诗歌中的“植树”问题

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  春分艳阳暖,园中植树忙;
  每行植三株,九株栽十行;
  种法有多样,请你试试看。
  这是一位英国数学家在1821年出的一道智趣题,也是初二(1)班“数学兴趣小组”研究的课题。
  小丽心直口快,抢先发表意见:“每行植三株,九株栽十行似乎有问题,我看需要三十株树才行!”
  小丽话音刚落,小琳马上发表不同意见:“你讲得不对!成语‘纵横交错’启示我们,行可以有横行、纵行以及交叉的行,大家还是往这方面动动脑筋吧!”
  小顺是个慢性子,说话慢条斯理:“数学家华罗庚先生十分赞赏‘退’中求进的解题策略,我们不妨把问题‘退’到较为简单的情况:九株栽八行,每行三株,怎样栽?”
  性急的小春突然抢着说:“这个问题不难!我们可以把九株树栽在正方形的四个顶点、四边中点及中心九个位置,恰好成八行,且每行三株。”
  听了小春这番话,大家画出“九株栽八行”的图形如图1所示。
  


  看到“九株栽八行”问题的顺利解决,心直口快的小丽又抢着说:“我们可以把问题的难度加大:九株栽九行,每行三株,怎样栽?”
  “九株栽八行”问题的迅速解决,鼓舞了“数学兴趣小组”的成员,他们在纸上画来画去,总想利用图1作些调整,即移动一株或几株树的位置后,增加一行。可移来移去,总不成功。此时,组长小发灵机一动:“我们换个角度思考,放弃正方形,考虑另一个特殊图形——等边三角形吧!”
  小琳回头表示赞同:“哦,这个思路不错!我们可以在等边三角形的三个顶点A、B、C,三边中点D、E、F及中心O栽下七株树,已成六行,剩下的两株树栽在哪里,才能再增加三行呢?”
  小富是本班的“数学通”,他胸有成竹地说道:“栽两株增三行的方法不止一种,可能有的同学想延长BF、CD交过点A的一条直线,但这样不行,因为不能一行四株。而延长ED、EF交过点A的一条直线于G、H,在G、H两点处栽两株树,恰好增加三行,共九行,且每行三株。”接着他在黑板上画了如图2所示的“九株栽九行”的示意图。
  此时,小丽兴奋地说:“现在离光辉的顶点只差一行,该调整哪株树的位置,才能增加一行呢?”
  未等小丽说完,小春便迫不及待地说:“图2中D、O、F三点不共线,若这三点共线,不就增加一行了吗?!我们不妨将点O上移到AE的中点,就成功了!”接着她在黑板上画了如图3所示的“九株栽十行”的示意图。
  最后,组长小发作了小结,他说:“今天,大家的收获很大,我们不仅解决了‘植树’问题,更重要的是尝到了‘退中求进’这种解题策略的甜头,学会了把复杂问题转化为简单问题。英国数学家道奇生在《艾丽丝漫游仙境》一书中也提出了一个‘栽树’问题:10棵树栽成5行,怎样栽可使每行有4棵树?据说此题答案有300多种,你能给出几种答案呢?”
  同学们,现在该是你动脑动手,施展才华的时候了!
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