视频字幕
这道题目要求我们计算一个空心三层方阵的总人数。已知最外层有32人。空心方阵是指每层人员只站在方阵的边上,而不站在内部。我们可以看到,最外层是一个9×9的方阵,每边有9个人,四边共有32人。中间层是一个7×7的方阵,每边有7个人,四边共有24人。最内层是一个5×5的方阵,每边有5个人,四边共有16人。将三层人数相加,得到总人数为72人。
让我们来看看如何计算空心三层方阵的总人数。首先,我们知道最外层有32人。根据空心方阵的特性,每层人数等于4乘以边长减1。所以,对于最外层,我们有4乘以边长减1等于32,解得边长等于9。对于内层方阵,每向内一层,边长减少2。因此,中间层的边长是7,最内层的边长是5。接下来,我们计算每层的人数。中间层人数等于4乘以7减1,得到24人。最内层人数等于4乘以5减1,得到16人。最后,将三层人数相加,得到总人数为32加24加16,等于72人。
让我们来探讨空心方阵的通用计算公式。对于一个有m层的空心方阵,第k层的边长可以表示为n_k等于n_1减去2乘以k减1,其中n_1是最外层的边长。每层的人数等于4乘以该层边长减1。总人数是所有层人数的总和。应用到我们的三层方阵问题,最外层边长n_1等于9,中间层边长n_2等于7,最内层边长n_3等于5。总人数等于4乘以9减1,加上4乘以7减1,再加上4乘以5减1,得到32加24加16,等于72人。这个公式可以应用于任意层数的空心方阵。我们可以通过增加或减少层数来观察总人数的变化。
现在,让我们通过代数推导来解决这个空心方阵问题。首先,我们设最外层边长为n,根据已知条件,4乘以n减1等于32,解得n等于9。对于一个有m层的方阵,第k层的边长可以表示为n减去2乘以k减1。在我们的三层方阵中,第一层边长为9,第二层边长为7,第三层边长为5。总人数公式是从k等于1到m的4乘以n_k减1的和。代入计算,我们得到4乘以8加上4乘以6加上4乘以4,等于32加24加16,最终得到72人。从图表中,我们可以看到边长随着层数的增加而线性减少,每增加一层,边长减少2。计算表格清晰地展示了每层的边长和对应的人数,以及最终的总人数计算。
让我们总结一下空心方阵问题的解决过程。我们的问题是:一个空心三层方阵最外层有32人,方阵一共多少人?通过分析,我们得出空心方阵每层人数等于4乘以边长减1。向内每层边长减少2,所以最外层是9×9的方阵,中间层是7×7的方阵,最内层是5×5的方阵。各层人数分别为:最外层32人,中间层24人,最内层16人。将三层人数相加,得到总人数为72人。我们还推导出了通用公式,对于m层空心方阵,总人数等于从k等于1到m的4乘以n₁减去2乘以k减1再减1的和。这种方法可以应用于任意层数的空心方阵问题。