🌳 答疑科普
小学数学“植树问题”总差一棵?明师按“两端·一端·封闭”三种情形分清间隔与棵数
植树问题总差一棵,根子是只记间隔数、没分清两端栽不栽。三种情形决定加减:两端都栽棵数=间隔数+1,只栽一端=间隔数,两端不栽=间隔数−1,封闭一圈=间隔数;间隔数永远是总长÷间距。明师能先算间隔数、再按情形判加一减一还是不变,还能把锯木头、爬楼梯、插彩旗等变体翻译成植树模型。本文用100米小路每5米一棵完整演示,附四情形点段示意图与四结果对比卡。
植树问题总差一棵、多一棵,根子是只记"间隔数"却没分清"两端栽不栽"。三种情形决定棵数和间隔数的加减:两端都栽,棵数=间隔数+1;只栽一端,棵数=间隔数;两端都不栽,棵数=间隔数−1。如果是封闭路线(绕一圈),棵数=间隔数。 间隔数永远是"总长÷间距"。明师能先算间隔数,再按情形判断加一、减一还是不变,把"差一棵"的坑填上。
先说结论:先求间隔,再看两端
植树问题分两步:第一步求间隔数=总长÷间距;第二步看两端栽不栽,决定棵数与间隔数差几。 关键是"间隔"和"棵"不是一回事——5 米一段,100 米有 20 段(间隔),但栽几棵要看两头。把这两步分开,就不会一上来就把间隔数当棵数。
图:同样 5 个间隔,绿点(树)数量随"两端栽不栽"在 4~6 之间变。红色虚圈是"该端不栽",封闭成圈后首尾并成一个点——加减一目了然。
四种情形的口诀很短:两端栽加一、一端栽不变、两端不栽减一、封闭不变。
一道真实例题
一条 100 米长的小路,每隔 5 米栽一棵树。分别求:①两端都栽,②只栽一端,③两端都不栽,各栽多少棵?如果改成绕一个周长 100 米的圆形水池栽,又是多少棵?
在明师里输入一句话指令:
"小学数学植树问题:一条100米的小路每隔5米栽一棵,分别求两端都栽、只栽一端、两端都不栽三种情况各栽几棵,说明棵数和间隔数的关系;如果绕周长100米的圆形水池一圈栽呢?"
明师先求间隔数,再分情形:
图:间隔数先单独算出(20),再按四种情形加一、减一或不变。结果在 19~21 之间,差别全在两端。
整理成表:
| 情形 | 棵数与间隔关系 | 算式 | 结果 |
|---|---|---|---|
| 两端都栽 | 间隔数+1 | 20+1 | 21 棵 |
| 只栽一端 | 间隔数 | 20 | 20 棵 |
| 两端都不栽 | 间隔数−1 | 20−1 | 19 棵 |
| 绕水池一圈(封闭) | 间隔数 | 20 | 20 棵 |
同样是 20 个间隔,结果在 19~21 之间变化,差别全在"两端"。明师解题时会先把间隔数单独算出、写清"这是段数不是棵数",再按情形加减,避免学生跳步。
为什么是"加一减一"
把一小段路放大看就懂了:栽树栽在"点"上,间隔是两点之间的"段"。 一条线段,n 段就有 n+1 个端点,所以两端都栽要加一;只栽一端,少一头的点,正好等于段数;两端都不栽,两头的点都去掉,比段数少一。封闭成圈后,起点和终点重合成一个点,所以又回到"棵数=间隔数"。理解了"点比段多一个",就不用死记四个公式。
这类问题的"变身"
植树问题不只是栽树,很多题换个说法考的是同一个模型:
| 实际问题 | 对应情形 |
|---|---|
| 路边装路灯、插彩旗(两头都装) | 两端都栽:+1 |
| 锯木头:锯成 n 段要锯几次 | 两端不栽:次数=段数−1 |
| 爬楼梯:1 楼到 n 楼爬几层 | 两端不栽:层数=楼数−1 |
| 钟敲点、围圆栽树 | 封闭:=间隔数 |
锯木头和爬楼梯是最经典的"减一"变体:锯成 5 段只需锯 4 次,从 1 楼到 5 楼只爬 4 层。明师遇到这类题会先点明"这其实是植树问题的哪种情形",再套关系式。
怎么用进教学
讲植树问题,老师可以让明师做三件事:一是画情形图,把两端栽、一端栽、不栽、封闭用点段图画出来,让学生看到"点比段多一个";二是配变体题,把路灯、锯木、爬楼、敲钟等变体放在一起,练"识别情形";三是批改作业,指出学生是"把间隔当棵数""情形判错"还是"封闭忘了不加一",按错因归类。哪种情形最常错,就出哪种专项。
常见问题
问题:怎么快速判断用加一、不变还是减一?
只问一句:"两头栽不栽?"两头都栽+1,栽一头不变,两头都不栽−1,围成一圈(封闭)不变。先在脑子里把那条路的两个端点画出来,看端点上有没有树。明师解题时会先确认两端情况,再决定加减。
问题:间隔数和棵数老搞混怎么办?
记住"间隔是段、棵是点"。先算段数(总长÷间距),这只是把路分成了几段;再根据两端情形把段数换成点数(棵数)。把这两个量分两步写、分别标清楚,就不会把段数直接当成棵数。明师每道题都会把"间隔数"和"棵数"分两行写。
问题:锯木头、爬楼梯也是植树问题吗?
是的,它们是"两端不栽"的变体。锯木头:锯一刀分成两段,锯 n 刀分成 n+1 段,所以锯成 m 段要锯 m−1 次。爬楼梯:1 楼到 n 楼之间有 n−1 层楼梯。本质都是"点(次数/楼层)比段少一个"。明师会把这类题翻译成植树模型再求解。
问题:明师能配植树问题的分层练习吗?
能。基础档练三种基本情形的直接计算;提升档练锯木、爬楼、插旗等变体识别;拔高档练"已知棵数反求路长""两端条件不明需讨论"等。你说"植树问题按基本情形、变体识别、逆向求解各出 3 题并配点段图解析",明师就分层出题并画图讲解。
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