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与你利益高度相关的写在前面:如果同学们参与一些比赛,小升初或初升高的神秘考、飞行考、自招考,初中阶段的复旦&四校数学营,高中阶段的强基计划等活动,不限于数学,可以包括物理和化学,考虑到这些活动官方一般不会公布试卷,所以如果你们有回忆版,可以发给文末的小新老师,我们愿意做解析,并予以点评分析。记住,不是个别的题(除非某次考试某道题具备较为特别的价值或传播意义)哦,而是比较多的题或者完整的考卷,因为前者不具备较高的传播价值,简单说,就是可以给我们写文章分享。昨天群里家长发来一道题,如下图,说是今年“思维100”五年级的压轴题(为扣标题,补充一句:我们群里一些参与的学生的家长反馈这道题比较难,其它题很简单。再插播一句:不少家长询问思维100对小升初择校有没有帮助,我们打算调研了解一下,再回复)。
这是一道组合计数题,对于大多数五年级学生而言,难度不小。“组合计数”几乎是高联一试填空压轴题的必考考点,当然,这道题难度显然达不到高联一试压轴题的平均难度,但由于它并不是高考的重难点,所以这道题的难度肯定明显高于高考对组合计数(具体就是排列组合)的要求。
我们先给答案,如下图所示。
绝大多数同学可能理解不了第一种解法的这些式子,我们不妨来模拟课堂进行充分的解释。将“黑板上写了四个数之后,整个过程结束了”翻译一下,即:前三个数两两互质,第四个数与前三个数中的至少一个数不互质。
接下来,我们对2310分解质因数,即:2310=2*3*5*7*11。想要满足题意,这就要求前三个数中至少存在2、3、5、7、11这五个质因子中的一个,否则前三个数只能都是1,无论第四个数是什么,都无法满足“写到第四个数时,黑板上出现了两个不是互质的数”这个条件。
那么,我们分五种情形来讨论,我们拿“第二种情形”即前三个数中出现了2、3、5、7、11这五个质因子中的两个来举例说明。
这就相当于从这五个质因子中选两个出来,有几种情况呢?显然是C(2,5),那么对于被选出来的这两个质因子(假设是7和11)究竟是怎样分布在前三个数中的呢?这里有个问题同学们需要注意一下,两个质因子最多分布在两个数中,那么这就意味着可以默认余下一个数是“1”,同理,如果两个质因子都分布在一个数中,那么余下两个数都是“1”,这是有关因数计数问题的常见处理方式。
先来考虑质因子“7”,它可以分布在前三个数中的任意一个,即3种选择,再来考虑质因子“11”,它也可以分布在前三个数中的任意一个,也即3种选择,这就是3^2(表示3的2次方)种情形。具体分布情况如下:
1.1.77 ; 1.77.1 ; 77.1.1
此时,前三个数我们已经锁定了,根据乘法原理,前三个数的情形有:C(2,5)*3^2种。接下来,我们得考虑第四个数了,使它满足至少与前三个数中的某一个数不互质,这就意味着第四个数必须含有质因子7或11,注意,这里是“或”,那就意味着仅含有7、仅含有11、同时含有7和11三种情形,一般来说,利用容斥原理去统计也可,但较为麻烦,不如采取补集法,即将2310的所有的因数个数减去不包含7和11这两个质因子的情形。那么,2310有多少个因数呢?根据因数公式,我们可以知道有:(1+1)*(1+1)*(1+1)*(1+1)*(1+1)即2^5种;
那么,不包含7和11这两个质因子的因数有多少呢?既然不包含7和11,那就只能包含2或3或5,对于“2”而言,可包含也可不包含,那就是2种选择;对于“3”而言,可包含也可不包含,那也是2种选择;对于“5”而言,可包含也可不包含,那还是2种选择;显然,共计有2^3种。(注意:如果“2”、“3”、“5”都选择了不包含,那就默认这个数是“1”,它也是属于不包含7和11这两个质因子的因数之一)即第四个数的情形有:2^5-2^3种,结合前三个数的情形就是:至此,其它几种情形,就很好理解了,它们具备显而易见的规律。尽管对这道题的分析写的比较多,实际考场上解答只需要前面一个式子即可,本文主要是试图模拟课堂教学。看来,想把一道题讲清楚并非易事,需要充分考虑到学生的实际情况,并根据学生的接受能力,随时进行补充、拓展与延伸,乃至是对过往掌握不够好的知识点进行巩固梳理。这也就是我们一直提倡的“慢教学”,只是为了更“快”!与各位家长及同仁共勉。
既然前文提到组合计数几乎是高联一试填空压轴题的必考题,那么分别选2019年、2010年、2021年、2024年一试填空压轴题如下,供有兴趣的同学们试一试,没必要看到高联就怕,下面几道题并不难,但是对思维严谨度要求很高,一不小心就会“多”或者“漏”。