今天的目标是解2006年华杯赛真题,所用知识不超过小学4年级,让你家小朋友试一试,每天进步一小点:
一根长木条的长度为L,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。按刻度线将木条锯开,共得到170段长短不等的木条,其中最长的小木条恰好有100根。请问m和n是多少?
该题目属于均线等分问题,解题思路可化为以下三道题目:
题目一(简单)
一根长木条,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。请问重合的刻度线共有多少条?
题目二(中等难度)
一根长木条的长度为L,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。按刻度线将木条锯开,共得到若干段长短不等的木条。请问最长的小木条有多长?最长的小木条有多少块?
题目三(进阶思考,华杯赛真题)
一根长木条的长度为L,用红色刻度线将它分为m等分,用黑色刻度线将它分为n等分,其中m>n。按刻度线将木条锯开,共得到170段长短不等的木条,其中最长的小木条恰好有100根。请问m和n是多少?
以下为答案:
题目一:
答: d-1条,其中d是m和n的最大公约数。
只有在(Lk)/d长度处,红色线条和黑色线条才会重合,其中k=1,2,……,d-1。
显然,共有d-1条线重合。
题目二:
答: 最长的小木条长度为L/m,共m-n+d个小木条,其中d是m和n的最大公约数。
显然,小木条两端是红色刻度线时最长,为L/m。
那些不是L/m长度的小木条,是因为边上有一条黑色刻度线,而黑色刻度线共有n-1条。
又从题目一知道,黑色与红色刻度线重合的共有d-1条,
所以,共有n-d条单色的黑色刻度线。
因为小木条最长为L/m,而m>n,故不会出现两端都是黑色刻度线的情况。
这n-d条单色黑色刻度线说明有2(n-d)块小木条的长度不是L/m。
全部线条数是(m-1)+(n-1)-(d-1)=m+n-d-1;
全部小木条数是(m-1)+(n-1)-(d-1)+1=m+n-d。
所以,长度为L/m的小木条数为:m+n-d-2(n-d)=m-n+d。
题目三:
答:m=135,n=40。
从题目二知道,全部小木条数是m+n-d,最长的小木条数为m-n+d。
因此:m+n-d=170,m-n+d=100。
故,m=135,n-d=35。
因为d是m和n的最大公约数,
则:d是135的约数,也是35的约数。
而135和35的公约数只有1和5,
当d=1时,n=36,与d是m和n的最大公约数矛盾;
所以,d=5,n=40,m=135。