定义 在一条线段上植树,且只在一端种植,另一端不种,棵数等于间隔数的植树问题。
从哪来 本节为起点,无前置知识点。
为什么 核心在于“端点”的处理。线段有两个端点,若两端都栽,棵数=间隔数+1;若两端都不栽,棵数=间隔数-1;若只栽一端,相当于去掉了其中一个端点的树,因此棵数与间隔数一一对应,即棵数=间隔数。其本质是“间隔”与“树”的配对关系:每一个间隔对应一棵树(栽在间隔的起点或终点),没有多余的树,也没有缺失的树。
适合:直观形象型学生**
使用“手指与指缝”模型。让学生伸出右手,张开五指。问:有几根手指?(5根)有几个指缝?(4个)。现在规定:只在大拇指根部栽树,小拇指根部不栽。让学生数一数,如果每个指缝代表一个间隔,手指代表树,当只算“起点”的手指时,会发现手指数(5)比指缝数(4)多1?不对,重新演示:
更准确的直观模型是“楼梯台阶”。假设从1楼走到5楼,走了4个台阶(间隔)。如果只在每个台阶的“起点”放一个花盆,不放终点,那么花盆数是多少?
或者使用“排队”模型:5个人站成一排,有4个空隙。如果规定只有站在空隙左边的人算“栽树”,那么第1、2、3、4个人算,第5个人不算。此时人数(4)等于空隙数(4)。
**操作
画一条线段,标出4个间隔。在左端点画一棵树,然后每隔一个间隔画一棵树,直到右端点前停止。让学生数:树有4棵,间隔有4个。结论:棵数=间隔数。
适合:逻辑推理型学生**
使用“对应法”推导。
1. 先回顾两端都栽的情况:$n$个间隔,需要$n+1$棵树。
2. 提出操作:把右端点的那棵树拔掉。
3. 推导:原来的$n+1$棵,减去1棵,剩下$n$棵。
4. 结论:因为只去掉了右端点,左端点保留,所以是“只栽一端”。此时棵数$n$正好等于间隔数$n$。
**关键点
强调“只栽一端”是“两端都栽”的特例,通过减法逻辑建立联系,避免死记硬背。
讲法
适合:抽象思维型学生
使用“封闭图形”类比。
1. 想象一个圆,在圆周上植树。圆没有起点和终点,每棵树对应一个间隔,棵数=间隔数。
2. 把圆剪开,拉直成线段。
3. 剪开处变成了两个端点。如果我们在剪开处只保留一棵树(即只栽一端),那么线段上的棵数依然等于间隔数。
4. 结论:只栽一端的线段植树问题,本质上与封闭图形植树问题结构相同,都是“一一对应”关系。