趣味探究:铺砖难题怎么解?(适合3-6年级)

【题记】

从“有法”到“无定法”,再到“得法”,恰好是教学必须经历的三层境界。

习武者将所学的各种招式融会贯通,加以升华,达到“无招胜有招”的境界,这就叫“得法”。教学也是如是。

【配合教材】

本教学游戏配合“解决问题的策略”。通过本游戏能够帮助学生巩固所学知识,激发学生数学学习的兴趣,引导学生动手操作和观察实践,让学生学会举一反三,提高学生形象思维能力、空间思维能力、解决实际问题的能力,拓展学生数学学习的视野。

【基本玩法】

我们来看一个“布朗铺砖难题”吧。

布朗先生的院子铺了40块方砖,这些砖已经坏了,他想换新的。

他要买一批新砖,不巧的是这些新砖是长方形的,每块大小等于原来的两块。

店主:布朗先生,你想要多少块砖?

布朗先生:我要更换40块方砖,我想20块就够了。

当布朗先生用新砖铺院子的时候,问题出来了,无论怎么干,这些新砖都不合适。

贝基:爸爸,有什么麻烦事?

布朗先生:这些该死的新砖不合适,最后总有两块旧方砖的位置无法盖住。

你知道,布朗的女儿能够帮助父亲解决问题吗?

【指点迷津】

布朗先生的女儿画了院子的平面图,并像棋盘一样着了色,然后她研究了几分钟。

贝基:噢!我明白毛病出在哪儿了,当你看到一块矩形(长方形)砖只能覆盖一块红的和一块白的方砖时,问题就显露出来了。

怎样借助这个图来分析问题?你明白贝基的意思了吗?

现在有19块白的方砖和21块红的方砖,当19块矩形铺上以后,肯定有2块红色方砖没有盖上,这是矩形砖无法铺盖的,除非将其一分为二。

布朗先生的女儿应用所谓“奇偶检验”解决了铺砖问题。如果两个整数都是奇数或都是偶数,则称它们具有相同的奇偶性;如果一个是奇数而另一个偶数,则称它们具有相反的奇偶性。

在本问题中,同色的方格具有相同的奇偶性,异色的方格具有相反的奇偶性。显然一块矩形砖只能覆盖一堆具有相反奇偶性的方格。贝基小姐让我们看到,当19块矩形砖铺上后,剩余的两个方格只有在奇偶性相反时才有可能被一块矩形砖覆盖;由于剩下的两个方格奇偶性相同,它们不能被最后1块矩形砖覆盖,所以想用20块矩形瓷砖来铺满院子是不行的。

“铺砌理论”中许多不可能性的证明都要借助于奇偶检验。上述问题只是一个简单的例子,因为它只涉及用多米诺骨牌——一种简单的波利米诺来铺盖的问题。贝基小姐的“不可能性”正面适用于具有下述性质的方格矩阵:将矩阵中方格像国际象棋棋盘那样涂色后,一种颜色的方格比另一种颜色的方格至少多一个。

【聪明进阶】

用1×2的 砖头铺满N*M的区域,不能有重叠,一共有多少种方案?

【参考答案】

如下图所示:

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