植木算(うえきざん)とは、算数の文章題において、物を並べていったときに、並べた個数と間の個数の関係をとらえる特殊算の一種である。

概要

公式

これを用いて解く。

例題

例題1

42本の木が7m間隔で植えられている並木道がある。木は道の両側にあるとする。このとき、並木道の長さは何mか。

解法

冷静に考えれば難しくない問題である。

  1. 道路の片側にある木の数は、42÷2=21本。
  2. 21本の木にある「木の間」の数は20個(ここをしっかり考察することが、植木算の重要な点である)。
  3. 7×20=140、ゆえに140mが答である。

例題2

周囲の長さが300mの池の周りに木を植えることにした。5m間隔で植える場合、木は何本必要か。

解法

300÷5=60で、60本が正解となる。

環状になっているものを直線状にしてみよう。300m上に5m間隔で木を植えるので、当然ながら、61本植えることになる。ところがよく考えてほしい。今回は環状なので、始点と終点が重なることになる。よって60本になる。

慣れたら「環状は除法で解ける」としてスピード回答できるが、物事の本質を理解することは極めて重要であり、抜かしてはならない。

例題3

5mの木を1mずつに切り分けたい。1回切るのに5分かかり、1回切るごとに1分休憩すると、何分で切れるか。

解法

2重の植木算になっている。

4回切り、3回休憩するから、5×4+1×3=23で、答は23分。

別解 

仕事算の考え方を理解することで、1段階上に進むことは十分可能であるので、仕事算を用いて説明していくものとする。

仕事算の考え方については、当該項目を参照されたい。まずは仕事量を検討することができる部分とできない部分(今回ならば休憩分)に分けて考えることにする。

前者であるが、今回は4回で全体(仕事量1)に達する。題意に沿うならば、5分で1/4の仕事量になることから、1分で1/20の仕事量になるといえよう。→Ⓐ

後者であるが、休憩すなわち仕事量0となる。

Ⓐより、20分で仕事量1になる。題意より、答は23分[1](仕事量0の休憩は無視する)。

平面植木算・空間植木算

平面植木算・空間植木算[要出典]とは広義の植木算の一つである。

直線を分けるのは点であり、平面を分けるのが直線であり、立体(空間)を分けるのが面である。このうち直線を点で分けるのが普通の植木算に当たる。普通の植木算はほとんど自明で、単に注意力を促す問題に過ぎない。しかし広義の植木算がいくつか考えられ、これらは自明とは言い切れない。こうした広義の植木算も合わせて考えなければ、植木算の意味は希薄になろう。

平面植木算

平面植木算には、概ね次の3種類がある。

平面植木算1
  • 直線(線分)が網目状に分布している、または文字や方眼などを描いているとき、その格子点や辺上の点の数などを求める問題。普通の植木算を複雑にした感がある(人文字など)。
これはグラフ理論(一筆書き・オイラーの多面体定理・四色定理など、つながり具合に関する理論)の一種という側面を持つ。
平面植木算2
  • 方眼によってかたどられた長方形の対角線が、いくつの方眼を横切るか。
平面植木算3
  • 何本の直線が平面を最大何個に分けるか。
  • 円周上にいくつかの定点があるとき、その点どうしをすべて線で結ぶと、最大何個の領域に分けられるか。

空間植木算

空間植木算には、

などの問題がある。

平面植木算から「球をいくつの平面で、最大何個に分けられるか」という問題も想定されるが、2006年現在、そのような問題は中学受験の算数には出ていない。

例題

合同な立方体を、縦にa個、横にb個、高さにc個積み上げて直方体を作る。直方体の1つの頂点の隣の3つの頂点を通る平面で切ると、何個の立方体が切断されるか。ただしa,b,cは互いに素である。

解法

(a-1)×(b-1)÷2+(b-1)×(c-1)÷2+(c-1)×(a-1)÷2+(a-1)+(b-1)+(c-1)+1=(ab+bc+ca-1)÷2

脚注

[脚注の使い方]
  1. ↑ 仕事量は0だが、費やした時間を求めるので、休憩時間3分は加算しなければならない。

関連項目

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