文档内容
应用题-经典应用题-方阵问题基本知
识-3 星题
课程目标
知识点 考试要求 具体要求 考察频率
方阵问题基本知识 B 1.明确空心方阵和实心方阵的概念 少考
及区别
2.掌握空心方阵和实心方阵的变化
规律
知识提要
方阵问题基本知识
概述
在日常生活中,我们常把人或物排成正方形的形状,在数学上我们把研究这样的问题称为
方阵问题。
在摆放的方阵中如果是实心的,我们叫它实心方阵,也叫中实方阵;如果这个方阵是空心
的,我们叫它空心方阵,也叫中空方阵。
实心方阵的特点
总人(或物)数=每边人(或物)数 × 每边人(或物)数
空心方阵的特点
总人(或物)数=(最外层每边人(或物)数 - 层数)× 层数 ×4
奇数层:总人数=中间层总数 × 层数
偶数层:总人数=(外层 + 内层)× 层数 ÷2
若最外层每边有 a 人,内部虚方阵每边有 b 人,则空心方阵共有 (a2-b2 ) 人。
变化规律
相邻两边之间相差 2;
相邻两层之间相差 8;
每层人(或物)数=每边人(或物)数 ×4-4 =[每边人(或物)数 -1 ] ×4精选例题
方阵问题基本知识
1. 一个正方形方阵,其中的 4 行 5 列的人数总和为 250 人,那么如果将这个方阵去掉一
行一列还剩 人.
【答案】 841
【分析】 4 行 5 列,包括重复计算的:250+20=270 人,每行:270÷9=30
人,所以还剩:30×30-30-30+1=841 人
2. 东风小学仪仗队的同学们排队,若排成正方形,则多余 12 名同学,如果把这个正方形扩
大,纵横每排各增加一人,则缺少 9 人 .
【答案】 112
【分析】 增加的一行一列有 12+9=21(人),那么原来排成的正方形的每条边上有
(21-1)÷2=10(人),东风小学仪仗队有学生 10×10+12=112(人).
3. 有大小相同的正方形白石和黑石各 n 个.首先,将黑石不留空隙地摆成一个正方形,然后
在其外围摆一圈白石,再用剩下的黑石在白石圈的外围摆一圈,最后再用剩下的白石在黑石的
外围再摆一圈,正好将所有石子用完(如下图所示).那么 2n= .
【答案】 144 个【分析】 如上图所示,记最外层的一圈白石为 a 个,它里面的一圈黑石为 b 个,
再里边的一圈白石为 c 个,最中间的黑石组成的正方形再分成外面一圈 (d个) 和里面的正
方形 (e个) 两部分.
注意到 a-b=b-c=c-d=8,所以 c=d+8,b=d+16,a=d+24.因为
黑石的总数=白石的总数,所以
b+d+e=a+c,d+16+d+e=d+8+d+24,e=32-16=4×4.
最大的正方形的每一边有 4+4×2=12(个)石子,所以石子的总数为 12×12=144(个).
4. 运动会上,五年级学生排成一个方队(横竖行人数相等),已知最外层为 60 人,这个方
队共有 人.
【答案】 256
【分析】 最外层每边有 60÷4+1=16(人),共有 16×16=256(人).
5. 小朋友们排成方阵做广播体操,小明恰好站在方阵的正中心,此时无论是从前往后或者从
后往前数他都排在第 5 个,无论是从左往右或者从右往左数时他都排在第 6 个,则这个方
阵中一共有 位小朋友.
【答案】 99
【分析】 小明前后各有 5-1=4(人),那么每列就有 4+1+4=9(人);小明左右
有 6-1=5(人),那么每行就有 5+1+5=11(人),这个方阵共有 9×11=99(位) 小朋友.
6. 一个实心方阵,最外一层每边 18 人,
(1)那么整个方阵一共 人;
(2)最外面一层有 人;
(3)从外向内数,第 2 层每边有 人,一共有 人;(4)如果考虑最外面三层,那么这三层共有 人.
【答案】 324;68;16,60;180
【分析】 (1)182=324;
(2)17×4=68 或 18×4-4=68;
(3)18-2=16;15×4=60 或 68-8=60;
(4)60×3=180.
7. 有 196 枚围棋子,摆成一个 14×14 的正方形.甲、乙两人依次从最外一层起取走每一
层的全部棋子,直到取完为止,甲比乙多取了 枚棋子.
【答案】 28
【分析】 196 枚围棋子围成的方阵,最外层棋子数为 14×4-4=52,相邻两层棋子
数相差 8,从外向内每一层棋子数为:52、44、36、28、20、12、4.所以甲取走了
52+36+20+4=112(枚) 棋子,乙取走了 44+28+12=84(枚) 棋子,甲比乙多取了
112-84=28(枚) 棋子.
8. 五年级学生分成两队参加学校广播操比赛,他们排成甲、乙两个方阵,其中甲方阵每边的
人数等于 8,如果两队合并,可以另排成一个空心的丙方阵,丙方阵每边的人数比乙方阵每边
的人数多 4 人,甲方阵的人数正好可以填满丙方阵的空心,那么,五年级参加广播操比赛的
一共有 人.
【答案】 260
【分析】 根据题意,乙方阵加上两个甲方阵的人数 128 人可以构成实心的丙方阵,
且丙方阵每边人数比乙方阵多 4 人,所以由 (b+4) 2-b2=128,得到:4×(2×b+4)=128,
所以 b=14,因此乙方阵每边人数 14 人,五年级一共有 14×14+8×8=260(人).
9. 有一些人组成 2 个正方形方阵,2 个正方形方阵之间相差 97 个人,那么这 2 个正方形
方阵一共有 人.
【答案】 4705
【分析】 假设 A 方阵有 a 人,B 方阵有 b 人,那么应该有 b2-a2=97,因此
(b-a)(b+a)=97,49×49+48×48=4705.
10. 小虎在 19×19 的围棋盘的格点上摆棋子,先摆成了一个长方形的实心点阵.然后再加上
45 枚棋子,就正好摆成一边不变的较大的长方形的实心点阵.那么小虎最多用了
枚棋子.【答案】 285
【分析】 45=3×3×5,它小于 19 的最大约数为 15,所以不变的边长应为 15,
另一边最长为 19,所以小虎最多用了 15×19=285(枚)棋子.
11. 一个长方形队列,如果增加一横行和一竖行,就要增加 13 人.这个长方形队列原来最少
有 人.
【答案】 11
【分析】 增加一横行和一竖行,就要增加 13 人,那么原方阵的长与宽的和为
13-1=12,所以人数最少时,12=1+11,有 1×11=11(人).
12. 如图所示,用 10 枚棋子可以摆出一个正三角形点阵,每边 4 枚棋子;用 9 枚棋子可以
摆成一个正方形点阵,每边 3 枚棋子.今有一堆棋子,棋子总数小于 100,用这堆棋子既可
以摆出一个正三角形点阵,也可以摆出一个正方形点阵,问这堆棋子共有多少枚?
【答案】 36
【分析】 100 以内的平方数,只有
62=36=1+2+3+4+5+6+7+8
所以 36 既可以组成边长为 6 的方阵,也能组成边长为 8 的正三角形点阵.
13. 有大小一样,张数相同的黑白两种颜色的正方形纸片.小高用白色纸片拼成中间没有缝隙
的长方形,然后用黑色纸片围绕已经拼成的白色长方形继续拼成更大的长方形,之后有用白色
纸片拼下去,……,这样重复拼.当小高用黑色纸片拼过 5 次以后,黑、白纸片正好用完.
请问:黑色纸片至少有多少张?【答案】 350 张.
【分析】 不妨设每张小纸片的边长为 1.从外往内,每次同时“剥开”一层黑纸片和
一层白纸片,剥了 5 次之后,就只剩下中心的一个由白纸片组成的长方形.每次“剥开”的
过程,黑纸片比白纸片多 8 张.由于一共有 5 层黑纸片,所以一共可以剥除 5 次,所有被
剥除 的黑纸片比所有被刹除的白纸片多 40 张,而总共的黑白纸片数量相同,所有最后剩余
的只有白纸片构成的长方形中有 40 张白纸片.这个长方形的长和宽都是整数,它的长与宽
的所有可能是:40×1、20×2、10×4、8×5.
由于全部纸片铺成的大长方形的长和宽比被“剥除”五次之后剩下的长方形的长和宽都大 20,
所以大长方形的面积可以是 60×21=1260、40×22=880、30×24=720、28×25=700,
其中最小的面积是 700.而黑纸片的张数是这个面积的一半,所以最少有黑纸片 350 张.
14. 120 个棋子摆成一个三层空心方阵,最外层每边有多少棋子?
【答案】 13 个
【分析】 中间层总数为 120÷3=40(人),则每边有 40÷4+1=11(人),所以
最外层每边有 11+2=13(人).15. 在一次运动会开幕式上,有一大一小两个方阵合并变换成一个 10 行 10 列的方阵,求较
小方阵有多少人?
【答案】 36
【分析】 10 行 10 列的方阵由 100 人组成,原来的小方阵每行或每列人数都不会
超过 10 人,大方阵人数应该在 50∼100 之间,可取 64 或 81,运用枚举法,可求出满足
条件的是:大方阵有 64 人,小方阵有 36 人.
16. 刘老师把一些树苗栽种成一个尽量大的实心方阵,结果还多出了 6 棵树苗;后来又运来了
34 棵树苗,恰好能补成一个更大的实心方阵.那么后来的方阵最外层每边有多少棵树?
【答案】 11 或 7
【分析】 若增加了 1 层,则现在最外层共有 40 棵树,所以最外层每边共有:
(40+4)÷4=11;
若增加了2层,则 40=16+24,此时最外层有:(24+4)÷4=7(棵)树.
17. 某校少先队员可以排成一个四层空心方阵,如果最外层每边有 20 个学生,问这个空心方
阵最内层共有多少个学生?这个四层空心方阵共有多少个学生?
【答案】 52;256
【分析】 20-2-2-2=14(人);14×4-4=56-4=52(人);14-2=12
(人),202-122=400-144=256(人).
所以这个空心方阵最内层共有 52 个学生,这个四层空心方阵共有 256 个学生.
18. 在一个实心学生方阵中加入 13 人,可将原来的方阵变成一个多一行,多一列的大方阵,
则原来的方阵有学生多少人?
【答案】 36
【分析】 (13-1)÷2=6(人),所以原来的方阵有 6×6=36(人).
19. 在一个实心学生方阵中加入若干人,原来的方阵变成一个多一行,多一列的方阵;若原来
的方阵减少 13 人,可将原来的方阵变成一个少一行,少一列的方阵,问后来加入的学生有
多少人?
【答案】 15
【分析】 (13+1)÷2=7(人),7×2+1=15(人),所以后来加入的学生有
15 人.20. 一队战士排成一个三层空心方阵多出 16 人,如果在空心部分再增加一层又缺 28 人,这
队战士共有多少人?
【答案】 196
【分析】 16+28=44(人),所以空心部分新增一层每边有 44÷4+1=12(人),
所以最外层每边有 12+2×3=18(人),所以排好的三层共 182-122=324-144=180
(人),因此这队战士共 180+16=196(人).
21. 用黑、白两种颜色的正方形瓷砖共 256 块铺满一面正方形的墙,最外一层是黑色,第二
层是白色,第三层是黑色……这样下去,那么整面墙上共有黑色瓷砖多少块?
【答案】 144.
【分析】 256=16×16,所以最外层每边 16 块,从外往里共有 8 层,所以黑的共
有:60+44+28+12=144 块.
22. 在一个实心学生方阵中减少 11 人,可将原来的方阵变成一个少一行,少一列的方阵,则
原来的方阵有学生多少人?
【答案】 36
【分析】 (11+1)÷2=6(人),所以原来的方阵有 6×6=36(人).
23. 一个实心体操方阵,最外层有 32 人.这个体操方阵有多少人?
【答案】 81
【分析】 最外层每边人数:(32+4)÷4=36÷4=9(人);9×9=81(人);
答:这个体操方阵有 81 人.
24. 共有 200 人排成一个 5 层空心方阵,这个方针最外面一层每边多少人?如果要在最外面
增加一行一列,那么需要增加多少人?
【答案】 15;31.
【分析】 中间层共有:200÷5=40 人,所以最外层共有:40+8×2=56 人,每边
有 56÷4+1=15 人;增加一行一列需要:16×16-15×15=31 人.
25. 一个实心方阵,最外面一层共有 44 人,请问:
(1)这个方阵共有多少人?
(2)如果让这个方阵减少一行一列,一共需要减少多少人?【答案】 (1)144;(2)23.
【分析】 (1)“最外一层共有 44 人”,说明最外层每边有:44÷4+1=12 人,
所以,这个方阵是一个 12×12 的方阵,共有 12×12=144 人.
(2)减少一行一列,也就是变成一个 11×11 的方阵,需要减少 144-11×11=23 人.
26. 某学校三年级同学 180 人,排成一个三层空心方阵,这个方阵最外层每边多少人?
【答案】 18
【分析】 中间层总数为 180÷3=60(人),则每边有 60÷4+1=16(人),所以
最外层每边有 16+2=18(人).
27. 如图所示,小刚在用棋子摆好的实心方阵上又填了 17 枚棋子,使它的横竖各增加一排,
成了大一点的实心方阵,求原来的实心方阵有多少枚棋子?
【答案】 64
【分析】 填上 17 枚棋子,正好可以增加一排一列,此时每条边有
(17-1)÷2+1=9(枚)
那么原来的方阵每条边有
91-1=8(枚)
原来实心方阵的总棋子数:
8×8=64(枚)
28. 小明用一些棋子摆成了一个两层的空心方阵,后来他又用 28 枚棋子摆成了另外一个单层
的空心方阵,摆完后他发现两个方阵正好可以拼在一起,组成一个新的三层空心方阵,那么他
原来用了多少枚棋子?
【答案】 32 或 80【分析】 如果单层空心方阵放在双层空心方阵的里面,那么原有棋子
(28+8)+(28+8+8)=80 枚;如果单层空心方阵放在双层空心方阵的外面,那么原有
棋子 (28-8)+(28-8-8)=32 枚;所以原来用了 80 枚棋子或 32 枚棋子.
29. 同学们用 64 盆花排出一个两层空心方阵,后来又决定在外面再增加一层成为三层方阵,
还需多少盆花?
【答案】 44
【分析】 对于两层方阵,外层比内层多 8 盆,两层共 64 盆,利用和差问题的解法,
可以求出外层盆数是 (64+8)÷2=36(盆),从而得出需增加的盆数,36+8=44(盆).
30. 一个实心方阵,最外面一层共有 36 人,如果要让这个方阵增加一行一列,需要增加多少
人?
【答案】 21 人.
【分析】 最外层 36 人,每边 36÷4+1=10 人,增加一行一列需要
11×11-10×10=21 人.
31. 若干学生排成一个实心方阵,最外一层每边有 12 人,共有多少层?1∼4 层一共有多少
人?
【答案】 6;64
【分析】 12÷2=6(层),2×4=8(人),8×8=64(人),所以共有 6 层,
1∼4 层一共有 64 人.
32. 一个实心体操方阵,最外层有 72 人.这个体操方阵有多少人?
【答案】 361
【分析】 最外层每边人数:(72+4)÷4=76÷4=19(人);19×19=361
(人);
答:这个体操方阵有 361 人.
33. 在学校的运动会上,同学们集体表演一个节目,站成了一个空心的正六边形阵列,与图中
的阵列类似.从外向内一共 8 层,分别站着两层六年级的同学、两层五年级的同学、两层四
年级的同学以及两层三年级的同学.已知参加表演的六年级同学有 126 名,那么:
(1)最外层有多少人?
(2)现在阵列中一共有多少人?(3)如果想要让一、二年级的同学把这个空心阵列填满,还需要多少人?(最里层可站 1 个
人)
【答案】 (1)66 人;(2)360 人;(3)37 人.
【分析】 (1)六边形阵列中,相邻两层相差 6 人,所以最外层共有:
(126+6)÷=66 人.
(2)共有:66+60+54+48+42+36+30+24=360 人
(3)还需要:18+12+6+1=37 人.
34. 士兵排成一个实心方阵,最外一层一周的人数为 80 人,问方阵外层每边有多少人?这个
方阵共有多少士兵?
【答案】 21;441 人
【分析】 80÷4+1=21(人);21×21=441(人)
答:方阵外层每边有 21 人,这个方阵共有 441 士兵.
35. 用 64 枚棋子摆成一个两层中空方阵,如果想在外面再增加一层,问需要增加多少枚棋子?
【答案】 44
【分析】 方阵相邻两层棋子数差为 8,又知两层棋子数和为 64,由和差问题,外层
有
(64+8)÷2=36(枚)
如果再增加一层,需要增加
36+8=44(枚)
36. 晓晓爱好围棋,他用棋子在棋盘上摆了一个二层空心方阵,如图所示,外层每边有 14 个
棋子,你知道他一共用了多少个棋子吗?【答案】 96
【分析】 方阵每向里面一层,每边的个数就减少 2 个.知道最外面一层每边放 14
个棋子,就可以求出第二层每边的个数.知道各层每边的个数,就可以求出总数.
(14-1)×4=52(个)
(14-2-1)×4=44(个)
52+44=96(个)
一共用了 96 个棋子.
37. 同学们参加了广播操比赛,排成每行 9 人,每列 9 人的实心方阵,问方阵中共有多少学
生?
【答案】 81
【分析】 可以根据
“实心方阵总人数=每边人数×每边人数”
得到 9 行 9 列的实心方阵人数为:
9×9=81(人)
38. 有一个 6 层的空心方阵,最外层每边 25 人,问要多少学生才能排出这个空心方阵?
【答案】 456 人
【分析】 (25-6)×6×4=19×24=456(个),
答:要 456 个学生才能排出这个空心方阵.39. 若干名同学站成一个 15×15 的方阵,请问:最外层一共有多少人?这个方阵一共有多少
层?从里向外的第七层有多少人?
【答案】 56;8;48.
【分析】 最外层每边 15 人,但角落上的 4 个人每人都同时位于两条边上,所以最
外层共有:15×4-4=56 人;每人往里一层,每边人数会减少 2 个,最里层的每边应该有:
15-2×7=1 人,共有 7+1=8 层;从里向外第 7 层每边有:1+2×(7-1)=13 人,所以
这一层共有:13×4-4=48 人.
40. 在一个实心学生方阵中加入 9 人,可将原来的方阵变成一个多一行,多一列的大方阵,则
原来的方阵有学生多少人?
【答案】 16
【分析】 (9-1)÷2=4(人),所以原来的方阵有 4×4=16(人).
41. 若干学生排成一个实心方阵,倒数第二层每边比第二层多 10 人,共有多少层?
【答案】 8
【分析】 (10÷2)+1+2=8(层),所以共有 8 层.
42. 如图,一块绿地由 3 块相同的等边三角形草地和一个水池构成.现在要在草地上种花,要
求在草地与草地的公共点都种上(即图中的 A、B、C 点),且每块草地上的花朵排成了一
个三角形点阵,且每条边上有 10 朵花.请问:整个绿地一共要种多少朵花?【答案】 162 朵.
【分析】 每个三角形草地里每边都有 10 朵花,所以每片草地有:
1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55 朵花,三片草地共有:55×3=165 朵花.但这样算,
三角形的连接处都被算了 2 次,多算 1 次,所以整个绿地一共种花 165-3=162 朵.
43. 某学校三年级同学 180 人,排成个三层空心方阵,这个方阵最外层每边多少人?
【答案】 18
【分析】 中间层总数为
180÷3=60(人)
则每边有
60÷4+1=16(人)
所以最外层每边有
16+2=18(人)
44. 某小学三年级共有学生 120 人,排成一个三层的空心方阵.这个方阵最外层每边有多少
人?如果在外面加一层,变成一个四层的空心方阵,那应该增加几个人?如果在内部再加一层,
变成一个五层的空心方阵,那么还需要增加几个人?
【答案】 13;56;24.
【分析】 一个三层方阵,外层比中层多 8 人,中层比内层多 8 人,所以中层有:
120÷3=40 人,最外层共有 40+8=48 人,所以,最外层每边 48÷4+1=13 人;外面加
一层需要有 48+8=56 人;内部加一层需要 40-8-8=24 人.
45. 三年级学生排成一个实心方阵进行体操表演,最外一层的人数为 32 人,问这个方阵最外
层每边有多少人?这个方阵共有三年级学生多少人?
【答案】 每边 9 人,共 81 人.
【分析】 每边有
32÷4+1=9(人)
共
92=81(人)
46. 节日来临,同学们用盆花在操场上摆了一个空心方阵花坛,最外面的一层每边摆了 12 盆
花,一共 3 层,一共用去多少盆花?
【答案】 108【分析】 方法一:最外层共有
12×4-4=44(盆)
第二层共有
44-8=36(盆)
第三层共有
36-8=28(盆)
所以共有
44+36+28=108(盆)
方法二:第二层每边有
12-2=10(盆)
第二层共有
10×4-4=36(盆)
所以共有
36×3=108(盆)
47. 若干学生排成一个实心方阵,最外一层每边比最内一层多 10 人,共有多少层?
【答案】 6
【分析】 (10÷2)+1=6(层),所以共有 6 层.
48. 有 225 枚棋子,摆成一个 15×15 的正方形,甲、乙两人从最外一层起,轮流取走每一
层的全部棋子,直到取完为止,甲比乙多取了多少没枚棋子?
【答案】 31
【分析】 甲取走的是 56,40,24,8,乙取走的是 48,32,16,1,甲比乙多取 31 枚.
49. 用白、蓝两种颜色的正方形瓷砖铺满一面正方形的墙,共用了 324 块,最里面一层是蓝
色的,第二层是白色,第三层是蓝色……这样下去,最外面一层是什么颜色?整面墙上共有白
色瓷砖多少块?
【答案】 蓝色;144.
【分析】 324=18×18,共有 9 层,所以最外层是蓝色的;共有白色瓷砖:
12+28+44+60=144 块.
50. 有一个 240 人排成的 5 层空心方阵,再增加多少人在最内层,就可以使该方阵变成一个
6 层空心方阵?
【答案】 24【分析】 240÷4÷5+5=12+5=17(人),17-2-2-2-2-2=7(人),
(7-1)×4=24(人),
答:再增加 24 人在内部,就可以使该方阵变成一个 6 层空心方阵.
51. 共有 240 人排成一个 5 层空心方阵,这个方阵最里面一层每边多少人?如果要在内部加
一层,变成 6 层空心方阵,还需要增加多少人?
【答案】 32;24.
【分析】 5 层中间一层共有:240÷5=48 人,所以最内一层共有:48-8×2=32
人,每边 32÷4+1=9 人,内部增加一层需要 32-8=24 人.
52. 若干学生排成一个实心方阵,最外一层每边有 10 人,共有多少层?1∼3 层一共有多少
人?
【答案】 5;36
【分析】 10÷2=5(层),2×3=6(人),6×6=36(人),所以共有 5 层,
1∼3 层一共有 36 人.
53. 用红、绿两种颜色的小正方形瓷砖 400 块铺成一块正方形墙面,这个墙面最外圈铺的是
红色瓷砖,由外到内的第二圈是绿色瓷砖,第三圈是红色瓷砖,第四圈又是绿色瓷砖……这样
依次铺下去.请问这个墙面上哪种颜色的瓷砖更多?两种瓷砖相差多少块?
【答案】 红色;40 块.
【分析】 共有 400 块瓷砖,所以整个方阵是一个 20×20 的方阵,共有 10 层,
从外向里依次为红、绿两种颜色相间排列,最里一层为绿色;从外向里,每层红色瓷砖都比它
里面相邻的那层绿色瓷砖多 8 块,所以红色比绿色多 5×8=40 块.
54. 176 个棋子摆成一个四层空心方阵,最内层每边有多少棋子?
【答案】 9 个
【分析】 最内层与最外层总数和为 176÷4×2=88(个),则则最内层有
(88-3×8)÷2=32(个),则每边有 32÷4+1=9(个).
55. 学而思运动会上,五年级的女生们准备出一个团体操的节目.现在的人数刚好排成一个方
阵(每一行人数和每一列人数相等).后来又加入了 23 个女生,恰好还可以组成一个方阵.
那么你能算出加入 23 人之前,方阵共有多少人吗?【答案】 121 人
【分析】 依题意,前后两次的学生总人数都是完全平方数.不妨设前者人数是 B2,
后者人数是 A2. 那么根据平方差式,A2-B2=(A+B)(A-B)=23.因为 (A+B) 和
(A-B) 是同奇偶的,所以 23 也应该拆成 2 个同奇偶性的数的乘积.因此
{A+B=23 {A=12
(A+B)(A-B)=23×1⇒ ⇒
A-B=1 B=11
则加入 23 人之前,方阵有 11×11=121 人.