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从A到E共5个点排成一条直线,我们要计算这5个点能组成多少条线段。如果随意计数,比如只数AB、BC、CD这些相邻的线段,就会遗漏很多其他线段,比如AC、AD、AE等。这样的计数方法既不准确也不系统,容易出现遗漏或重复计数的错误。
要准确计算线段总数,我们需要使用分类枚举法。这种方法的核心思想是将所有线段按照某种标准进行分类,确保计数时既不重复也不遗漏。主要有两种分类方法:第一种是按线段长度分类,从短到长依次计数;第二种是按起点分类,固定每个起点后计算从该点出发的所有线段。这两种方法都能保证系统化、准确化的计数。
现在我们用荧光笔逐步标记,按长度分类计数所有线段。首先标记1个单位长度的线段:AB、BC、CD、DE,共4条。接着标记2个单位长度的线段:AC、BD、CE,共3条。然后是3个单位长度的线段:AD、BE,共2条。最后是4个单位长度的线段:AE,共1条。按这种方法,总计4加3加2加1等于10条线段,确保了不重复不遗漏。
现在我们用另一种方法:按起点分类计数。首先标记以A为起点的所有线段:AB、AC、AD、AE,共4条。接着标记以B为起点的线段:BC、BD、BE,共3条。然后是以C为起点的线段:CD、CE,共2条。最后是以D为起点的线段:DE,共1条。同样得到总计4加3加2加1等于10条线段,验证了我们的计数方法是正确的。
现在我们从具体例子推导出通用公式。对于n个点的线段计数问题,实际上是从n个点中选择2个点来确定一条线段的组合问题。根据组合数学原理,答案是C(n,2)等于n乘以n减1再除以2。让我们验证这个公式:当n等于5时,C(5,2)等于5乘以4除以2等于10,与我们前面的计数结果完全一致,证明了公式的正确性。