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计数几何

专题简介
计数几何:数出图形中有多少个基本图形(线段、角、三角形、长方形等)。
数线段:n 个点,线段数 = C(n,2) = n(n−1)/2。
数角:从一点引出 n 条射线,角数 = C(n,2)。
数三角形:在复杂图形中,按分类标准逐一计数,避免重复或遗漏。

常用技巧
【分类计数】按大小/形状/位置分类,每类数完再相加。
【标数法】给每个点/顶点编号,用组合数学计算。
【容斥思想】总数 = 各类之和 − 重叠部分。
【分层计数】立体图形中,先数第一层,再数第二层...
【找规律】n 个点 → 线段数 = n(n−1)/2;n 行 n 列点阵 → 长方形数 = C(n+1,2)²。

常见易错点
× 数线段时,漏掉跨多个点的长线段。
× 数三角形时,把『拼出来的大三角形』忘记数。
× 分类标准不统一,导致重复计数或漏数。
× 立体图形中,背面/被挡住的图形忘记数。

练习摘录

数线段公式口诀?

n 个点,线段数 = n(n−1)/2。 原理:每个点可以向其他 (n−1) 个点连线,但每条线段被数了 2 次。 所以 = n(n−1)/2 = C(n,2)。

数角公式口诀?

一点出发 n 条射线,角的个数 = n(n−1)/2。 和数线段完全一样!因为每两条射线确定一个角。

一条直线上有 5 个点,共有几条线段?

提示:每个点可以向其他几个点连线?每条线段被数了几次? 方法1(枚举):以第一个点为端点的线段有 4 条,第二个点(不含已数过的)有 3 条... 共 $4+3+2+1$ = 10 条。 方法2(公式):5 个点,线段数 = 5×$\frac{4}{2}$ = 10。 规律:n 个点 → 线段数 = $1+2+...+(n$−1) = n(n−$1)/2$。

数线段时,如果线段上有 10 个点,线段总数是几个?

提示:用公式 $C(10,2)$ = ?或者直接算 $9+8+...+1$ = ? $C(10,2)$ = 10×$\frac{9}{2}$ = 45。 或者:$9+8+7+6+5+4+3+2+1$ = 45。 答:45 条线段。

从一点出发有 6 条射线,共有几个角?

提示:每两条射线确定一个角。6 条射线中选 2 条,有几种选法? 角的个数 = $C(6,2)$ = 6×$\frac{5}{2}$ = 15。 和数线段完全一样:n 条射线 → 角数 = n(n−$1)/2$。

一个图形中有 5 条横线、3 条竖线(互相平行),它们相交形成多少个长方形?

提示:长方形需要选 2 条横线和 2 条竖线。选法 = $C(5,2)$ × $C(3,2)$ = ? $C(5,2)$ = 10,$C(3,2)$ = 3。长方形数 = $10 \times 3=30$。 规律:m 条横线、n 条竖线 → 长方形数 = $C(m,2)$ × $C(n,2)$。

上面是其中 6 道。登录后可以继续练这一库其余约 4 道。

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