浙江省義烏市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)學(xué)校 王菊華
數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)的靈魂和精髓,是對數(shù)學(xué)事實與理論經(jīng)過概括后產(chǎn)生的本質(zhì)認識,也是解決問題的基本策略。如果說抽象與建模這些數(shù)學(xué)思想在教學(xué)中如“潤物細無聲”一樣滲透在每個教學(xué)環(huán)節(jié),而枚舉法的數(shù)學(xué)思想,則可以在教學(xué)中大張旗鼓的與學(xué)生進行互動與交流。枚舉法是一種很重要的數(shù)學(xué)思考方法,在很多問題的思考過程中,都能發(fā)揮很重要的作用。
枚舉法是將問題所涉及的所有情況全部羅列出來,一一加以討論,從而解決問題的一種方法。當問題出現(xiàn)的情況是有限種,而且這些情況又無法統(tǒng)一處理時,就可以用枚舉法來解決。這種方法,就是先將題目中的答案,分成幾種不同的類型,然后將每一類中各種不同的情況一一列舉出來,不重復(fù),不遺漏,最后計算總數(shù)的方法。運用枚舉法解題的關(guān)鍵是有序思考,正確分類,分類不全就會造成遺漏,分類不清,使第一類中有第二類,第二類中有第三類,互相包涵,那么就會重復(fù),這樣結(jié)果也就很難正確了。為此必須注意兩點:一分類時要全,不能有遺漏;二枚舉時要全,要將符合要求的每一個對象都列舉出來。在枚舉時,我們可以采用列算式,列表格,寫序號,畫樹狀圖等形式來呈現(xiàn)。下面我們一起來看看枚舉法在小學(xué)數(shù)學(xué)問題解決中的一些特例。
無論是低段,還是中高段,在平時教學(xué)中,我們經(jīng)常會不經(jīng)意地使用枚舉法。例如,學(xué)習(xí)二年級怎樣取錢時,往往引導(dǎo)學(xué)生有序思考,一一枚舉,采用列算式的形式呈現(xiàn)。
例1:小紅有若干張紙幣,8張1元,4張2元,,1張5元,他要拼出8元錢來,有幾種不同的拼法?
分析:怎樣才能有序地進行思考,我們可以根據(jù)紙幣的大小,按從大到小分類排列。比如8元錢,可以1張5元+1張2元+1張1元,但這樣書寫太麻煩,我們往往直接采用算式來表示。
8=5+2+1 8=2+2+1+1+1+1
8=5+1+1+1 8=2+1+1+1+1+1+1
8=2+2+2+2 8=1+1+1+1+1+1+1+1
8=2+2+2+1+1
例2:將23分成三個不同的奇數(shù)之和,共有幾種不同的分法?
分析:按奇數(shù)從小到大分類排列,有序思考。
1+3+19=23 3+5+15=23
1+5+17=23 3+7+13=23
1+7+15=23 3+9+11=23
1+9+13=23 5+7+11=23
一共有8種不同的分法。
我們采取枚舉法來解決問題,碰到數(shù)據(jù)較多時,就會列成表格來枚舉。因為使用表格不僅可以對數(shù)據(jù)進行排序,而且可以清楚地看出數(shù)據(jù)的變化,從而快速地解決問題,如,三年級的租車問題,長方形等周等積問題,五年級的雞兔同籠問題等,都可以采用列表格枚舉解決。
例1:用26根1厘米長的小棒圍成一個長方形,有多少種不同的圍法?你發(fā)現(xiàn)了什么?怎樣圍面積最大?
分析:這是典型的三年級的長方形等周問題。26厘米是長方形的周長,可以先求出長+寬=26÷2=13(厘米),列表格枚舉如下:
長/厘米 12 11 10 9 8 7寬/厘米 1 2 3 4 5 6面積/平方厘米 12 22 30 36 40 42
觀察發(fā)現(xiàn):周長一定時,長和寬越接近,面積越大。
一共有6種不同的圍法,當長等于7米,寬等于6米時,面積最大。
例2:用24個邊長是1厘米的正方形,可以拼成多少種不同的長方形?你發(fā)現(xiàn)了什么?
分析:這是典型的三年級的長方形等積問題。18平方厘米是長方形的面積,可以先求出24=24×1=12×2=8×3=6×4,列表格枚舉如下:
長/厘米 12 11 10 9 8 7寬/厘米 1 2 3 4 5 6面積/平方厘米 12 22 30 36 40 42
觀察發(fā)現(xiàn):面積一定時,長和寬越接近,周長越小。
一共有4種不同的圍法,當長等于7米,寬等于4米時,周長最小。
長/厘米 24 12 8 6寬/厘米 1 2 3 4周長/厘米 50 28 22 20
例3:雞兔同籠,一共有28只腳,9個頭,請問雞兔各有幾只?可以用枚舉法,是最基本的方法,把所有可能出現(xiàn)的情況都羅列出來。
雞 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9兔 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0腳 36 34 32 30 28
枚舉法并不“笨”,相反,對小學(xué)生來說枚舉法更容易理解記憶。
例4:有12個人植樹,男生種3棵,女生種2棵,一共種了27棵,男女生各有幾人?
分析:此題也可看成雞兔同籠問題,但三年級學(xué)生列算式解決并不容易,若把所有可能出現(xiàn)的男女生人數(shù)情況都一一羅列成表,再計算出樹的棵數(shù),依次是24,25,26,27,……,就可以輕而易舉地找到我們所需要的答案。那就是男生3人,女生9人。
男 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12女 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0樹 24 25 26 27
例5:一次數(shù)學(xué)競賽共有10道題,做對一道得5分,做錯一道倒扣3分。小周考了26分,他做對了幾道題?
分析:此題跟雞兔同籠問題非常類似,一共有13種情況,做對最多12道,最少0道。把所有可能出現(xiàn)的情況一一羅列成下表:
對題 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0錯題 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10總分 50 42 34 26
再計算出對應(yīng)的總分,依次是50,42,34,26,……,我們可以輕而易舉地找到我們所需要的答案。那就是做對7道,做錯3道。
此題可以用方程解,但用方程解對部分同學(xué)有一定的難度。用假設(shè)法列算式,對一題和錯一題相差8分,學(xué)生理解也會更困難,很容易做錯,如果用枚舉法,就可以避免以上困惑。枚舉時只要找到自己所需要的答案,后面可以不用再繼續(xù)算下去。
寫序號分類枚舉,就像字典排列法,在枚舉時,像字典里的單詞順序那樣排列出所有答案,每個位置都按從小到大排列,適用于二三年級經(jīng)常遇到的一些組數(shù)問題。怎樣才能做到不遺漏,不重復(fù),關(guān)鍵在于分類,我們可以根據(jù)題目要求按同一數(shù)位上的不同數(shù)字進行分類。
例1:用0,2,4,7四個數(shù)字,可以組成多少個沒有重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)?
分析:0不能放在最高位,但可以放在十位和個位,可以按百位上的數(shù)字2,4,7進行分類。
①百位上是 2 的三位數(shù):204,240,207,270,247,274;
②百位上是 4 的三位數(shù):402,420,407,470,427,472;
③百位上是 7 的三位數(shù):702,720,704,740,724,742;
一共有 6×3=18(個)
例2:一本書共100頁,在排頁碼時要用多少個數(shù)字是6的鉛字?
把它分成兩類來考慮。
①個位是 6 的數(shù)字有:6,16,26,36,46,56,66,76,86,96,共10個。
②十位是 6 的數(shù)字有:60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,共10個。
10+10=20(個)答:在排頁碼時,要用20個數(shù)字是6的鉛字。
例3:個位是6,且能被3整除的三位數(shù)有多少個?
分析:個位是6,組數(shù)要符合被能3整除,只要考慮百位和十位之和是3的倍數(shù)就可以了。按百位是1,2,3,4,……,9有序思考,共寫出了以下9組數(shù)。
①126,1 56,186; ⑥606,636,666,696;
②216,246,396; ⑦726,756,786;
③306,336,366,396; ⑧816,846,876;
④426,456,486; ⑨906,936,966,996;
⑤516,546,576;
3×6+4×3=30(個) 答:共30個。
例4:一個三位數(shù)的各個數(shù)位之和為10,且各個數(shù)位上的數(shù)字各不相同,這樣的三位數(shù)共有幾個?
分析:可以按三個數(shù)之和等于10,寫出三個數(shù)里含有1,含有2,含有3,含有4,……的所有算式進行分類,再有序思考,再組成三位數(shù)。
①含有 1:1+0+9=10 109,1 90,901,910;
1+2+7=10 127,172,217,271,712,721;
1+3+6=10 136,163,316,361,613,631;
1+4+5=10 145,154,415,451,514,541;
②含有 2:2+0+8=10 208,280,802,820;
2+3+5=10 235,253,325,352,523,532;
③含有 3:3+0+7=10 307,370,703,730;
④含有 4:4+0+6=10 406,460,604,640。
符合條件的共有:4×4+6×4=40(個)
由于分類標準不一樣,思考方法也會隨之改變。
例 5:淘氣從 1 開始寫連續(xù)的自然數(shù):1,2,3,4,5,……,當寫完某個自然數(shù)的時候停止,發(fā)現(xiàn)一共寫了30個數(shù)字“1”。那么他寫的最后一個數(shù)自然數(shù)是幾?
解:按數(shù)的區(qū)間分:
①1~9 之間:只有 1,有 1 個“1”;
②10~19之間:含有1的數(shù)共有11個“1”;
③20~99之間:含有1的數(shù)共有8個“1”;
④ 前三步已有 1+11+8=20個“1”,還有 10個“1”,接下來100~108,共有 10 個“1”。所以,“1~108”之間,一共有 30 個“1”,最后一個自然數(shù)為108。
按數(shù)位分:
解:①1~99 之間:數(shù)個位上的 1,從 1,11,21,……,91,共有 10 個“1”;
②1~99之間:數(shù)十位上的 1,從 10,11,12,……,19,共有10 個“1”;
③已有 10+10=20個“1”,還有 10個“1”,接下來 100~108,數(shù)百位上的 1,共有 9 個“1”。加上 101 個位上的“1”,共有10 個“1”,所以,“1~108”之間,一共有 30 個“1”,最后一個自然數(shù)為108。
例1:小明有10塊糖,每天至少吃3塊,吃完為止,那么共有幾種不同的吃法?
分析:首先要注意每天至少吃3塊糖,解決這個問題,也可用樹狀圖表示。
注:算式中的加數(shù)表示各天吃的顆數(shù),例如3+7表示第一天吃3顆,第二天吃7顆,7+3表示第一天吃7顆,第二天吃3顆。
例2:用一臺天平。和1克3克,9克的砝碼各一個。規(guī)定砝碼只能放在天平的右邊。用這三個砝碼能稱出幾種不同的重量。
枚舉法雖然看起來有點笨拙,但卻是很多數(shù)學(xué)知識探究、問題解決的最有效的方法之一。同時,列算式枚舉、列表格枚舉、寫序號分類枚舉、畫樹狀圖枚舉還承載了數(shù)學(xué)語言描述簡潔,解決問題有序思考、抽象思維、數(shù)形結(jié)合等思想方法的滲透教學(xué)。枚舉法比較好理解,有利于中下等學(xué)生學(xué)習(xí),還能解決用算式或方程小學(xué)生沒法解決的問題,起到化難為易的作用。良好的數(shù)學(xué)思想和方法,會讓學(xué)生終身受益,讓我們不斷探索能使學(xué)生養(yǎng)成優(yōu)秀思維品質(zhì)的數(shù)學(xué)思想和方法,在路上,從容行走,優(yōu)雅為師,做一個讓學(xué)生敬佩并會念想的老師!