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五年级:美妙数学之“翻杯子问题”(0712五)

 充实9 2020-07-12

一起回顾微课学习过程


翻杯子问题

      有n只杯子(n是等于或大于4的整数)全部杯口朝上放着,每次“翻动”其中的4只杯子,经过若干次的“翻动”,使这些杯子的杯口全部朝下。请问n可能是哪些数呢?


我们先拿一只杯子做实验,

看看有什么发现?

翻动一次,杯口朝下;翻动两次,杯口朝上……

每次翻动4只杯子,那么n至少得是4.不妨从4只杯子开始试试吧!

当n=4时,每次“翻动”4只杯子,

只需要 “翻动”1次就能将全部杯子的杯口朝下。

当n=5时,每次“翻动”4只杯子,需要几次呢?

    将杯子进行编号,用打勾,打叉的方式分别表示杯子的杯口朝上、朝下,讨论起来会更方便哦!

第一次翻动

       第一次翻动5个杯子中的任意4个,都会出现4个杯子的杯口朝下,还有一个杯子朝上,即4叉1勾。

第二次翻动

     第二次翻动会出现什么情况呢?




       第二次翻动只能选择5号杯子与1、2、3、4中的任意三个杯子。因此有3勾2叉。



第三次翻动

      此时有3只杯子杯口朝上,即2、3、4号,还有1、5号2只杯子开口朝下。所以会产生两种情况:翻动2、3、4号中的2只杯子和1、5号杯子;翻动2、3、4号3只杯子和1、5号中的任意1只杯子。

    仔细观察发现,情况1与第二次的结果是一样的;情况2与第一次的结果是一样的。

    原来刚才的翻动是在重复操作,那么不管翻动多少次,都无法将5勾换成5叉,也就是说不管经过多少次翻动都无法将5个杯子全部朝下。

    当n=6时,每次“翻动”4只杯子,需要几次呢?

       现在有2勾,想办法翻动其中的4只杯子,使得2勾变成4勾就好了。

       选择2勾中的1个,在4叉中任选3个,就变成了4勾2叉。第三次翻动2、3、4、6号杯子,就能让所有杯子开口朝下。

    6只杯子只需要翻动3次就能将所有杯子开口的朝下。

    当n=7时,每次“翻动”4只杯子,会是什么情况呢?

第一次翻动

       第一次翻动其中的任意4个,都会出现4个杯子的杯口朝下,还有3个杯子朝上,即4叉3勾。

第二次翻动

       现在的杯子分为两类:4个开口朝下的杯子与3个开口朝上的杯子,即4勾3叉。第二次翻动会出现以下3中可能性:

(情况1)翻动1勾3叉;(情况2)翻动2勾2叉;(情况3)翻动3勾1叉。

    观察发现,情况2与第一次的翻动结果相同;情况1若是再翻动其中任意4只杯子与情况3或第一次的结果不断循环重复。

    所以7只杯子无论翻动多少次都无法让它们全部开口朝下。

  整理我们的实验结果如下:

    杯子是奇数只时,每次翻动4只杯子,无论翻动多少次都不能将全部的杯口朝下;杯子是偶数只时,经过若干次的翻动,能够让所有的杯子杯口朝下。

    从实验中我们得知:要使一只杯子的杯口朝下,必须将杯口翻动奇数次。

    奇数只杯子,翻动的总次数是奇数个奇数相加的和,为奇数。而每次翻动4只杯子,无论是翻动奇数次还是偶数次,最后结果都是几个4相加的和,为偶数。奇数不可能等于偶数。

    偶数只杯子,翻动的总次数是偶数个奇数相加的和,为偶数。而每次翻动4个,可能翻动奇数次,也可能偶数次,最后都是若干个4相加的和,为偶数。偶数可能等于偶数。

    所以n为奇数时,无法将杯子开口全部朝下;n为偶数时,经过若干次翻动,能将杯子开口全部朝下。

结束语

    同学们,你会了吗?如果每次翻动3个杯子,会出现怎样的情况呢?如果每次翻动5个杯子,7个杯子呢?


审核人:苏陈林

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