问题提出:
有
n个环环相扣的圆环形成一串线型链条,当只断开其中的
k(
k<
n)个环,要求第一次取走一个环,以后每次都只能比前一次多得一个环,则最多能得到的环数
n是多少呢?
问题探究:
为了找出
n与
k之间的关系,我们运用一般问题特殊化的方法,从特殊到一般,归纳出解决问题的方法.
探究一:
k=1,即断开链条其中的1个环,最多能得到几个环呢?
当
n=1,2,3时,断开任何一个环,都能满足要求,分次取走;
当
n=4时,断开第二个环,如图①,第一次取走1环;第二次退回1环换取2环,得2个环;第三次再取回1环,得3个环;第四次再取另1环,得4个环,按要求分4次取走.
当
n=5,6,7时,如图②,图③,图④方式断开,可以用类似上面的方法,按要求分5,6,7次取走.
当
n=8时,如图⑤,无论断开哪个环,都不可能按要求分次取走.



所以,当断开1个环时,从得到更多环数的角度考虑,把链条分成3部分,分别是1环、2环和4环,最多能得到7个环.
即当
k=1时,最多能得到的环数
n=1+2+4=1+2×3=1+2×(2
2-1)=7.
探究二:
k=2,即断开链条其中的2个环,最多能得到几个环呢?
从得到更多环数的角度考虑,按图⑥方式断开,把链条分成5部分,按照类似探究一的方法,按要求分1,2,…23次取走.

所以,当断开2个环时,把链条分成5部分,分别是1环、1环、3环、6环、12环,最多能得到23个环.
即当
k=2时,最多能得到的环数
n=1+1+3+6+12=2+3×7=2+3×(2
3-1)=23.
探究三:
k=3,即断开链条其中的3个环,最多能得到几个环呢?
从得到更多环数的角度考虑,按图⑦方式断开,把链条分成7部分,按照类似前面探究的方法,按要求分1,2,…63次取走.

所以,当断开3个环时,从得到更多环数的角度考虑,把链条分成7部分,分别是1环、1环、1环、4环、8环、16环、32环,最多能得到63个环.
即当
k=3时,最多能得到的环数
n=1+1+1+4+8+16+32=3+4×15=3+4×(2
4-1)=63.
探究四:
k=4,即断开链条其中的4个环,最多能得到几个环呢?
按照类似前面探究的方法,当断开4个环时,从得到更多环数的角度考虑,把链条分成
部分,分别为
,最多能得到的环数
n=
.请画出如图⑥的示意图.
模型建立:
有
n个环环相扣的圆环形成一串线型链条,断开其中的
k(
k<
n)个环,从得到更多环数的角度考虑,把链条分成
部分,
分别是:1、1、1……1、
k+1、
、……、
,最多能得到的环数
n =
.
实际应用:
一天一位财主对雇工说:“你给我做两年的工,我每天付给你一个银环.不过,我用一串环环相扣的线型银链付你工钱,但你最多只能断开银链中的6个环.如果你无法做到每天取走一个环,那么你就得不到这两年的工钱,如果银链还有剩余,全部归你!你愿意吗?”
聪明的你是否可以运用本题的方法通过计算帮助雇工解决这个难题,雇工最多能得到总环数为多少环的银链?