数学运算问题一共分为十四个模块,其中一块是特殊情境问题。方阵问题是特殊情境问题中的一种。
在公务员考试中方阵问题考察的内容无非只有以下两种类型,算是比较简单的一类问题,从历年真题来看,无论它如何变化,只要掌握其计算公式便可轻松搞定此类问题。
1、题型简介
许多人或许多事物,按一定条件排成正方形或长方形(简称方阵),再根据已知条件求总人(物)数,这类问题称为方阵问题(也叫乘方问题)。
2、核心知识
方阵问题可分为实心方阵和空心方阵,以下便做详细介绍:
(1)实心方阵
实心方阵公式:
实心方阵总元素数=(最外层每边元素数)2
(2)空心方阵
空心方阵公式:
空心方阵总元素数=(最外层每边元素数)2 -(最内层每边元素数-2)2
=(最外层每边元素数)2 -(最外层每边元素数-2×层数)2
=(最外层每边元素数-层数)×层数×4;
3、核心知识使用详解
方阵主要有以下几点性质:
方阵不论哪一层,每边上的元素数量都相同,每向里一层,每边上的数量就少2。
每层元素数=(每边元素数-1)×4
内层元素数=外层元素数-8
层数为积数的空心方阵,总人数的平均数与中间一层的人数相同。
实心方阵的总人数是一个完全平方数,空心方阵的总人数是4的倍数
1.空心方阵问题
例1:
明明用围棋子摆成一个三层空心方阵,如果最外层每边有围棋子15个,明明摆这个方阵最里层共有多少棋子?
A. 40
B. 44
C. 48
D. 52
本题属于三层的空心方阵;
“如果最外层每边有围棋子15个”,可知最外层每边元素数为15。
[解析]
最外层元素数:15
“棋子摆成一个三层空心方阵”,由于每向里一层,每边上的人数就少2,则:
最里层每边元素数:
=15-2×2=11。
最里层元素数:
=(每边元素数-1)×4=(11-1)×4 = 40
即这个方阵最里层共有40个棋子。
所以,选A。
2.实心方阵问题
例2:(2007黑龙江A类)
某学校学生排成一个方阵,最外层的人数是60人,问这个方阵共有学生多少人?
A. 272
B. 256
C. 225
D. 240
“某学校学生排成一个方阵,最外层的人数是60人”,这个是典型的实心方阵,可先求最外层每边元素数,再根据方阵的核心关系式求解。
[解析]
最外层的人数是60人:
即最外层元素数:60;
最外层每边元素数:
=每层元素数÷4+1=60÷4+1=16
实心方阵总元素数:
=(最外层每边元素数)2 =162 =256
所以,选B。
1.空心方阵问题
例3:(2009江苏A类)
有一列士兵排成若干层的中空方阵,外层共有68人,中间一层共有44人,则该方阵士兵的总人数是:
A. 296人
B. 308人
C. 324人
D. 348人
“有一列士兵排成若干层的中空方阵”,可知属于空心方阵问题。
“外层共有68人,中间一层共有44人”,由于方阵相邻两层元素数之差为8,
所以由外向内算,中间一层为第4层。
[解析]
由题可知:
最外层每边元素数=每层元素数÷4+1=68÷4+1=18;
中间一层每边元素数=每层元素数÷4+1=44÷4+1=12;
由于每向里一层,每边上的人数就少2:
(18-12)÷2=3;
因此,由外向内算,中间一层为最外层向里3层,即第4层;则最内层为第4层向里3层,即第7层。
确定最内层每边元素数:
12-3×2=6;
而最外层每边元素数为18,则:
空心方阵总元素数=(最外层每边元素数)2 -(最内层每边元素数-2)2 =182 -(6-2)2 =308
所以,选B。
2.实心方阵问题
例4:光明小学四年级原准备排成一个正方形队列参加广播操表演,由于服装不够,只好横竖各减少一排,这样共需去掉27人,则四年级原来准备多少人参加表演?
A. 225
B. 196
C. 169
D. 144
“只好横竖各减少一排”,即从最外边横竖各减少一排,减少后仍为实心方阵。
[解析]
设原来最外层每边元素数为x:
“横竖各减少一排,这样共需去掉27人”,
则有:x+(x-1)=27;
解得,x=14,即最外层每边元素数为14;
实心方阵总元素数:
=(最外层每边元素数)2 =142 =196
所以,选B。
例5:
有杨树和柳树以隔株相间的种法,种成7行7列的方阵,且杨树种在最外层角上,问方阵中共有杨树、柳树各多少棵?
A. 22 27
B. 23 26
C. 24 25
D. 25 24
“有杨树和柳树以隔株相间的种法,种成7行7列的方阵,且杨树种在最外层角上”可知,杨树和柳树共种49棵,因为杨树种最外层角上,而且与柳树是隔株相间的种法,也就是一行中,杨树种一棵,柳树种一棵,杨,柳.....据此,可以得出本题的图形,也可以推算出杨树,柳树的数量各是多少。
[解析]
由于杨树和柳树相间种植:
因此方阵每一层上杨树与柳树的数量相同;
“杨树种在最外层角上”,则最内层的那棵树为杨树,也就意味着杨树比柳树多1棵。
根据题意可列表如下:
其中“★”代表杨树;
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故该方阵中共有25棵杨树,24棵柳树;
所以,选D。
学完知识点后就应该进行实战演练了,自我检测中的题目是91UP专家团针对本条知识精选出来的典型题目。题 不在多而在于精,在洞察其万变不离其宗的模式,认真完成自我检测可以事半功倍举一反三。