這次介紹一道把正方形分成幾個長方形的問題。

問 題:如圖一,正方形劃分成9個長方形,已知各長方形的周界之和為96厘米,求正方形的面積。

答 案:留意到各長方形的周界,當中的線段不外乎是圖中各條線段,其中在正方形的邊長上的線段,只計了一次,而正方形內部的線段,則屬於兩個相鄰的長方形,會被計了兩次。

由於正方形內部連接對邊的四條線段,長度跟邊長相同,當中4條直線共加了6次,4條橫線也加了6次,共加了6 + 6 = 12次。故此正方形邊長為96 ÷ 12 = 8厘米,而面積則是8 × 8 = 64平方厘米。

解題過程中,主要是留意到各長方形的周界,雖然好像有很多條不同而未知的線段,但加起來時,是正方形邊長的整數倍。若是解題過程中,覺得9個長方形的周界算起來挺複雜,而且各長方形的長和闊都未知,就沒嘗試下去的話,那就看不到總和的計法。

題目若果改動一下就更有趣味,比如原來的正方形改成長方形,然後不問面積,而去問周界,那剛好也是計得到的。即是說,按圖一的樣式,把大長方形分成9個小長方形,然後各小長方形周界加起來是96,那麼大長方形的周界是多少?這下子的技巧跟之前是類似的,雖然橫線與直線的長度有分別,但各自都是數了6次,而算周界時,只需要把長和闊各加兩次就可以了,因此大長方形周界為96 ÷ 3 = 32厘米。

若是再推廣得遠一點,把大長方形變成了大長方體,用六塊平面切分成27個小長方體,已知各小長方體表面積的總和,然後求大長方體的表面積,想法也是類似的。

這樣推廣一下,由正方變長方,由平面變立體,技巧雖然是一致的,但是對它的變化,就多了體會,明白這麼一點點的技巧,也多少可以改頭換面,成為了另一道看來較複雜的問題。

閒着做數學時,把問題改頭換面一番,也有點小趣味。有時可以是一點推廣,原理都是一樣的,或是一點聯想,由面積的問題,問到周界的問題,或者由正方換成長方,概念轉一轉,那樣可能舊有的技巧用得着,或者用不着也好,也是一點小發現。

學習課外的數學,有時人們還多少帶着一點課程內的緊張心情,覺得非要快快地解多幾題不可。其實課外的數學,就是可以比較優閒的,閒着來推廣一下,聯想一下,未必需要有什麼太迫切的心思。心思太緊張的話,思考起來也吃力一點,未必效果就更好。學習有積極的時候,有較閒適的時候,鬆緊有致也挺不錯。●張志基

●香港數學奧林匹克學校

簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。