趣题与作图

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  丁丁一直喜欢看书。他读小学中低年级时,很多数学杂志上的内容都看不懂,只能看看画刊等简单的报纸和杂志。五六年级时,学到的知识多了,一些课外书就成了丁丁的精神食粮。有一天,他在一本书上看到下面这道趣味数学题:
  请用1~10这10个自然数组成5个不同的乘法算式,使它们相加之和是121。
  这个问题并不难,丁丁略加思索就得出了答案:1×6 2×10 3×9 4×7 5×8=121。
  做完后,丁丁准备去复习了,到了高年级,学习任务重,没时间浪费的。可是,丁丁的脑海还是不停地浮现出这个问题。121……121……这个数非常熟悉,它不就是11的平方吗?11的平方可以表示边长为11的正方形的面积,那么5个不同的乘法算式不就表示5个不同的长方形面积嘛!这样一想,这道趣题就可表示为:把5个长方形拼成边长为11的正方形。想到这儿,丁丁又拿出纸笔动手作起图来,嘿,没想到还真能作出如图1所示的正方形图形来!
  这还真应了我国著名数学家华罗庚说的:“数缺形时少直观,形少数时难入微,数形结合百般好,隔离分家事万休。”
  作完此图,虽然这个问题不是很难,但丁丁心里还是挺高兴的,毕竟这样的数形结合的例子很少。
  一不做二不休,根据这个例子,丁丁展开了思考。“还可以作出其他的图形吗?”丁丁这样想,“由图1观察可知,两个数相加为正方形边长,那么答案应该不止这一种。”经过探索,丁丁又作出了一张图(如图2所示)。1×9 2×8 3×6 4×7 5×10=121。
  丁丁继续探索下去,可是没有找出第三种答案。
  于是,丁丁又转换思维。结果能不能不是11的平方,而是10、12、13、14、15、16……的平方呢?
  如果边长为10,那么只有一种结合情况:9 1=8 2=7 3=6 4。分析发现,不能找到5个长方形构成边长为10的正方形。
  如果边长为14或更大,则更不能找到5个长方形构成的正方形了。如为14,那么边长的组合情况只能为:10 4=9 5=8 6。只能找到三组和为14的数字,满足不了四组。更大的边长就不用说了。
  这样一来,能符合题目要求做正方形边长的只能为11、12、13了。11的情况上面已经有了。经过探索,丁丁发现边长为12的正方形作不出来,而边长为13的也有两种构图。
  即上题可改为:请用1~10这10个数,组成5个乘式,使它们相加之和等于169,你能写出这5个算式,并作出5个长方形拼成一个正方形吗?
  方法一:作出如图3所示的正方形。不难看出,符合要求的答案是:2×1 10×5 9×8 6×4 7×3=169。
  方法二:作出如图4所示的正方形。不难看出,符合要求的答案是:2×1 10×6 9×7 5×4 8×3=169。
  啊哈!发现这个奥秘后丁丁立即告诉了老爸。老爸和丁丁都笑开了花!
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