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六年级:由特殊想一般

郜舒竹

  问题:将六个数字:112233排成一排,使得两个1之间有一个数字,两个2之间有两个数字,两个3之间有三个数字。

  解决这个问题并不困难,可以采用枚举的方法,因为两个1之间有一个数字,这个数字只有23两种可能性。

  如果两个1之间是2,就可以排出三个数字:121,这时左右两边只能是两个3,即排出了五个数字:31213,还剩下一个2,放在左右两侧都可以:231213312132,这就是本题的两个答案。

  如果两个1之间是3,排出三个数字为:131,这时在右侧只能排2,即1312,这样另一个2就无处可放了,说明两个1之间不能是3。所以本题的答案只能是:

  231213312132

  一道题目做完了,我们可以想一想,还有没有类似的问题,如果把本题的六个数改为八个数:11223344,将这八个数排一排,使得两个几之间就有几个数。

  用前面的方法不难作出答案为: 2342131441312432。进一步再想一想如果最大数改为两个5的十个数怎样排出这样的十位数来,经过反复试验,怎么也排不出来。

  这时我们的思路可以变化一下,不要一味地去想怎样排,也许对1122334455这十个数来说,这样的排法根本就不存在,因此现在的思路应该是设法去说明这种排法不存在的道理。

  我们采用填格的办法,将五个方格和五个圆圈相间地排成一排:

  □○□○□○□○□○

  对其中的偶数,比如22来说,无论怎样排,必然是一个放在□中,另一个放在○中,一共有两对偶数2244,所以这四个数字就占据了两个□和两个○ ,还剩下三个□和三个○。

  对一对奇数来说,无论怎样排,必然放在同样的格内,要么都是□,要么都是○。而现在还剩下三对奇数:113355,如果两个1占据两个□,两个3占据两个○,剩下一个□ 和一个○,两个5就无处可填了。因此我们可以得出结论,对最大数为两个5的十个数来说,这样的排法是不存在的。

  这样的排法有时存在,有时不存在,我们又要思考这样一个问题,对2n个数:

  112233,……,nn

  当n满足什么条件时,这样的排法存在,当n满足什么条件时,这样的排法不存在,我们还可以用前面填格的办法来解决这个问题,把n分为偶数和奇数两种情况分别讨论:

1.当n为偶数时

  

2.当n为奇数时

  因此我们可以得出如下的结论:

  对2n个数:112233,……,nn,当n4的倍数或除以43的自然数时,这2n个数就可以排成一排,使得两个几个之间就有几个数。

  例如,当n=7时,排法为:

  7316134572642552462754316137

  当n=8时,排法为:

  62742586437513188131573468524726

  同学们可以自己去找一找 n=11n=

  12的排法。

  通过前面问题的讨论,希望同学们注意两点:第一,做数学题不要“做完就完”,一道题目做完了,其实还有很多可以思考的内容,科学家的很多重大发明就是在类似于这样的思考中发现的;其二,当反复思考一个问题不得其解时,不要钻牛角尖,可以换一个思路,也许这个解根本就不存在,如果你把不存在的道理想出来,也算解决了这个问题。我们再来看下面一个问题:

  如图1,圆周上顺次排列着123,…,12这十二个数,我们规定:相邻的四个数,比如2345,顺序颠倒为5432,就称为一次变换。问:能否经过有限次“变换”将十二个数的顺序变为如图2,并说明理由。

  本题思考的思路应该是先集中精力想如果能做到,应该怎样做“变换”,实在找不到这种“变换”的方法,再来设法说明找不到的原因。事实上这种“变换”是存在的,我们可以用如下的八次“变换”完成。

  第一次:(1011121)→( 1121110

  第二次:(1211102)→(2101112

  第三次:(1011123)→(3121110

  第四次:( 1211104)→(4101112

  第五次:( 1011125)→(5121110

  第六次:(1211106)→(6101112

  第七次:( 1011127)→(7121110

  第八次:( 1211108)→(8101112

  其中只把每次变化的数表示出来,同学们可以自己画出每次“变换”的图形。另外,请同学们想一想,如果圆圈上排列的是113,类似的变换是否存在。

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