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数学 5年级 困难

植树问题(进阶版)—— 巧用间隔规律,解决复杂植树难题

五年级植树问题:从生活场景出发,系统讲解两端都栽、两端都不栽、一端栽一端不栽和封闭图形四种情况。通过对比线段图和环形图,掌握“间隔数”和“棵树”的对应关系,并运用到道路两侧植树、三角形边上植树等复杂问题中。包含10道由易到难的例题和常见误区分析。

植树问题 间隔数 两端都栽 两端都不栽 一端栽一端不栽 封闭图形植树 道路两侧植树 锯木头问题 多边形植树

为什么植树问题让人头疼?

同学们,如果老师让你在一条100米长的小路一侧每隔5米栽一棵树,你可能会想:需要多少棵树呢? 是100÷5=20棵,还是20+1=21棵?如果你觉得两边都要栽树,是不是就变成40棵或42棵了?“植树问题” 就是专门研究这类问题的——它考查的是“间隔数”与“棵树”之间的对应关系。掌握了这个“核心秘密”,再复杂的植树问题都迎刃而解。

从“数手指”到“间隔数”——核心概念导入

请伸出你的左手,数一数自己有多少根手指?5根。那手指之间有多少个“空”(也就是间隔)呢?4个。在植树问题中,每一段空白的距离就是一个间隔,树就相当于手指。看下面的图:

图1:一条小路上植树——两端都栽的情况(间隔数与棵树的关系)
第1棵第2棵第3棵第4棵第5棵第6棵间隔间隔间隔间隔间隔棵树 = 间隔数 + 1

从上图可以清楚地看到:两端都栽树时,5个间隔对应6棵树。所以棵数 = 间隔数 + 1。如果小路的长度是L米,每隔d米栽一棵,那么间隔数 = L ÷ d,于是棵数 = L ÷ d + 1

四种基本模型——“一图一公式”

植树问题根据“两端是否种树”分为四种情况。我们结合线段图来记忆:

1. 两端都栽

棵数 = 间隔数 + 1 (如上面的图1)

2. 两端都不栽

图2:两端都不栽——例如在两幢建筑物之间种树(两端被房子挡住)
楼房A楼房B不栽不栽棵树 = 间隔数 - 1

3. 一端栽一端不栽

图3:一端栽一端不栽——例如从校门口到礼堂一侧种树,校门口不种,礼堂前种一棵
校门不栽棵树 = 间隔数

4. 封闭图形(环形、多边形)

如果把树沿着一个圆形花坛或者一块正方形草坪的边缘种,头尾相接,那么棵树恰好等于间隔数。看下面的圆形跑道:

图4:圆形花坛周围种树——封闭图形植树,棵数=间隔数
间隔间隔间隔间隔棵树 = 间隔数

封闭图形(比如圆形、三角形、正方形)植树时,棵数 = 间隔数。

典型例题展示

例1(基础·两端都栽): 学校在一条长120米的小路一侧从头到尾每隔8米栽一棵树,一共需要多少棵树?

思路: “从头到尾”说明两端都栽。先求间隔数:120 ÷ 8 = 15(个)。再求棵数:15 + 1 = 16(棵)。

易错点: 很多同学直接用120÷8=15棵,忘了加1。记得画图验证:15个间隔对应16棵树。

例2(两端都不栽·锯木头问题): 一根木头长25分米,要把它锯成每段5分米的小段,需要锯几次?

思路: 锯出来的小段相当于“间隔”,锯的次数相当于“树”(因为木材两端不需要锯)。段数 = 25 ÷ 5 = 5(段)。锯的次数 = 段数 - 1 = 5 - 1 = 4(次)。

转化技巧: 锯木头问题实际上是两端都不栽的植树问题。注意:这里断开的“切口”就是树的位置,但两端不锯。

例3(封闭图形·环形): 一个圆形池塘周长是200米,每隔10米种一棵柳树,一共要种多少棵?

思路: 封闭图形,棵数 = 间隔数。间隔数 = 200 ÷ 10 = 20(个)。所以种20棵柳树。

易错点: 有些同学会算成20+1=21棵,错误地套用了两端都栽的公式。记住:环形没有起点和终点之分,首尾重合,所以要减去1棵。

例4(道路两侧植树): 在一条长240米的街道两旁从头到尾每隔8米栽一棵梧桐树,一共需要多少棵树?

思路: 先算一侧:240÷8=30(个)间隔,两端都栽所以30+1=31棵。两侧就是31×2=62棵。

易错点: 注意题目说的是街道“两旁”还是“一侧”。两旁就要乘以2(特殊情况:如果起点和终点有建筑物,可能变成两端不栽,需要具体分析)。

例5(复杂·三角形边上植树): 一块等边三角形草坪,每边长60米,在三个顶点各栽一棵树,然后在每条边上每隔10米再种一棵树(两端都种)。请问一共需要多少棵树?

思路: 我们可以先求一条边上的树,再乘以3,注意顶点重复计算。一条边长60米,两端已经各有一棵树(顶点),那么中间要种多少?每10米一个间隔,那么一条边有60÷10=6个间隔,两端都栽应有6+1=7棵树。但顶点有两端,所以一条边上有顶点2棵,中间有5棵。但顶点在三条边共用,所以总棵树 = 三个顶点(3棵) + 每条边中间的树(每条边5棵,共15棵) = 18棵。

另一种方法: 按封闭图形考虑——等边三角形也是封闭图形,棵数 = 间隔数 = 三条边总长÷间距 = (60+60+60)÷10 = 18(棵)。注意:因为顶点处正好是间隔点,所以封闭图形的公式直接成立。

易错点: 许多同学会先算一条边7棵,三边21棵,忘记顶点重复计算。所以必须减去重叠的顶点(每个顶点被算了两次,所以要减3),21-3=18棵。

常见误区与避坑指南

  • 误区1: 不分情况,一律用“棵数=间隔数+1”。
    对策: 先判断题目中“两端是否植树”,再选公式。
  • 误区2: 在封闭图形中(圆形、多边形)也使用+1或-1。
    对策: 封闭图形首尾相连,棵数始终等于间隔数。
  • 误区3: 锯木头、爬楼梯问题不知道转化成植树问题。
    对策: 锯成n段需要(n-1)次(两端都不栽);爬n层楼有(n-1)段楼梯(也是两端都不栽)。
  • 误区4: 忽略道路“两旁”需要乘2。
    对策: 仔细读题,看清楚是“一侧”还是“两侧”。
  • 误区5: 计算三角形、方形边上植树时忘记顶点重复。
    对策: 先算总间隔数,封闭图形直接得棵数;或者按边算再减去重叠的顶点。

学习建议

  • 画图是法宝: 遇到任何植树问题,先画一条线段或一个封闭图形,标出树的位置和间隔,写出已知条件,再列式。
  • 对比记忆公式: 把四种情况(两端都栽、两端不栽、一端栽一端不栽、封闭)放在一起对比,找出规律:
    - 两端都有:棵数 = 间隔数 + 1
    - 两端都无:棵数 = 间隔数 - 1
    - 只有一端:棵数 = 间隔数
    - 封闭图形:棵数 = 间隔数
  • 建立联系: 植树问题与“间隔”有关,跟平均分、除法、乘法都有联系。可以把“间隔数”想象成“份数”,树是“点”。

知识链接

植树问题本质上是一类“间隔与点”的问题。在后面学习“方阵问题”时,你会发现它的影子:方阵的最外层点数也可以用类似思路(每边点数乘4减4)。在中学的“等差数列”中,树的棵数相当于项数,间隔数相当于公差个数。另外,生活中的“安装路灯”“摆放花盆”“立电线杆”都是植树问题的实际应用。

习题自测(答案在文末)

  1. 一条小路全长80米,在路的一侧从头到尾每隔4米种一棵树,需要多少棵树?
  2. 在一个周长为120米的圆形花坛周围,每隔6米摆一盆花,一共需要多少盆花?
  3. 一根钢管长45分米,要锯成每段9分米的小段,需要锯多少次?
  4. 学校在长150米的道路两旁每隔10米栽一棵树(两端都栽),一共需要多少棵树?
  5. 一块长方形草坪,长50米,宽30米,在它的四周每隔5米栽一棵树(四个角都栽),一共需要多少棵树?(提示:封闭图形)

--- 答案 ---
1. 80÷4=20个间隔,20+1=21棵。2. 120÷6=20盆(封闭)。3. 45÷9=5段,锯4次(两端都不栽)。4. 一侧:150÷10=15个间隔,15+1=16棵;两侧:16×2=32棵。5. 周长=(50+30)×2=160米,间隔数=160÷5=32个,封闭所以32棵。