有一个 n×m 方格的棋盘,求其方格包含多少正方形、长方形(不包含正方形)。
时间: 2023-05-31 21:18:18 浏览: 687
一年级数学 认识长方形和正方形PPT课件.pptx
### 回答1:
对于一个 n×m 的棋盘,其中包含的正方形数量为:
1×1 的正方形数量为 (n×m) 个;
2×2 的正方形数量为 (n-1)×(m-1) 个;
3×3 的正方形数量为 (n-2)×(m-2) 个;
...
k×k 的正方形数量为 (n-k+1)×(m-k+1) 个。
因此,n×m 的棋盘中包含的正方形数量为:
(n×m) + ((n-1)×(m-1)) + ((n-2)×(m-2)) + ... + (1×1)
对于长方形,我们可以枚举其左上角和右下角的位置,即共有 (n-1)×(m-1) 种可能性。因此,n×m 的棋盘中包含的长方形数量为:
(n-1)×(m-1)
注意,这里不包括正方形。
### 回答2:
正方形:
对于 n×m 的棋盘,其最短边长为 1,最长边长为 min(n,m),所以包含的正方形个数为:
1² + 2² + 3² + ... + min(n,m)²
可以用数学公式简化上述求和式:
1² + 2² + 3² + ... + n² = n(n+1)(2n+1)/6
所以包含的正方形个数为:
min(n,m)(min(n,m)+1)(2min(n,m)+1)/6
长方形:
首先考虑宽和高都不相同的长方形。对于宽为 i,高为 j 的长方形,其可以从棋盘中的任意 i 个竖行和任意 j 个横行组成,所以包含的长方形个数为:
(n-i+1) × (m-j+1)
将宽和高交换,结果一样,所以计算出所有宽高不同的长方形个数,再减去正方形的个数,就是所有长方形的个数。
接下来考虑宽和高相同的长方形,其宽高可以为 1,2,3,...,min(n,m)。对于宽高为 i 的正方形,其可以从棋盘中的任意 i 个竖行和任意 i 个横行组成,所以包含的长方形个数为:
(n-i+1) × (m-i+1)
将所有同宽高不同的长方形数加起来,再加上同宽高的正方形数,就是所有长方形的个数。
综上所述,棋盘包含的长方形个数为:
所有宽高不同的长方形个数 - 所有正方形个数 + 所有宽高相同的长方形个数
= ∑[(n-i+1) × (m-j+1)] - ∑[min(n,m)²] + ∑[(n-i+1) × (m-i+1)]
### 回答3:
对于一个n x m的棋盘,我们可以将其分解为一个个小正方形。在这些小正方形中,我们可以找到不同形状的正方形和长方形。
先考虑正方形的数量。对于一个n x m的棋盘,我们可以在里面找到不同大小的正方形。例如:当n=1或m=1时,无法构成任何大小的正方形;当n=2或m=2时,只能构成1个2x2的正方形;当n=m=3时,可以构成4个1x1的正方形、1个2x2的正方形和1个3x3的正方形;当n=m=4时,可以构成9个1x1的正方形、4个2x2的正方形和1个3x3的正方形;以此类推。
由此可得,n x m的棋盘中,正方形的数量为:
1² + 2² + 3² + … + min(n, m)²
这是因为当n > m时,最大的正方形边长为m,所以计算到m;当n <= m时,最大的正方形边长为n,所以计算到n。
接下来考虑长方形的数量。我们可以从n x m的棋盘中选择两行和两列,构成一个长方形。由于有n行和m列,因此可以选择的行有n*(n-1)/2种,选择的列有m*(m-1)/2种。所以总共可以构成的长方形数量为:
n*(n-1)/2 * m*(m-1)/2
但我们要排除掉正方形的情况。正方形可以由两行和两列组成,所以排除掉的数量为:
1² + 2² + 3² + … + min(n, m)²
因此,n x m的棋盘中,长方形的数量为:
n*(n-1)/2 * m*(m-1)/2 - (1² + 2² + 3² + … + min(n, m)²)
综上所述,n x m的棋盘中,正方形的数量为1² + 2² + 3² + … + min(n, m)²,长方形的数量为n*(n-1)/2 * m*(m-1)/2 - (1² + 2² + 3² + … + min(n, m)²)。
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