休息休息”时间供自身生长,而后才能萌发新枝一棵树时间供自身生长,而后才能萌发新枝一棵树 苗在一年后长出一条新枝,第二年新枝苗在一年后长出一条新枝,第二年新枝“休息休息”,老
4、枝依旧萌发新枝;此后,老枝与,老枝依旧萌发新枝;此后,老枝与“休息休息”过一年的过一年的 枝同时萌发,当年生的新枝则依次枝同时萌发,当年生的新枝则依次“休息休息”这在生物学上称为这在生物学上称为“鲁德维格定律鲁德维格定律”那么十年后这棵树那么十年后这棵树 上有多少条树枝?上有多少条树枝? 【考点】计数之递推法【难度】3 星【题型】解答 【解析】【解析】一株树木各个年份的枝桠数,构成斐波那契数列:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,所以 十年后树上有 89 条树枝 【答案】89 【例【例 3】一楼梯共一楼梯共 10 级,规定每步只能跨上一级或两级,要登上第级,规定每步只能跨上一级或
5、两级,要登上第 10 级,共有多少种不同走法?级,共有多少种不同走法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】登 1 级2 级3 级4 级.10 级 1 种方法2 种3 种5 种.? 7-6-4.计数之递推法.题库教师版page2of8 我们观察每级的种数,发现这么一个规律:从第三个数开始,每个数是前面两个数的和;依此规律 我们就可以知道了第 10 级的种数是 89.其实这也是加法的运用:假如我们把这个人开始登楼梯的位 置看做 A0,那么登了 1 级的位置是在 A1,2 级在 A2. A10级就在 A10到 A3的前一步有两个位置;分 别是 A2和 A1在这里要强调一点,那么
6、 A2到 A3既然是一步到了,那么 A2、A3之间就是一种选 择了;同理 A1到 A3也是一种选择了同时我们假设到 n 级的选择数就是 An 那么从 A0到 A3就 可以分成两类了:第一类:A0 - A1 - A3 ,那么就可以分成两步有 A11 种,也就是 A1 种; (A1 - A3 是一种选择)第二类: A0 - A2 - A3, 同样道理 有 A2 类类相加原理: A3 = A1 A2,依次类推 An = An-1 + An-2 【答案】89 【巩固】【巩固】一楼梯共一楼梯共 10 级,规定每步只能跨上一级或三级,要登上第级,规定每步只能跨上一级或三级,要登上第 10 级,共有多少种不
7、同走法?级,共有多少种不同走法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】登 1 级2 级3 级4 级5 级 .10 级 1 种方法1 种2 种3 种4 种.? 我们观察每级的种数,发现这么一个规律:从第三个数开始,每个数是前面相隔的两个数的和;依 此规律我们就可以知道了第 10 级的种数是 28. 【答案】28 【例【例 4】12 的小长方形的小长方形(横的竖的都行横的竖的都行)覆盖覆盖 210 的方格网,共有多少种不同的盖法的方格网,共有多少种不同的盖法 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】如果用1 2的长方形盖2n的长方形,设种数为 n a,则 1 1
8、a , 2 2a ,对于3n ,左边可能竖放 1 个 1 2的,也可能横放 2 个1 2的,前者有 -1n a种,后者有 -2n a种,所以 -1-2nnn aaa,所以根据递推, 覆盖2 10的长方形一共有 89 种 【答案】89 【例【例 5】用用1 3的小长方形覆盖的小长方形覆盖3 8的方格网,共有多少种不同的盖法?的方格网,共有多少种不同的盖法? 【考点】计数之递推法【难度】5 星【题型】解答 【解析】如果用1 3的长方形盖3n的长方形,设种数为 n a,则 1 1a , 2 1a , 3 2a ,对于4n ,左边可能竖 放 1 个1 3的,也可能横放 3 个1 3的,前者有 -1n
9、a种,后者有 -3n a种,所以 -1-3nnn aaa,依照这 条递推公式列表: 3 1323 3343 53 6373 8 112346913 所以用1 3的小长方形形覆盖3 8的方格网,共有 13 种不同的盖法 【答案】13 【例【例 6】有一堆火柴共有一堆火柴共 12 根,如果规定每次取根,如果规定每次取 13 根,那么取完这堆火柴共有多少种不同取法?根,那么取完这堆火柴共有多少种不同取法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】取 1 根火柴有 1 种方法,取 2 根火柴有 2 种方法,取 3 根火柴有 4 种取法,以后取任意根火柴的种 数等于取到前三根火柴所有情况
10、之和,以此类推,参照上题列表如下: 1 根2 根3 根4 根5 根6 根7 根8 根9 根10 根11 根12 根 124713244481149274504927 取完这堆火柴一共有 927 种方法 【答案】927 7-6-4.计数之递推法.题库教师版page3of8 【巩固】【巩固】 一一堆苹果共有堆苹果共有 8 个,如果规定每次取个,如果规定每次取 13 个,那么取完这堆苹果共有多少种不同取法?个,那么取完这堆苹果共有多少种不同取法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】取 1 个苹果有 1 种方法,取 2 个苹果有 2 种方法,取 3 个苹果有 4 种取法,以后取任
11、意个苹果的种 数等于取到前三个苹果所有情况之和,以此类推,参照上题列表如下: 1 个2 个3 个4 个5 个6 个7 个8 个 124713244481 取完这堆苹果一共有 81 种方法 【答案】81 【例【例 7】有有 10 枚棋子,每次拿出枚棋子,每次拿出 2 枚或枚或 3 枚,要想将枚,要想将 10 枚棋子全部拿完,共有多少种不同的拿法?枚棋子全部拿完,共有多少种不同的拿法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】【解析】本题可以采用递推法,也可以进行分类讨论,当然也可以直接进行枚举 (法 1)递推法假设有n枚棋子,每次拿出 2 枚或 3 枚,将n枚棋子全部拿完的拿法总
12、数为 n a种 则 2 1a , 3 1a , 4 1a 由于每次拿出 2 枚或 3 枚,所以 32nnn aaa (5n ) 所以, 523 2aaa; 634 2aaa; 745 3aaa; 856 4aaa; 967 5aaa; 1078 7aaa 即当有 10 枚棋子时,共有 7 种不同的拿法 (法 2)分类讨论 由于棋子总数为 10 枚,是个偶数,而每次拿 2 枚或 3 枚,所以其中拿 3 枚的次数也应该是偶数由 于拿 3 枚的次数不超过 3 次,所以只能为 0 次或 2 次 若为 0 次,则相当于 2 枚拿了 5 次,此时有 1 种拿法; 若为 2 次,则 2 枚也拿了 2 次,共
13、拿了 4 次,所以此时有 2 4 6C 种拿法 根据加法原理,共有167种不同的拿法 【答案】7 【例【例 8】如下图如下图,一只蜜蜂从一只蜜蜂从A处出发处出发,回到家里回到家里B处处,每次只能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆每次只能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆 行,共有多少种回家的方法?行,共有多少种回家的方法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 ? B ? A ? A ? B ? 1 ? 3 ? 5 ? 7 ? 9 ? 4 ? 6 ? 8 ? 2 ? 1 ? 2 ? 3 ? 5 ? 8 ? 13 ? 21 ? 34 ? 55 ? 89 ? 1 【解析】蜜蜂“每次只
14、能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆行”这意味着它只能从小号码的蜂房爬近相 邻大号码的蜂房明确了行走路径的方向,就可以运用标数法进行计算如右图所示,小蜜蜂从 A 出发到 B 处共有 89 种不同的回家方法 【答案】89 【巩固】小蜜蜂通过蜂巢房间,规定只能由小号房间进入大号房间问小蜜蜂由【巩固】小蜜蜂通过蜂巢房间,规定只能由小号房间进入大号房间问小蜜蜂由A房间到达房间到达B房间有多少种房间有多少种 方法?方法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】【解析】斐波那契数列第八项21 种 【答案】21 【例【例 9】如下图如下图,一只蜜蜂从一只蜜蜂从 A 处出发处出发,回到家里
15、回到家里 B 处处,每次只能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆每次只能从一个蜂房爬向右侧邻近的蜂房而不准逆 7-6-4.计数之递推法.题库教师版page4of8 行,共有多少种回家的方法?行,共有多少种回家的方法? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 ? B ? A 【解析】按照蜜蜂只能从小号码的蜂房爬近相邻大号码的蜂房的原则,运用标号法进行计算如右图所示, 小蜜蜂从 A 出发到 B 处共有 296 种不同的回家方法 【答案】296 【例【例 10】对一个自然数作如下操作:如果是偶数则除以对一个自然数作如下操作:如果是偶数则除以 2,如果是奇数则加,如果是奇数则加 1,如此进行直
16、到得数为,如此进行直到得数为 1 操作停止问经过操作停止问经过 9 次操作变为次操作变为 1 的数有多少个?的数有多少个? 【考点】计数之递推法【难度】4 星【题型】解答 【解析】【解析】 可以先尝试一下,倒推得出下面的图: ? 24 ? 10 ? 13 ? 11 ? 12 ? 5 ? 14 ? 30 ? 28 ? 31 ? 64 ? 32 ? 15 ? 16 ? 7 ? 6 ? 8 ? 3 ? 4 ? 2 ? 1 其中经 1 次操作变为 1 的 1 个,即 2, 经 2 次操作变为 1 的 1 个,即 4, 经 3 次操作变为 1 的 2 个,是一奇一偶, 以后发现,每个偶数可以变成两个数,
17、分别是一奇一偶,每个奇数变为一个偶数,于是,经 1、2、 次操作变为 1 的数的个数依次为:1,1,2,3,5,8, 这一串数中有个特点:自第三个开始,每一个等于前两个的和,即即经过 9 次操作变为 1 的数有 34 个. 为什么上面的规律是正确的呢? 道理也很简单. 设经过n次操作变为 1 的数的个数为 n a,则 1 a 1, 2 a 1, 3 a 2, 从上面的图看出, 1n a 比 n a大. 一方面,每个经过n次操作变为 1 的数,乘以 2,就得出一个偶数,经过1n 次操作变为 1;反过来, 每个经过1n 次操作变为 1 的偶数,除以 2,就得出一个经过n次操作变为 1 的数. 所以
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