方阵问题是数量关系中一类规律性较强的题型。多数同学觉得该题型为一个难点,但掌握其规律与方法,做题就会又快又准。今天带大家来看一下方阵问题的规律、方法及其应用。
一、方阵问题定义及其核心规律
方阵问题是指将元素按一定条件排成正方形(分为实心方阵与空心方阵),我们研究“每条边上的元素个数”,“层数”,“每层元素总数”以及“方阵元素总数”的关系。
1.方阵元素总数=每条边上的元素个数×每条边上的元素个数
2.最外层元素总数=(每条边上的元素个数-1)×4
3.方阵层间关系
边边差2,层层差8:方阵每相邻两层边上元素个数相差为2,由内向外每相邻两层总元素数相差为8。(特殊:每层边上元素个数为奇数时,实心方阵最中间两层差7)
层数=最外层边上元素个数÷2(有余数时,商要+1)
二、方阵求总和方法
1.利用层间关系:算出各层,层层相加
2.利用等差数列求和
层数为奇数时:元素总数=中间层元素个数×层数
层数为任意层:元素总数=(最外层总数+最内层总数)×层数÷2
三、常见题型
【例】有绿、白两种颜色且尺寸相同的正方形瓷砖共400块,将这些瓷砖铺在一块正方形的地面上:最外面的一周用绿色瓷砖铺,从外往里数的第二周用白色瓷砖铺,第三周用绿色瓷砖,第四周用白色瓷砖……这样依次交替铺下去,恰好将所有瓷砖用完。这块正方形地面上的绿色瓷砖共有多少块:
A.180
B.196
C.210
D.220
【解析】D。正方形地面上共铺400块瓷砖,400=20×20,即最外层边长个数为20,层数=20÷2=10层(绿色与白色瓷砖交替各5层),最外层绿色瓷砖总数=(20-1)×4=76。根据方阵规律可知,每相邻两层总人数相差为8,则每两层绿色瓷砖总数相差16,那么绿色瓷砖每层数量分别为76,60,44,28,12,绿色瓷砖总数=76+60+44+28+12=220。选择D。
【例】某表演队表演,第一次站队形时,所有人刚好站成了实心方阵;第二次有一人出来领舞,则其余人站成了一个三层的空心方阵。请问表演队共有多少人?
A.121
B.146
C.144
D.210
【解析】A。根据“第一次站队形时,所有人刚好站成了实心方阵”可知,表演队总人数为平方数,故排除B和D;“第二次有一人出来领舞,则其余人站成了一个三层的空心方阵”,由于空心方阵由内向外每相邻两层总人数相差为8,即每层人数形成了一个公差为8的等差数列,层数为3,所以三层总人数等于中间层人数乘以3,即总人数减1可被3整除,将A和C选项代入验证,只有A符合,选择A。
通过两道例题可以发现,只要我们牢记规律,就能轻松解决方阵问题。