12.数学问题:在1~51这51个自然数中,每次取两个不同的数,使得所取的两个数之和大于51,有多少中不同取法?
数学模型:为找到解决上面问题的方法,先建立简单的数学模型进行研究:
(1)在1~5这5个自然数中,每次取两个不同的数,使得所取的两个数之和大于5,有多少种不同取法?
解决问题过程如下:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | (1,1) | (1,2) | (1,3) | (1,4) | (1,5) |
2 | (2,1) | (2,2) | (2,3) | (2,4) | (2,5) |
3 | (3,1) | (3,2) | (3,3) | (3,4) | (3,5) |
4 | (4,1) | (4,2) | (4,3) | (4,4) | (4,5) |
5 | (5,1) | (5,2) | (5,3) | (5,4) | (5,5) |
第1行有1种取法(1,5)
第2行有2种取法(2,4),(2,5)
第3行有3种取法(3,3),(3,4),(3,5)
第4行有4种取法(4,2),(4,3),(4,4),(4,5)
第5行有5种取法(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,5)
共有1+2+3+4+5种取法,因为每次取两个不同的数,所以在这些取法中不包括(3,3),(4,4),(5,5),要从总数中减去这3中取法,并且(4,2)与(2,4),(4,3)与(3,4),(5,1)与(1,5),(5,2)与(2,5),…(5,4)与(4,5)是同一种取法,因此共有$\frac{1+2+3+4+5-\frac{5+1}{2}}{2}$=6种不同的取法.
(2)在1~6这6个自然数中,每次取两个不同的数,使得所取的两个数之和大于6,有多少种不同的取法?
解决问题过程如下:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | (1,1) | (1,2) | (1,3) | (1,4) | (1,5) | (1,6) |
2 | (2,1) | (2,2) | (2,3) | (2,4) | (2,5) | (2,6) |
3 | (3,1) | (3,2) | (3,3) | (3,4) | (3,5) | (3,6) |
4 | (4,1) | (4,2) | (4,3) | (4,4) | (4,5) | (4,6) |
5 | (5,1) | (5,2) | (5,3) | (5,4) | (5,5) | (5,6) |
6 | (6,1) | (6,2) | (6,3) | (6,4) | (6,5) | (6,6) |
第1行有1种取法(1,6)
第2行有2种取法(2,5),(2,6)
第3行有3种取法(3,4),(3,5),(3,6)
第4行有4种取法(4,3),(4,4),(4,5),(4,6)
第5行有5种取法(5,2),(5,3),(5,4),(5,5),(5,6)
第6行有6种取法(6,1),(6,2),(6,3),6,4),(6,5),(6,6)
共有1+2+3+4+5+6种取法,因为每次取两个不同的数,所以在这些取法中不包括(4,4),(5,5),(6,6),要从总数中减去这3中取法,并且(4,3)与(3,4),(5,2)与(2,5),(5,3)与(3,5),(5,4)与(4,5),(6,1)与(1,6),(6,2)与(2,6)…(6,5)与(5,6)是同一种取法,因此共有$\frac{1+2+3+4+5+6-\frac{6}{2}}{2}$=9种不同的取法.
归纳探究:
仿照上述研究问题的思路和解决过程,回答下列提出的问题:
(1)在1~7这7个自然数中,每次取两个不同的数,使得所取的两个数之和大于7,共有12种不同取法.(只填结果)
(2)在1~8这8个自然数中,每次取两个不同的数,使得所取的两个数之和大于8,共有16种不同取法.(只填结果)
(3)在1~n(n为奇数)这n个自然数中,每次取两个不同的数,使得所取的两个数之和大于n,共有$\frac{{n}^{2}-1}{4}$种不同取法.(只填最简算式)
(4)在1~n(n为偶数)这n个自然数中,每次取两个不同的数,使得所取的两个数之和大于n,共有$\frac{{n}^{2}}{4}$种不同取法.(只填最简算式)
类比应用:类比上述研究方法或应用其结论,解决下列提出的问题:
(5)各边长都是整数,最大边长为51的三角形有多少个?(直接列出算术,并计算结果)