小学奥数教程-几何中的重叠问题 教师版 (157) 全国通用(含答案)
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1. 瞭解容斥原理二量重疊和三量重疊的內容;2. 掌握容斥原理的在組合計數等各個方面的應用.一、兩量重疊問題 在一些計數問題中,經常遇到有關集合元素個數的計算.求兩個集合並集的元素的個數,不能簡單地把兩個集合的元素個數相加,而要從兩個集合個數之和中減去重複計算的元素個數,即減去交集的元素個數,用式子可表示成:A B A B A B =+-(其中符號“”讀作“並”,相當於中文“和”或者“或”的意思;符號“”讀作“交”,相當於中文“且”的意思.)則稱這一公式為包含與排除原理,簡稱容斥原理.圖示如下:A 表示小圓部分,B 表示大圓部分,C 表示大圓與小圓的公共部分,記為:A B ,即陰影面積.圖示如下:A 表示小圓部分,B 表示大圓部分,C 表示大圓與小圓的公共部分,記為:A B ,即陰影面積.包含與排除原理告訴我們,要計算兩個集合A B 、的並集AB 的元素的個數,可分以下兩步進行:第一步:分別計算集合A B 、的元素個數,然後加起來,即先求A B +(意思是把A B 、的一切元素都“包含”進來,加在一起);第二步:從上面的和中減去交集的元素個數,即減去C AB =(意思是“排除”了重複計算的元素個數).二、三量重疊問題A 類、B 類與C 類元素個數的總和A =類元素的個數B +類元素個數C +類元素個數-既是A 類又是B 類的元素個數-既是B 類又是C 類的元素個數-既是A 類又是C 類的元素個數+同時是A 類、B 類、C 類的元素個數.用符號表示為:A B C A B C A B B C A C A B C =++---+.圖示如下:教學目標知識要點7-7-2.容斥原理之重疊問題(二)1.先包含——A B +重疊部分A B 計算了2次,多加了1次;2.再排除——A B A B +-把多加了1次的重疊部分A B 減去.在解答有關包含排除問題時,我們常常利用圓圈圖(韋恩圖)來幫助分析思考.模組一、三量重疊問題【例 1】 一棟居民樓裏的住戶每戶都訂了2份不同的報紙。
小学奥数专题-重叠问题(精华版)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN小学奥数重叠问题专题日常生活或数学问题中,在把一些数据按照某个标准分类时,常常出现其中的一部分数据同时属于两种或两种以上不同的类别,这样在计算总数时就会出现重复计算的情况,这类问题就叫做重叠问题。
重叠问题中涉及到的容斥原理是奥数的四大原理之一,是奥数重要知识点。
学生学习奥数,一定要掌握容斥原理。
下面小编给大家分享解决重叠的方法。
1. 解答重叠问题要用到数学中一个重要原理——包含与排除原理,即当两个计数部分有重复包含时,为了不重复计数,应从它们的和中排除重复部分。
2. 解答重叠问题的应用题,必须从条件入手进行认真的分析,有时还要画出图示,借助图形进行思考,找出哪些是重复的,重复了几次。
明确需要要求的是哪一部分,从而找出解答方法。
3. 在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合和集合之间的关系。
这种图称为韦恩图(也叫文氏图)。
4. 解答重叠问题的常用方法是:先不考虑重叠的情况,把有重复包含的几个计数部分加起来,再从它们的和中排除重复部分元素的个数,使得计算的结果既无遗漏又不重复。
这个原理叫做包含与排斥原理,也叫容斥原理。
5. 容斥原理1:如果被计数的对象,被分为A、B两大类,则:被计数对象的总个数=A类元素的个数+B类元素的个数-同时属于A类和B类的元素个数。
容斥原理2:如果被计数的对象,被分为A、B、C三大类,则:被计数对象的总个数=A类元素的个数+B类元素的个数+C类元素的个数-同时属于A类和B类元素的个数-同时属于A类和C类元素个数-同时属于B类和C类元素个数+同时属于A类、B类、C类元素个数。
一、重叠问题之长度:(1)拼接(对接)(2)搭接(3)打结题目1:(搭接正问题:求总长度)把两段同样是20厘米长的纸条粘合在一起,形成一段更长的纸条。
中间重叠的部分是6厘米,粘好的纸条长多少厘米?题目2:(搭接反问题一:等长搭接,求原来长度)把两段一样长的纸条粘合在一起,形成一段更长的纸条。
1. 了解容斥原理二量重叠和三量重叠的内容;2. 掌握容斥原理的在组合计数等各个方面的应用.一、两量重叠问题在一些计数问题中,经常遇到有关集合元素个数的计算.求两个集合并集的元素的个数,不能简单地把两个集合的元素个数相加,而要从两个集合个数之和中减去重复计算的元素个数,即减去交集的元素个数,用式子可表示成:A B A B A B =+-(其中符号“”读作“并”,相当于中文“和”或者“或”的意思;符号“”读作“交”,相当于中文“且”的意思.)则称这一公式为包含与排除原理,简称容斥原理.图示如下:A 表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:A B ,即阴影面积.图示如下:A 表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:A B ,即阴影面积.包含与排除原理告诉我们,要计算两个集合A B 、的并集AB 的元素的个数,可分以下两步进行:第一步:分别计算集合A B 、的元素个数,然后加起来,即先求A B +(意思是把A B 、的一切元素都“包含”进来,加在一起);第二步:从上面的和中减去交集的元素个数,即减去C AB =(意思是“排除”了重复计算的元素个数). 二、三量重叠问题A 类、B 类与C 类元素个数的总和A =类元素的个数B +类元素个数C +类元素个数教学目标知识要点7-7-3.几何中的重叠问题B 计算了A B A B +-次的重叠部分A B 减去.-既是A 类又是B 类的元素个数-既是B 类又是C 类的元素个数-既是A 类又是C 类的元素个数+同时是A 类、B 类、C 类的元素个数.用符号表示为:A B C A B C A B B C A C A B C =++---+.图示如下:在解答有关包含排除问题时,我们常常利用圆圈图(韦恩图)来帮助分析思考.【例 1】 把长38厘米和53厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长4厘米,焊接后这根铁条有多长?【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 因为焊接部分为两根铁条的重合部分,所以,由包含排除法知,焊接后这根铁条长3853487+-=(厘米).【答案】87厘米【巩固】 把长23厘米和37厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长3厘米,焊接后这根铁条有多长?【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 焊接部分为两根铁条的重合部分,由包含排除法知,焊接后这根铁条长:2337357+-=(厘米).【答案】57厘米【例 2】 两张长4厘米,宽2厘米的长方形纸摆放成如图所示形状.把它放在桌面上,覆例题精讲图中小圆表示A 的元素的个数,中圆表示B 的元素的个数,大圆表示C 的元素的个数.1.先包含:A B C ++重叠部分A B 、B C 、C A 重叠了2次,多加了1次.2.再排除:A B C A B B C A C ++---重叠部分A B C 重叠了3次,但是在进行A B C ++-A B B C A C --计算时都被减掉了.3.再包含:A B C A B B C A C A B C ++---+.盖面积有多少平方厘米?【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答图32厘米4厘米【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为2厘米的正方形,如果利用两个42⨯的长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,被覆盖面积=长方形面积之和-重叠部分.于是,被覆盖面积4222212=⨯⨯-⨯=(平方厘米).【答案】12厘米【巩固】 如图3,一张长8厘米,宽6厘米,另一个正方形边长为6厘米,它们中间重叠的部分是一个边长为4厘米的正方形,求这个组合图形的面积.【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答图3 【解析】 两个图形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如果利用长方形和正方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在长方形和正方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积+正方形面积-重叠部分.于是,组合图形的面积:86664468⨯+⨯-⨯=(平方厘米).【答案】68平方厘米【巩固】 一个长方形长12厘米,宽8厘米,另一个长方形长10厘米,宽6厘米,它们中间重叠的部分是一个边长4厘米的正方形,求这个组合图形的面积.【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如果利用两个长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积之和-重叠部分.于是,组合图形的面积12810644140=⨯+⨯-⨯=(平方厘米).【答案】140平方厘米【例 3】 三个面积均为50平方厘米的圆纸片放在桌面上(如图),三个纸片共同重叠的面积是10平方厘米.三个纸片盖住桌面的总面积是100厘米.问:图中阴影部分面积之和是多少?【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答CBA10【解析】 将图中的三个圆标上A 、B 、C .根据包含排除法,三个纸片盖住桌面的总面积=(A 圆面积B +圆面积C +圆面积-)(A 与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合部分面积+)三个纸片共同重叠的面积,得:100505050A =++-()(与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合部分面积10+),得到A 、B 、C 三个圆两两重合面积之和为:16010060-=平方厘米,而这个面积对应于圆上的那三个纸片共同重叠的面积的三倍与阴影部分面积的和,即:60103=⨯+阴影部分面积,则阴影部分面积为:603030-=(平方厘米).【答案】30平方厘米【巩固】 如图,已知甲、乙、丙3个圆的面积均为30,甲与乙、乙与丙、甲与丙重合部分的面积分别为6,8,5,而3个圆覆盖的总面积为73.求阴影部分的面积.【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答【解析】 设甲圆组成集合A ,乙圆组成集合B ,丙圆组成集合C .A B C ===30,A B =6,B C =8,A C =5,A B C =73, 而A B C =A B C +--A B B C A C A B C --+.有73=30×3-6-8-5+A B C ,即A B C =2,即甲、乙、丙三者的公共面积(⑧部分面积)为2.那么只是甲与乙(④),乙与丙(⑥),甲与丙(⑤)的公共的面积依次为6-2=4,8-2=6,5-2=3,所以有阴影部分(①、②、③部分之和)的面积为73-4-6-3-2=58.【答案】58【例4】如图,三角形纸板、正方形纸板、圆形纸板的面积相等,都等于60平方厘米.阴影部分的面积总和是40平方厘米,3张板盖住的总面积是100平方厘米,3张纸板重叠部分的面积是多少平方厘米?【考点】几何中的重叠问题【难度】3星【题型】解答【解析】阴影部分是有两块重叠的部分,被计算两次,而三张纸重叠部分是被计算了三次.所以三张纸重叠部分的面积60310040220()(平方厘米).=⨯--÷=【答案】20平方厘米【巩固】如图所示,A、B、C分别是面积为12、28、16的三张不同形状的纸片,它们重叠在一起,露在外面的总面积为38.若A与B、B与C的公共部分的面积分别为8、7,A、B、C这三张纸片的公共部分为3.求A与C公共部分的面积是多少?【考点】几何中的重叠问题【难度】3星【题型】解答【解析】设A与C公共部分的面积为x,由包含与排除原理可得:⑴先“包含”:把图形A、B、C的面积相加:12281656++=,那么每两个图形的公共部分的面积都重复计算了1次,因此要排除掉.⑵再“排除”:5687x---,这样一来,三个图形的公共部分被全部减掉,因此还要再补回.⑶再“包含”:56873---+,这就是三张纸片覆盖的面积.x根据上面的分析得:5687338x=.---+=,解得:6x【答案】6。
1. 瞭解容斥原理二量重疊和三量重疊的內容;2. 掌握容斥原理的在組合計數等各個方面的應用.一、兩量重疊問題 在一些計數問題中,經常遇到有關集合元素個數的計算.求兩個集合並集的元素的個數,不能簡單地把兩個集合的元素個數相加,而要從兩個集合個數之和中減去重複計算的元素個數,即減去交集的元素個數,用式子可表示成:A B A B A B =+-(其中符號“”讀作“並”,相當於中文“和”或者“或”的意思;符號“”讀作“交”,相當於中文“且”的意思.)則稱這一公式為包含與排除原理,簡稱容斥原理.圖示如下:A 表示小圓部分,B 表示大圓部分,C 表示大圓與小圓的公共部分,記為:A B ,即陰影面積.圖示如下:A 表示小圓部分,B 表示大圓部分,C 表示大圓與小圓的公共部分,記為:A B ,即陰影面積.包含與排除原理告訴我們,要計算兩個集合A B 、的並集AB 的元素的個數,可分以下兩步進行:第一步:分別計算集合A B 、的元素個數,然後加起來,即先求A B +(意思是把A B 、的一切元素都“包含”進來,加在一起);第二步:從上面的和中減去交集的元素個數,即減去C AB =(意思是“排除”了重複計算的元素個數). 二、三量重疊問題A 類、B 類與C 類元素個數的總和A =類元素的個數B +類元素個數C +類元素個數-既是A 類又是B 類的元素個數-既是B 類又是C 類的元素個數-既是A 類又是C 類的元素個數+同時是A 類、B 類、C 類的元素個數.用符號表示為:A B C A B C A B B C A C A B C =++---+.圖示如下:教學目標知識要點7-7-3.幾何中的重疊問題1.先包含——A B +重疊部分A B 計算了2次,多加了1次;2.再排除——A B A B +-把多加了1次的重疊部分A B 減去.在解答有關包含排除問題時,我們常常利用圓圈圖(韋恩圖)來幫助分析思考.【例 1】 把長38釐米和53釐米的兩根鐵條焊接成一根鐵條.已知焊接部分長4釐米,焊接後這根鐵條有多長?【考點】幾何中的重疊問題 【難度】1星 【題型】解答【解析】 因為焊接部分為兩根鐵條的重合部分,所以,由包含排除法知,焊接後這根鐵條長3853487+-=(釐米).【答案】87釐米【巩固】 把長23釐米和37釐米的兩根鐵條焊接成一根鐵條.已知焊接部分長3釐米,焊接後這根鐵條有多長?【考點】幾何中的重疊問題 【難度】1星 【題型】解答【解析】 焊接部分為兩根鐵條的重合部分,由包含排除法知,焊接後這根鐵條長:2337357+-=(釐米).【答案】57釐米【例 2】 兩張長4釐米,寬2釐米的長方形紙擺放成如圖所示形狀.把它放在桌面上,覆蓋面積有多少平方釐米?【考點】幾何中的重疊問題 【難度】1星 【題型】解答例題精講圖中小圓表示A 的元素的個數,中圓表示B 的元素的個數,大圓表示C 的元素的個數.1.先包含:A B C ++ 重疊部分A B 、B C 、C A 重疊了2次,多加了1次. 2.再排除:A B C A B B C A C ++--- 重疊部分A B C 重疊了3次,但是在進行A B C ++- A B B C A C --計算時都被減掉了. 3.再包含:A B C A B B C A C A B C ++---+.图32厘米4厘米【解析】 兩個長方形如圖擺放時出現了重疊(見圖中的陰影部分),重疊部分恰好是邊長為2釐米的正方形,如果利用兩個42⨯的長方形面積之和來計算被覆蓋桌面的面積,那麼重疊部分在兩個長方形面積中各被計算了一次,而實際上這部分只需計算一次就可以了.所以,被覆蓋面積=長方形面積之和-重疊部分.於是,被覆蓋面積4222212=⨯⨯-⨯=(平方釐米).【答案】12釐米【巩固】 如圖3,一張長8釐米,寬6釐米,另一個正方形邊長為6釐米,它們中間重疊的部分是一個邊長為4釐米的正方形,求這個組合圖形的面積.【考點】幾何中的重疊問題 【難度】1星 【題型】解答图3【解析】 兩個圖形如圖擺放時出現了重疊(見圖中的陰影部分),重疊部分恰好是邊長為4釐米的正方形,如果利用長方形和正方形面積之和來計算被覆蓋桌面的面積,那麼重疊部分在長方形和正方形面積中各被計算了一次,而實際上這部分只需計算一次就可以了.所以,組合圖形的面積=長方形面積+正方形面積-重疊部分.於是,組合圖形的面積:86664468⨯+⨯-⨯=(平方釐米).【答案】68平方釐米【巩固】 一個長方形長12釐米,寬8釐米,另一個長方形長10釐米,寬6釐米,它們中間重疊的部分是一個邊長4釐米的正方形,求這個組合圖形的面積.【考點】幾何中的重疊問題 【難度】1星 【題型】解答【解析】 兩個長方形如圖擺放時出現了重疊(見圖中的陰影部分),重疊部分恰好是邊長為4釐米的正方形,如果利用兩個長方形面積之和來計算被覆蓋桌面的面積,那麼重疊部分在兩個長方形面積中各被計算了一次,而實際上這部分只需計算一次就可以了.所以,組合圖形的面積=長方形面積之和-重疊部分.於是,組合圖形的面積12810644140=⨯+⨯-⨯=(平方釐米).【答案】140平方釐米【例 3】三個面積均為50平方釐米的圓紙片放在桌面上(如圖),三個紙片共同重疊的面積是10平方釐米.三個紙片蓋住桌面的總面積是100釐米.問:圖中陰影部分面積之和是多少?【考點】幾何中的重疊問題【難度】2星【題型】解答C BA10【解析】將圖中的三個圓標上A、B、C.根據包含排除法,三個紙片蓋住桌面的總面積=(A圓面積B+圓面積C+圓面積-)(A與B重合部分面積A+與C重合部分面積B+與C重合部分面積+)三個紙片共同重疊的面積,得:100505050A=++-()(與B重合部分面積A+與C重合部分面積B+與C重合部分面積10+),得到A、B、C三個圓兩兩重合面積之和為:16010060-=平方釐米,而這個面積對應於圓上的那三個紙片共同重疊的面積的三倍與陰影部分面積的和,即:60103=⨯+陰影部分面積,則陰影部分面積為:603030-=(平方釐米).【答案】30平方釐米【巩固】如圖,已知甲、乙、丙3個圓的面積均為30,甲與乙、乙與丙、甲與丙重合部分的面積分別為6,8,5,而3個圓覆蓋的總面積為73.求陰影部分的面積.【考點】幾何中的重疊問題【難度】2星【題型】解答【解析】設甲圓組成集合A,乙圓組成集合B,丙圓組成集合C.A B C===30,A B=6,B C=8,A C=5,A B C=73,而A B C=A B C+--A B B C A C A B C--+.有73=30×3-6-8-5+A B C,即A B C=2,即甲、乙、丙三者的公共面積(⑧部分面積)為2.那麼只是甲與乙(④),乙與丙(⑥),甲與丙(⑤)的公共的面積依次為6-2=4,8-2=6,5-2=3,所以有陰影部分(①、②、③部分之和)的面積為73-4-6-3-2=58.【答案】58【例 4】如圖,三角形紙板、正方形紙板、圓形紙板的面積相等,都等於60平方釐米.陰影部分的面積總和是40平方釐米,3張板蓋住的總面積是100平方釐米,3張紙板重疊部分的面積是多少平方釐米?【考點】幾何中的重疊問題【難度】3星【題型】解答【解析】了三次.所以三張紙重疊部分的面積60310040220()(平方釐米).=⨯--÷=【答案】20平方釐米【巩固】如圖所示,A、B、C分別是面積為12、28、16的三張不同形狀的紙片,它們重疊在一起,露在外面的總面積為38.若A與B、B與C的公共部分的面積分別為8、7,A、B、C這三張紙片的公共部分為3.求A與C公共部分的面積是多少?【考點】幾何中的重疊問題【難度】3星【題型】解答【解析】設A與C公共部分的面積為x,由包含與排除原理可得:⑴先“包含”:把圖形A、B、C的面積相加:12281656++=,那麼每兩個圖形的公共部分的面積都重複計算了1次,因此要排除掉.⑵再“排除”:5687x---,這樣一來,三個圖形的公共部分被全部減掉,因此還要再補回.⑶再“包含”:56873x---+,這就是三張紙片覆蓋的面積.根據上面的分析得:5687338x=.x---+=,解得:6【答案】6。
第十二讲重叠问题姓名之袁州冬雪创作容斥原理就是:在计数时,为了使重叠部分不被重复计算,人们研究出一种新的计数方法,这种方法的基本思想是:先不思索重叠的情况,把包含于某内容中的所有对象的数目先计算出来,然后再把计数时重复计算的数目排挤出去,使得计算的成果既无遗漏又无重复,这种计数的方法称为容斥原理.公式法:运用容斥原理一:C=A+B-AB,这一公式可计算出两个集合圈的有关问题(C暗示两个集合的并集,A、B暗示两个集合,AB暗示两个集合的交集).运用容斥原理二:D=A+B+C-AB-AC-BC+ABC,这一公式可计算出三个集合的有关问题.(D暗示三个集合的并集,A、B、C暗示三个分歧的集合,AB、AC、BC暗示两个分歧集合的交集,ABC暗示三个集合的交集)图象法:根据题意画图,并借助图形帮忙分析,逐个地计算出各个部分,从而解答问题.例1:某班40位同学在一次数学检验中,答对第一题的有23人,答对第二题的有27人,两题都答对的有17人,问有几个同学两题都分歧错误?例2:某班有学生48人,其中21人参与数学比赛,13人参与作文比赛,有7人既参与数学比赛又参与作文比赛.那末(1)只参与数学比赛的有多少人?(2)参与比赛的一共有多少人?(3)没有参与比赛的一共有多少人?例3:某校有三个兴趣小组,体育、书法和美术.已知参与这三个兴趣小组的学生人数分别是25人、24人和30人.同时参与体育、书法兴趣小组的有5人,同时参与体育、美术兴趣小组的有2人,同时参与书法、美术兴趣小组的有4人,有1人同时参与了这三个兴趣小组,问:共有多少人参与兴趣小组?例4:某校对五年级100名同学停止学习兴趣调查,成果有58人喜欢语文,有38人喜欢数学,有52人喜欢外语.而且喜欢语文和数学(但不喜欢外语)的有6人,喜欢数学和外语(但不喜欢语文)的有4人,三科都喜欢的有12人,而且每人至少喜欢一科.问有多少同学只喜欢语文?例5:分母是1001的最简真分数有多少个?它们的和是多少?例6:某商店调查该商店出售的A、B两种商品销售情况,在被调查的家庭对象中,有1/3不必A商品,有4/7不必B商品,别的有22家既用A商品也用B商品,有1/6的家庭则两种产品都没有用,问该商店共调查了多少户家庭?例7:某班学生中78%喜欢游泳,80%喜欢玩游戏机,84%喜欢下棋,88%喜欢看小说.该班学生中同时有四种高兴喜爱的学生所占的最小百分比应是多少?操练1、一批教员中,会英语的有65人,会俄语的有58人,会日语的有51人,既会英语又会俄语的有21人,既会英语又会日语的有19人,既会俄语又会日语的有17人,三种都会的有5人,三种都不会的有8人.这批教员共有多少人?2、某班有36个同学,在一次检验中,答对第一题的有25人,答对第二题的有23人,两题都答对的有15人,那末两题都分歧错误的有多少人?3、分母是105的最简真分数,共有多少个?4、在1~1000的自然数中,不克不及被5或7整除的数共有多少个?5、六年级100论理学生,每人至少高兴喜爱体育、文艺和迷信三项中的一项.其中,高兴喜爱体育的有55人,高兴喜爱文艺的56人,高兴喜爱迷信的51人,三项都高兴喜爱的15人,只高兴喜爱体育和迷信的 4人,只高兴喜爱体育和文艺的17人. 问:有多少人只高兴喜爱迷信和文艺两项?只高兴喜爱体育的有多少人?人?。
几何中的重叠问题1. 了解容斥原理二量重叠和三量重叠的内容;2. 掌握容斥原理的在组合计数等各个方面的应用.一、两量重叠问题在一些计数问题中,经常遇到有关集合元素个数的计算.求两个集合并集的元素的个数,不能简单地把两个集合的元素个数相加,而要从两个集合个数之和中减去重复计算的元素个数,即减去交集的元素个数,用式子可表示成:A B A B A B =+-(其中符号“”读作“并”,相当于中文“和”或者“或”的意思;符号“”读作“交”,相当于中文“且”的意思.)则称这一公式为包含与排除原理,简称容斥原理.图示如下:A 表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:A B ,即阴影面积.图示如下:A 表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:A B ,即阴影面积.包含与排除原理告诉我们,要计算两个集合A B 、的并集A B 的元素的个数,可分以下两步进行: 第一步:分别计算集合A B 、的元素个数,然后加起来,即先求A B +(意思是把A B 、的一切元素都“包含”进来,加在一起);第二步:从上面的和中减去交集的元素个数,即减去C A B =(意思是“排除”了重复计算的元素个数). 二、三量重叠问题A 类、B 类与C 类元素个数的总和A =类元素的个数B +类元素个数C +类元素个数-既是A 类又是B 类的元素个数-既是B 类又是C 类的元素个数-既是A 类又是C 类的元素个数+同时是A 类、B 类、C 类的元素个数.用符号表示为:A B C A B C A B B C A C A B C =++---+.图示如下:在解答有关包含排除问题时,我们常常利用圆圈图(韦恩图)来帮助分析思考.教学目标 知识要点 1.先包含——A B + 重叠部分A B 计算了2次,多加了1次; 2.再排除——A B A B +- 把多加了1次的重叠部分A B 减去.图中小圆表示A 的元素的个数,中圆表示B 的元素的个数,大圆表示C 的元素的个数.1.先包含:A B C ++ 重叠部分A B 、B C 、C A 重叠了2次,多加了1次. 2.再排除:A B C A B B C A C ++--- 重叠部分A B C 重叠了3次,但是在进行A B C ++- A B B C A C --计算时都被减掉了. 3.再包含:A B C A B B C A C A B C ++---+.【例 1】 把长38厘米和53厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长4厘米,焊接后这根铁条有多长?【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 因为焊接部分为两根铁条的重合部分,所以,由包含排除法知,焊接后这根铁条长3853487+-=(厘米).【答案】87厘米【巩固】 把长23厘米和37厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长3厘米,焊接后这根铁条有多长?【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 焊接部分为两根铁条的重合部分,由包含排除法知,焊接后这根铁条长:2337357+-=(厘米).【答案】57厘米【例 2】 两张长4厘米,宽2厘米的长方形纸摆放成如图所示形状.把它放在桌面上,覆盖面积有多少平方厘米?【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答图32厘米4厘米【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为2厘米的正方形,如果利用两个42⨯的长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,被覆盖面积=长方形面积之和-重叠部分.于是,被覆盖面积4222212=⨯⨯-⨯=(平方厘米).【答案】12厘米【巩固】 如图3,一张长8厘米,宽6厘米,另一个正方形边长为6厘米,它们中间重叠的部分是一个边长为4厘米的正方形,求这个组合图形的面积.【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答图3 【解析】 两个图形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如果利用长方形和正方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在长方形和正方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积+正方形面积-重叠部分.于是,组合图形的面积:86664468⨯+⨯-⨯=(平方厘米).【答案】68平方厘米【巩固】 一个长方形长12厘米,宽8厘米,另一个长方形长10厘米,宽6厘米,它们中间重叠的部分是一个边长4厘米的正方形,求这个组合图形的面积.【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答例题精讲12【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如果利用两个长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积之和-重叠部分.于是,组合图形的面积12810644140=⨯+⨯-⨯=(平方厘米).【答案】140平方厘米【例 3】 三个面积均为50平方厘米的圆纸片放在桌面上(如图),三个纸片共同重叠的面积是10平方厘米.三个纸片盖住桌面的总面积是100厘米.问:图中阴影部分面积之和是多少?【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答CBA10 【解析】 将图中的三个圆标上A 、B 、C .根据包含排除法,三个纸片盖住桌面的总面积=(A 圆面积B +圆面积C +圆面积-)(A 与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合部分面积+)三个纸片共同重叠的面积,得:100505050A =++-()(与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合部分面积10+),得到A 、B 、C 三个圆两两重合面积之和为:16010060-=平方厘米,而这个面积对应于圆上的那三个纸片共同重叠的面积的三倍与阴影部分面积的和,即:60103=⨯+阴影部分面积,则阴影部分面积为:603030-=(平方厘米).【答案】30平方厘米【巩固】 如图,已知甲、乙、丙3个圆的面积均为30,甲与乙、乙与丙、甲与丙重合部分的面积分别为6,8,5,而3个圆覆盖的总面积为73.求阴影部分的面积.【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答【解析】 设甲圆组成集合A ,乙圆组成集合B ,丙圆组成集合C . A B C ===30,A B =6,B C =8,A C =5,A B C =73,而A B C =A B C +--A B B C A C A B C --+.有73=30×3-6-8-5+AB C ,即A B C =2,即甲、乙、丙三者的公共面积(⑧部分面积)为2.那么只是甲与乙(④),乙与丙(⑥),甲与丙(⑤)的公共的面积依次为6-2=4,8-2=6,5-2=3,所以有阴影部分(①、②、③部分之和)的面积为73-4-6-3-2=58.【答案】58【例 4】 如图,三角形纸板、正方形纸板、圆形纸板的面积相等,都等于60平方厘米.阴影部分的面积总和是40平方厘米,3张板盖住的总面积是100平方厘米,3张纸板重叠部分的面积是多少平方厘米?【考点】几何中的重叠问题 【难度】3星【题型】解答【解析】 阴部分的面积60310040220=⨯--÷=()(平方厘米).【答案】20平方厘米【巩固】如图所示,A、B、C分别是面积为12、28、16的三张不同形状的纸片,它们重叠在一起,露在外面的总面积为38.若A与B、B与C的公共部分的面积分别为8、7,A、B、C这三张纸片的公共部分为3.求A与C公共部分的面积是多少?【考点】几何中的重叠问题【难度】3星【题型】解答【解析】设A与C公共部分的面积为x,由包含与排除原理可得:⑴先“包含”:把图形A、B、C的面积相加:12281656++=,那么每两个图形的公共部分的面积都重复计算了1次,因此要排除掉.⑵再“排除”:5687x---,这样一来,三个图形的公共部分被全部减掉,因此还要再补回.⑶再“包含”:56873---+,这就是三张纸片覆盖的面积.x根据上面的分析得:5687338x=.x---+=,解得:6【答案】6。
(一)7-7-1.容斥原理之重叠问题教学目标了解容斥原理二量重叠和三量重叠的内容;1.掌握容斥原理的在组合计数等各个方面的应用.2.知识要点一、两量重叠问题在一些计数问题中,经常遇到有关集合元素个数的计算.求两个集合并集的元素的个数,不能简单地把两个集合的元素个数相加,而要从两个集合个数之和中减去重复计算的元素个数,即减去交集的元素个数,(”“或”的意思;符号““”读作“并”,相当于中文“和”用式子可表示成:或者其中符号B?AAB?A?B表示小圆:的意思.)则称这一公式为包含与排除原理,简称容斥原理.图示如下读作“交”,相当于中文“且”A,表示小圆表示大圆与小圆的公共部分,记为::即阴影面积.图示如下部分,表示大圆部分,BACAB,表示大圆部分,表示大圆与小圆的公共部分,记为:即阴影面积.部分,BACB.先包含——1B?A次,多加了次;重叠部分计算了BA122.再排除——BA?B?A减去.把多加了次的重叠部分BA1的并集的元素的个数,可分以下两步进行:包含与排除原理告诉我们,要计算两个集合BAB、A进(的元素个数,然后加起来,即先求第一步:分别计算集合意思是把的一切元素都“包含”B、、ABAB?A来,加在一起);意思是“排除).”了重复计算的元素个数第二步:从上面的和中减去交集的元素个数,即减去(B?CA二、三量重叠问题类类又是类元素个数类元素个数既是类、类与类元素个数的总和类元素的个数?C?CB?AAABB?类的元类、同时是类、类又是类的元素个数既是类又是类的元素个数的元素个数既是??CCCBABA?.图示如下:素个数.用符号表示为:CC?AB?AB?BC?A?ABCA?B?C的元素的个数,图中小圆表示的元素的个数,中圆表示BA大圆表示的元素的个数.C.先包含:1C?B?A次.次,多加了重叠了重叠部分、、ABCABC12.再排除:2CA?BC?AA?B?C?B 重叠了次,但是在进行重叠部分CAB?B?C3A?计算时都被减掉了.CABA?BC?.再包含:.3CC?ABAC?ACBA???BB?韦恩图在解答有关包含排除问题时,我们常常利用圆圈图()来帮助分析思考.例题精讲两量重叠问题【例1】小明喜欢:踢足球、上网、游泳、音乐、语文、数学;小英喜欢:数学、英语、音乐、陶艺、跳绳。
五年级奥数题:重叠问题1.甲、乙两队合修一条水渠,甲队每天修14.5米,乙队3天修46.5米,照这样计算,两队合修6天,共修水渠多少米?2.用绳子测一口井的深度.绳子两折时,多余60厘米;绳子三折时,还差40厘米.求绳长和井深.3.甲、乙两筐苹果,如果从甲筐中拿出18个放进乙筐,两筐的苹果就同样多,如果从乙筐拿出13个放进甲筐,甲筐里的苹果就是乙筐的3倍.甲、乙两筐原来各有苹果多少个?4.一个水池,单开进水管,6分钟可将空水池注满,单开出水管8分钟可将满池水放完,若同时打开进、出水管,多少分钟可将水池注满?5.甲、乙两人修路队共有76人,甲队增加本队人数的4倍,乙队增加本队人数的6倍后,两队共增加了384人,求甲、乙两队原有各有多少人?6.一个食堂买来面粉是大米的2倍,每天吃30千克大米,40千克面粉,几天后大米全部吃完,面粉还剩余160千克,这个食堂买来大米和面粉各多少千克?7.甲的存款是乙的5倍,如果甲取出60元,乙存入60元,那么乙的存款是甲的2倍.甲、乙原有存款各有多少元?8.10年前母亲的年龄是女儿的7倍,10年后母亲的年龄是女儿的2倍.现在母亲的年龄是多少岁?9.甲、乙两车同时从A、B两地相向而行,第一次两车在距B地64千米外相遇,相遇后两车仍以原速度继续行驶,并在到达对方车站后立即沿原路返回,途中两车在距A地48千米处第二次相遇,两次相遇后之间相距多少千米?10.某列车通过250米长的隧道用25秒,通过210米长的隧道用23秒,若该列车与另一列车长150米,时速为72千米的列车相遇,错车而过需要_________秒钟?11.买来5角、2角、1角5分三种邮票,共20张,总值5元5角,其中5角和1角5分的邮票张数相等,问三种邮票各购几张?.12.客车从甲地开往开乙地,货车从乙地开往甲地,每小时客车比货车多得12千米,经过4小时相遇.相遇后,两车继续按原方向前进,又经过3小时客车到达乙地,这时货车离乙地多少米?13.仓库里原有化肥若干吨,第一天取出全部的一半多30吨,第二次取出余下的一半少100吨,第三次取出150吨,最后还剩下70吨,这批化肥原有多少吨?14.三个植树队共植树1800棵,甲队植树的棵数是乙队的2倍,乙队植树的棵数比丙队少200棵,三队各植树多少棵?15.如果买3盒水彩笔和5个书包,需要259元,如果买2盒水彩笔和3个书包,需要161元,2个书包和2盒水彩笔共要多少元?16.一个两位数,十位数字与个位数字之和是10,数字之差是4,且个位数字小于十位数字,这个两数是多少?17.一群公猴、母猴、小猴共38只,每天摘桃266个.已知1只公猴每天摘桃10个,1只母猴每天摘桃8个,1只小猴每天摘桃5个.又知公猴比母猴少4只,那么这群猴子中,小猴有多少只?18.有鸡蛋16箩,每只大箩可容180个,每只小箩可容120个,共值570元.若将每个鸡蛋便宜5分出售,则可得款456元,大箩、小箩各多少只?五年级奥数题:重叠问题参考答案与试题解析1.甲、乙两队合修一条水渠,甲队每天修14.5米,乙队3天修46.5米,照这样计算,两队合修6天,共修水渠多少米?2.用绳子测一口井的深度.绳子两折时,多余60厘米;绳子三折时,还差40厘米.求绳长和井深.,折三折时,每段就是全长的,全长的()就÷,,本题的关键是绳长一定,折二折每段是全长的,折三折每段是全长的3.甲、乙两筐苹果,如果从甲筐中拿出18个放进乙筐,两筐的苹果就同样多,如果从乙筐拿出13个放进甲筐,甲筐里的苹果就是乙筐的3倍.甲、乙两筐原来各有苹果多少个?4.一个水池,单开进水管,6分钟可将空水池注满,单开出水管8分钟可将满池水放完,若同时打开进、出水管,多少分钟可将水池注满?;单开出分钟可将满池水放完,每分钟,同时打开进、出水管,每分钟进水﹣﹣(﹣÷,5.甲、乙两人修路队共有76人,甲队增加本队人数的4倍,乙队增加本队人数的6倍后,两队共增加了384人,求甲、乙两队原有各有多少人?6.一个食堂买来面粉是大米的2倍,每天吃30千克大米,40千克面粉,几天后大米全部吃完,面粉还剩余160千克,这个食堂买来大米和面粉各多少千克?x﹣)÷,7.甲的存款是乙的5倍,如果甲取出60元,乙存入60元,那么乙的存款是甲的2倍.甲、乙原有存款各有多少元?8.10年前母亲的年龄是女儿的7倍,10年后母亲的年龄是女儿的2倍.现在母亲的年龄是多少岁?x+10=9.甲、乙两车同时从A、B两地相向而行,第一次两车在距B地64千米外相遇,相遇后两车仍以原速度继续行驶,并在到达对方车站后立即沿原路返回,途中两车在距A地48千米处第二次相遇,两次相遇后之间相距多少千米?10.某列车通过250米长的隧道用25秒,通过210米长的隧道用23秒,若该列车与另一列车长150米,时速为72千米的列车相遇,错车而过需要10秒钟?11.买来5角、2角、1角5分三种邮票,共20张,总值5元5角,其中5角和1角5分的邮票张数相等,问三种邮票各购几张?.12.客车从甲地开往开乙地,货车从乙地开往甲地,每小时客车比货车多得12千米,经过4小时相遇.相遇后,两车继续按原方向前进,又经过3小时客车到达乙地,这时货车离乙地多少米?13.仓库里原有化肥若干吨,第一天取出全部的一半多30吨,第二次取出余下的一半少100吨,第三次取出150吨,最后还剩下70吨,这批化肥原有多少吨?14.三个植树队共植树1800棵,甲队植树的棵数是乙队的2倍,乙队植树的棵数比丙队少200棵,三队各植树多少棵?15.如果买3盒水彩笔和5个书包,需要259元,如果买2盒水彩笔和3个书包,需要161元,2个书包和2盒水彩笔共要多少元?16.一个两位数,十位数字与个位数字之和是10,数字之差是4,且个位数字小于十位数字,这个两数是多少?17.一群公猴、母猴、小猴共38只,每天摘桃266个.已知1只公猴每天摘桃10个,1只母猴每天摘桃8个,1只小猴每天摘桃5个.又知公猴比母猴少4只,那么这群猴子中,小猴有多少只?18.有鸡蛋16箩,每只大箩可容180个,每只小箩可容120个,共值570元.若将每个鸡蛋便宜5分出售,则可得款456元,大箩、小箩各多少只?。
数学竞赛小学奥数几何中的重叠问题1. 了解容斥原理二量重叠和三量重叠的内容;2. 掌握容斥原理的在组合计数等各个方面的应用.一、两量重叠问题在一些计数问题中,经常遇到有关集合元素个数的计算.求两个集合并集的元素的个数,不能简单地把两个集合的元素个数相加,而要从两个集合个数之和中减去重复计算的元素个数,即减去交集的元素个数,用式子可表示成:A B A B A B =+-(其中符号“”读作“并”,相当于中文“和”或者“或”的意思;符号“”读作“交”,相当于中文“且”的意思.)则称这一公式为包含与排除原理,简称容斥原理.图示如下:A表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:AB ,即阴影面积.图示如下:A 表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:A B ,即阴影面积.包含与排除原理告诉我们,要计算两个集合A B 、的并集AB 的元素的个数,可分以下两步进行:第一步:分别计算集合A B 、的元素个数,然后加起来,即先求A B +(意思是把A B 、的一切元素都“包含”进来,加在一起);第二步:从上面的和中减去交集的元素个数,即减去C A B =(意思是“排除”了重复计算的元素个数).二、三量重叠问题A 类、B 类与C 类元素个数的总和A =类元素的个数B +类元素个数C +类元素个数-既是A 类又是B类的元素个数-既是B 类又是C 类的元素个数-既是A 类又是C 类的元素个数+同时是A 类、B 类、C 类的元素个数.用符号表示为:A B C A B C A B B C A C A B C =++---+.图示如下:7-7-3.几何中的重叠问题教学目标知识要点1.先包含——A B + 重叠部分AB 计算了2次,多加了1次;在解答有关包含排除问题时,我们常常利用圆圈图(韦恩图)来帮助分析思考.【例 1】 把长38厘米和53厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长4厘米,焊接后这根铁条有多长? 【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 因为焊接部分为两根铁条的重合部分,所以,由包含排除法知,焊接后这根铁条长3853487+-=(厘米).【答案】87厘米【巩固】 把长23厘米和37厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长3厘米,焊接后这根铁条有多长? 【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 焊接部分为两根铁条的重合部分,由包含排除法知,焊接后这根铁条长:2337357+-=(厘米). 【答案】57厘米【例 2】 两张长4厘米,宽2厘米的长方形纸摆放成如图所示形状.把它放在桌面上,覆盖面积有多少平方厘米? 【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为2厘米的正方形,如果利用两个42⨯的长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,被覆盖面积=长方形面积之和-重叠部分.于是,被覆盖面积4222212=⨯⨯-⨯=(平方厘米).【答案】12厘米 图32厘米4厘米例题精讲图中小圆表示A 的元素的个数,中圆表示B 的元素的个数,大圆1.先包含:A B C ++ 重叠部分AB 、BC 、C A 重叠了2次,多加了1次.2.再排除:A B C A B B C A C ++---【巩固】 如图3,一张长8厘米,宽6厘米,另一个正方形边长为6厘米,它们中间重叠的部分是一个边长为4厘米的正方形,求这个组合图形的面积. 【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 两个图形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如果利用长方形和正方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在长方形和正方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积+正方形面积-重叠部分.于是,组合图形的面积:86664468⨯+⨯-⨯=(平方厘米).【答案】68平方厘米【巩固】 一个长方形长12厘米,宽8厘米,另一个长方形长10厘米,宽6厘米,它们中间重叠的部分是一个边长4厘米的正方形,求这个组合图形的面积. 【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如果利用两个长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积之和-重叠部分.于是,组合图形的面积12810644140=⨯+⨯-⨯=(平方厘米).【答案】140平方厘米【例 3】 三个面积均为50平方厘米的圆纸片放在桌面上(如图),三个纸片共同重叠的面积是10平方厘米.三个纸片盖住桌面的总面积是100厘米.问:图中阴影部分面积之和是多少? 【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答【解析】 将图中的三个圆标上A 、B 、C .根据包含排除法,三个纸片盖住桌面的总面积=(A 圆面积B+圆面积C +圆面积-)(A 与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合部分面积+)三个纸片共同重叠的面积,得:100505050A =++-()(与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合部分面积10+),得到A 、B 、C 三个圆两两重合面积之和为:16010060-=平方厘米,而这个面积对应于圆上的那三个纸片共同重叠的面积的三倍与阴影部分面积的和,即:60103=⨯+阴影部分面积,则阴影部分面积为:603030-=(平方厘米).【答案】30平方厘米 图3468106412CBA10【巩固】 如图,已知甲、乙、丙3个圆的面积均为30,甲与乙、乙与丙、甲与丙重合部分的面积分别为6,8,5,而3个圆覆盖的总面积为73.求阴影部分的面积. 【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 设甲圆组成集合A ,乙圆组成集合B ,丙圆组成集合C .=30,=6,=8,=5,=73,而=.有73=30×3-6-8-5+,即=2,即甲、乙、丙三者的公共面积(⑧部分面积)为2.那么只是甲与乙(⑧),乙与丙(⑧),甲与丙(⑧)的公共的面积依次为6-2=4,8-2=6,5-2=3,所以有阴影部分(⑧、⑧、⑧部分之和)的面积为73-4-6-3-2=58.【答案】58【例 4】 如图,三角形纸板、正方形纸板、圆形纸板的面积相等,都等于60平方厘米.阴影部分的面积总和是40平方厘米,3张板盖住的总面积是100平方厘米,3张纸板重叠部分的面积是多少平方厘米? 【考点】几何中的重叠问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 阴叠部分的面积60310040220=⨯--÷=()(平方厘米).【答案】20平方厘米【巩固】 如图所示,A 、B 、C 分别是面积为12、28、16的三张不同形状的纸片,它们重叠在一起,露在外面的总面积为38.若A 与B 、B 与C 的公共部分的面积分别为8、7,A 、B 、C 这三张纸片的公共部分为3.求A 与C 公共部分的面积是多少? 【考点】几何中的重叠问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 设A 与C 公共部分的面积为x ,由包含与排除原理可得:⑧ 先“包含”:把图形A 、B 、C 的面积相加:12281656++=,那么每两个图形的公共部分的面积都重复计算了1次,因此要排除掉.⑧ 再“排除”:5687x ---,这样一来,三个图形的公共部分被全部减掉,因此还要再补回. ⑧ 再“包含”:56873x ---+,这就是三张纸片覆盖的面积. 根据上面的分析得:5687338x ---+=,解得:6x =.【答案】6A B C ==AB BC A C A B C AB C A B C +--A B B C A C A B C --+AB C A B C。
1. 了解容斥原理二量重叠和三量重叠的内容;
2. 掌握容斥原理的在组合计数等各个方面的应用.
一、两量重叠问题 在一些计数问题中,经常遇到有关集合元素个数的计算.求两个集合并集的元素的个数,不能简单地把两个集合的元素个数相加,而要从两个集合个数之和中减去重复计算的元素个数,即减去交集的元素个数,用式子可表示成:A B A B A B =+-(其中符号“”读作“并”,相当于中文“和”或者“或”的意思;符号“”读作“交”,相当于中文“且”的意思.)则称这一公式为包含与排除原理,简称容斥原理.图示如下:A 表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:A B ,即阴影面积.图示如下:A 表示小圆部分,B 表示大圆部分,C 表示大圆与小圆的公共部分,记为:A B ,即阴影面积.
包含与排除原理告诉我们,要计算两个集合A B 、的并集A B 的元素的个数,可分以下两步进行: 第一步:分别计算集合A B 、的元素个数,然后加起来,即先求A B +(意思是把A B 、的一切元素都“包含”进
来,加在一起);
第二步:从上面的和中减去交集的元素个数,即减去C A B =(意思是“排除”了重复计算的元素个数). 二、三量重叠问题
A 类、
B 类与
C 类元素个数的总和A =类元素的个数B +类元素个数C +类元素个数-既是A 类又是B 类的元素个数-既是B 类又是C 类的元素个数-既是A 类又是C 类的元素个数+同时是A 类、B 类、C 类的元素个数.用符号表示为:A B C A B C A B B C A C A B C =++---+.图示如下:
在解答有关包含排除问题时,我们常常利用圆圈图(韦恩图)来帮助分析思考. 教学目标
知识要点
7-7-3.几何中的重叠问题
1.先包含——A B + 重叠部分A B 计算了2次,多加了1次; 2.再排除——A B A B +- 把多加了1次的重叠部分A B 减去.
图中小圆表示A 的元素的个数,中圆表示B 的元素的个数,
大圆表示C 的元素的个数.
1.先包含:A B C ++ 重叠部分A B 、B C 、C A 重叠了2次,多加了1次. 2.再排除:A B C A B B C A C ++--- 重叠部分A B C 重叠了3次,但是在进行A B C ++- A B B C A C --计算时都被减掉了. 3.再包含:A B C A B B C A C A B C ++---+.
【例 1】 把长38厘米和53厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长4厘米,焊接后这根铁条有多
长?
【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答
【解析】 因为焊接部分为两根铁条的重合部分,所以,由包含排除法知,焊接后这根铁条长3853487+-=(厘
米).
【答案】87厘米
【巩固】 把长23厘米和37厘米的两根铁条焊接成一根铁条.已知焊接部分长3厘米,焊接后这根铁条有多
长?
【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答
【解析】 焊接部分为两根铁条的重合部分,由包含排除法知,焊接后这根铁条长:2337357+-=(厘米).
【答案】57厘米
【例 2】 两张长4厘米,宽2厘米的长方形纸摆放成如图所示形状.把它放在桌面上,覆盖面积有多少平方厘米?
【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答
图32厘米4
厘
米
【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为2厘米的正方形,如
果利用两个42⨯的长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各
被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,被覆盖面积=长方形面积之和-重叠
部分.于是,被覆盖面积4222212=⨯⨯-⨯=(平方厘米).
【答案】12厘米
【巩固】 如图3,一张长8厘米,宽6厘米,另一个正方形边长为6厘米,它们中间重叠的部分是一个边长为
4厘米的正方形,求这个组合图形的面积.
【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答
图34
6
8
【解析】 两个图形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如果利用长方形和正方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在长方形和正方形面积中各
被计算了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积+正
方形面积-重叠部分.于是,组合图形的面积:86664468⨯+⨯-⨯=(平方厘米).
【答案】68平方厘米
【巩固】 一个长方形长12厘米,宽8厘米,另一个长方形长10厘米,宽6厘米,它们中间重叠的部分是一个
边长4厘米的正方形,求这个组合图形的面积.
【考点】几何中的重叠问题 【难度】1星 【题型】解答
例题精讲
12
【解析】 两个长方形如图摆放时出现了重叠(见图中的阴影部分),重叠部分恰好是边长为4厘米的正方形,如
果利用两个长方形面积之和来计算被覆盖桌面的面积,那么重叠部分在两个长方形面积中各被计算
了一次,而实际上这部分只需计算一次就可以了.所以,组合图形的面积=长方形面积之和-重叠
部分.于是,组合图形的面积12810644140=⨯+⨯-⨯=(平方厘米).
【答案】140平方厘米
【例 3】 三个面积均为50平方厘米的圆纸片放在桌面上(如图),三个纸片共同重叠的面积是10平方厘米.三
个纸片盖住桌面的总面积是100厘米.问:图中阴影部分面积之和是多少?
【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答
C
B
A
10 【解析】 将图中的三个圆标上A 、B 、C .根据包含排除法,三个纸片盖住桌面的总面积=(A 圆面积B +圆
面积C +圆面积-)(A 与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合部分面积+)三个纸片
共同重叠的面积,得:100505050A =++-()(与B 重合部分面积A +与C 重合部分面积B +与C 重合
部分面积10+),得到A 、B 、C 三个圆两两重合面积之和为:16010060-=平方厘米,而这个面
积对应于圆上的那三个纸片共同重叠的面积的三倍与阴影部分面积的和,即:60103=⨯+阴影部分
面积,则阴影部分面积为:603030-=(平方厘米).
【答案】30平方厘米
【巩固】 如图,已知甲、乙、丙3个圆的面积均为30,甲与乙、乙与丙、甲与丙重合部分的面积分别为6,8,
5,而3个圆覆盖的总面积为73.求阴影部分的面积.
【考点】几何中的重叠问题 【难度】2星 【题型】解答
【解析】 设甲圆组成集合A ,乙圆组成集合B ,丙圆组成集合C . A B C ===30,A B =6,B C =8,A C =5,A B C =73,
而A B C =A B C +--A B B C A C A B C --+.
有73=30×3-6-8-5+A
B C ,即A B C =2,即甲、乙、丙三者的公共面积(⑧部分面积)为2.那么只是甲与乙(④),乙与丙(⑥),甲与丙(⑤)的公共的面积依次为6-2=4,8-2=6,5-2=3,所以有阴影
部分(①、②、③部分之和)的面积为73-4-6-3-2=58.
【答案】58
【例 4】 如图,三角形纸板、正方形纸板、圆形纸板的面积相等,都等于60平方厘米.阴影部分的面积总
和是40平方厘米,3张板盖住的总面积是100平方厘米,3张纸板重叠部分的面积是多少平方厘米?
【考点】几何中的重叠问题 【难度】3星
【题型】解答
【解析】 阴部分的面积60310040220=⨯--÷=()(平方厘米).
【答案】20平方厘米
【巩固】如图所示,A、B、C分别是面积为12、28、16的三张不同形状的纸片,它们重叠在一起,露在外面的总面积为38.若A与B、B与C的公共部分的面积分别为8、7,A、B、C这三张纸片的公共部分为3.求A与C公共部分的面积是多少?
【考点】几何中的重叠问题【难度】3星【题型】解答
【解析】设A与C公共部分的面积为x,由包含与排除原理可得:
⑴先“包含”:把图形A、B、C的面积相加:12281656
++=,那么每两个图形的公共部分的面积都重复计算了1次,因此要排除掉.
⑵再“排除”:5687x
---,这样一来,三个图形的公共部分被全部减掉,因此还要再补回.
⑶再“包含”:56873
---+,这就是三张纸片覆盖的面积.
x
根据上面的分析得:5687338
x=.
x
---+=,解得:6
【答案】6
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