从一道数学题谈起
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P
图3
A . 1 0
图4
B. 1 4 C.1 8
图5
D.2 2
情况下,什么形状的凸多面体 的棱数能取到最大值 ; ()当顶 点数 变化 时 ,相 应 凸 多面体 的棱 数有 怎样 2 的变化 规律 . 观 察 图 4和 图 5中 凸多 面体 的棱 的数 量 关系可 以做出初步 的猜想 ,实 际上 ,当一个凸多面体有一 个面为 k 形 ( 边 k>3)时 ,可 以取 这 个 多边 形 的一 个顶点并挪动它使之不在原 多面体的表面及其延伸 平面 内 ,如 由图 4变换 为 图 5 ,这样 的变 换过 程使 得 凸多面体 的顶点 数不 变 , 面数 和棱 数各 增 加 l 而 ,应 用该 方法 可 以证 明 :当一 个 凸多面体 的顶点 数给 定 , “ 且各 个 面均 为三 角形 时 ,棱 数 取到 最大 值” . 考查 图 3到 图 5的变 化过 程 ,可知 当图形变 换 符合每次得到的新 的凸多面体 的各个面均为三角形 时 ,则顶 点数 每 增加 1个 ,其面 数增 加 2个 ,棱 数 增加 3条 .因此 ,当一 个 凸多 面体 的顶 点数为 8时 , 其 棱 数 的最大 值为 6 4 3 8 +  ̄ =1 .选 c. 波利 亚在 怎样解 题 中指 出 :“ 中学数 学教 学 的首 要 任 务就 是 加 强解 题 训 练 ,掌 握 数 学就 意 味着 善 于解 题” .但是 在课 堂教 学 中应 当教 给 学生 怎样 的 数 学 ,是 我们 数 学教 师应 当认真 研 究 的一 个 重 要 问 题 ,本 文提 出 的 问题 ,着 力于 体 现 数 学家 发 现 数 学 问题 的过程 的真 实再 现 ,从 中让 学 生 了解 到 数 学探 究 的途 径与 方法 ,了解数 学概 念和 结论 产 生 的过 程 . 高 中涉 及 的几 何 问 题 ,主 要 为 平行 、 垂直 问题 中研 究 的位 置 关 系 以及 长 度 、距 离 、 面积 、体 积 等 度 量 关 系 .而 图形 变 换 问题 ,为 拓 扑 学 研 究 的范 畴.如果在 凸多面体 中选择一个面 ,并把它向四方 拉 大 ,使 空 间图 形变 换 为 平面 网络 图形 ,这 时 ,顶 点 变 为平 面 网络 图形 的节 点 ,棱 变 为平 面 网络 图形 中的线 段 ,每 个面 变 成 了平 面 多边 形 ,顶点 数 和 边 ( )数 E不变 ,面 数 F少 1个 ,记为 F ,对 于 棱 该平 面 网络 图形 ,只需证 明 +F 一E=1 即可 ,这 就 是平 面 多边 形 中的欧 拉公 式 . 据此,简单多面体 的欧拉公式与平面多边形的 欧拉 公式 是等 价 的 ,且 与 问题 1有相 似 之处 .平 面 多边 形 的欧 拉公 式 的证 明 ,即可 以 用逐 步擦 除 网络 图形 内部 的点 以及 与该 点相 连 结 的线 段 的方法 (退” “ 的方法 ) ,亦可 以把 网络 图形 中的多边 形逐 步分 割成 三角形 ( 在不增加交点 的前提下 ,连结网络图形中 多边形的一条对角线 )的方法 ( 化未知为 已知的策 略) ,无论 采 用何种 方法 ,均 能说 明变 换过 程 中 ,边 ( )数与面数增加 或减少的数量相 同,据此可以 棱 证 明平 面 多边 形 的欧拉公 式 是正 确 的 .
3 2
福建中学数学
2 1 年第 8 01 期
题 .此类 题 型 要 求课 改 中的数 学 需 要 重视 研 究性 学
习课题的探究 ,同时要求学生在实施 研究性学 习的 过程 中重视对信息的收集、整理、分析 处理 以及得 出结论 的全 过程 . ()加强学科纵横联系 ,提高把握数学基础功 7 能的能力 建 立 和 加 强 学科 之 间 知识 的纵 向 联 系和 横 向联 系,实现知识之 间的沟通 ,有利于学生建立 良好的 认 知 结 构 与体 系 ,有利 于 学 生 更深 刻 地认 识 数 学 , 有 利 于 学 生 更好 地 提取 知 识 与运 用知 识 ,有 利 于 发 展 学 生 的思维 . 例 6( 厦门中考题) 一个圆 台 形 物 体 的 上底 面积 是 下 底 面
一
纸片 . 一般地 , 当一张三角形纸片的内部有 n 个点时 , 如果连同原三角形纸片的顶点在 内的n 3 + 个点中无 三点共线 ,则能剪出 2 + 个小三角形纸片 . 1
.
图1
图2
2 1 年第 8 01 期
福 建 中学数 学
3 3
华罗庚曾说 :“ 善于退 ,足够地退 ,退到最原 始 而不 失 去重 要性 的地 方 ,是 学好 数 学 的一 个诀 窍 !” 在 问题 的解 决过程 中 , 用 了“ 采 以退 为进 ” 的策 略 ,不 先考虑在三角形纸片的内部有 l 0个点 ,10 0 个点, 10 个点的情况, 0 0 而是把问题退到足够简单的情况 , 考 虑 当三 角 形纸片 内部只 有 1 点 ,2个 点 ,3个点 个 的情 况 ,这 里“ ” 目的 ,就 是要 为 了逐步 逼进 ,进 退 的 而 解 决更 一般 的问题 . 在 高 中数学 教材 ( 选修 22 推 理 与证 明 一 —) 章 中 , 绍 了“ 拉公 式” 其发 现 的主 要线 索 . 介 欧 及 欧拉 曾观 察 一 些特 殊 的多 面体 ,如 三棱 锥 、三棱 柱 、 四 棱锥、四棱柱等 ,猜想并证 明了 :“ 简单多面体 ( 表 面 经 过连 续变 形 可变 为 球 面 的 多面 体 ) 的面 数 、 顶 点 数 、棱 数 E满足 +F— E=2 .本文 拟 从 上 ” 述 知识 与 方法 出发 ,试 编一 道 数学题 . 问题 2 :对于简单多面体 ,给出如下四个判断 : ① 面数 F随着 顶 点数 V的增 大而 增大 ; ②棱 数 随着 面 数 F的增大 而增 大 ; ③ 顶点 数 随着棱 数 E的增 大而 增大 ; ④ 顶点 数 与面 数 F之和 ( +F 随着棱 数 E的 ) 增大 而 增大 其 中正 确 的命 题 个数 有 ( ) A.1 个 B.2个 C.3个 D.4个 本题 为 湘教 版教 材例 2 的变 式 ,通 过 考查 棱柱 ( 角棱柱)和棱锥 ,容易判断①②③均不正确 ; 截 由欧 拉公 式可 知④ 正 确 .选 A. 问题 3 欧拉通过观察一些特殊 的多面体 , : 如三 棱 锥 、三 棱柱 、 四棱锥 、 四棱柱 等 ,猜 想并 证 明 了 : “ 单 多 面 体 的 面 数 F 、 顶 点 数 、 棱 数 E 满 足 简
+ F —E = 2”.
问题 的求 解 ,需 先 关 注 :( )在 顶点 数 给 定 的 1
请 你 根 据 上 述结 论 ,结 合 如下 图形 变换 :在 三 棱 锥 的体 外 任 取一 点 P,把 P与 其相 邻 的一个 面 的 各 顶 点相 连 结 ,可 以得 到一 个新 的 凸多 面体 .若 已 知连结所得 的线段为新 凸多面体 的棱 ,如由图 3 出 发 ,当点 P在 原 三 棱锥 的底 面 所在 平 面 时 ,所 得 图 形 如 图 4所示 ,否则 如 图 5所示 ,且 这 一变换 过 程 可 以继 续下 去 . 当按这 样 的变换 得 到一 个顶 点数 为 8 的凸多 面体 时 ,其棱 数 的最 大值 为 ( )
积 的 ,如 果如 图 l 放在 桌 上 , 对 桌 面 的压强 是 2 0帕 , 过来 0 翻
图1
这 一解题 关键 ,利 用“ ” 一物 理公 式 ,即可 求 P= 这 得 压强 是 60帕 . 0 这 样 的 问题 设 置在 适 当渗透 相 关 学科 知识 的 同
时,能让学生明 白数学是学好物理 、化学等课程 的
在 推理与证 明 一章的课堂教学过程 中,曾 遇 到这 样 的一道 题 : 问题 1 :一张三角形纸片内部有 l 个点 ,如果 0 连 同原 三 角形 的顶 点在 内 的 l 个 点 中无 三点 共线 , 3 则 以这 些点 为 三 角 形 的顶 点 ,把 三 角 形 纸片 剪 成小 三 角形 ,这 样 的三 角形 个数 是 拿到题 目, 似乎只有“ 画出图形数一数” 的方法 了,设想一下,如果三角形纸片的内部是 10 0 个点 ,
从一道数 学题 谈起
刘晨 凡 1 建省 莆 田第 六 中学 (5 11 福 3 11) 国家 中长期教 育 改 革和 发展 规 划纲 要 (0 0 2 1 — 22 0 0年) 》明确提 出“ 负” 减 要求 : 减轻 学 生过重课 业 “ 负担是全社会的共同责任 ,政府、学校 、家庭、社 会 必须 共 同努 力” .由于 中学数 学教 学主 要 是解题 教 学 ,学 生在 学 习与考 试 过程 中 ,需 要经 历 各 种各 样 的问题 ,这 就意 味着 ,教 师如 何根 据课 堂教 学 实 际 , 在 课 堂教 学或 练 习测 评 环 节 中 ,提 出合 理 而 又 有价 值 的问 题 ,应 该 是 落 实“ 负 ” 召 的行 之 有 效 的举 减 号 措.
基 础 ,既可 以体现 数 学 的基 础 功 能和 工 具 作 用 ,又
放,对桌面的压强是——帕 . 分析 此题以物理知识为背景 ,提出了“ 压强” 这 个学生所熟悉 的概念 ,只要认真理解其深刻含义 , 抓住 “ 无论 正放 还是 翻过 来放 , 它对 桌 面 的压力 不变 ”
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
能考察学生综合运 用各科 知识 的能力 ,是实施综合 理科的一种尝试 ,这也是当今数学中考的热点之一 . 其实 ,中考数学复 习课上,每堂课都有其“ 牵一 发 而 动全 身” 焦 点” 点 ,我们 应该 充 分发 挥教 师 的“ 特 的主 导作 用 , 课 改 中的中考 “ 点” 示 出来 , 将 焦 揭 引领 学 生 自主揣 度 , 自主 联 想 , 自主 生 发 ,将 数 学复 习 过 程 演 绎成 反 思 性 的学 习探索 过 程 ,引导 学 生触 摸 鲜 活 的 中考 中的数 学 .这样 ,“ 究课 改 中的 中考 试 探 题 立 意 ,追 求 有效 的 中考数 学复 习” 这一 能 力难 点就 能 不 自觉地 成 了师 生运 筹 帷 幄 的手 中玩偶 ,学 生 才 能一路 闯关 ,在师生间、生生间思维火花 的激烈撞 击中,乘着 中考直通车“ 走南闯北” ,做 中考的主人 , 达 到 预期 追求 的 目标 .
林 芸
2 福建省莆 田华侨 中学 (5 15 3 11)
10 0 0个 点 时 ,又该 如何 解决 呢 ,能 否得 出一 般性 的
结论 呢? 当三角形 纸 片 的内部 只有 1 点 时 ,如 图 1 个 ,沿 这 1个点 与 3个 顶 点 的连 线 能剪成 3个 小三 角形 纸
片 ;当三角 形 的 内部 再增 加 1个点 ( 点与 其他 点 该 中无三 点共线 )时 ,如 图 2 ‘ 当于在 该 点 所在 的小 ,相 三 角形 纸片 内重 复上 述步 骤 ,得 到 5个 小 三角形 纸 片 ;继 续研 究 下 去 ,可 以发 现 :三 角形 的 内部每 增 加 1 点 ,剪 出的小 三 角形纸 片就 增加 2个 ,因此 , 个 当三角形内部有 l 0个点时,能剪出 2 个小三角形 1
图3
A . 1 0
图4
B. 1 4 C.1 8
图5
D.2 2
情况下,什么形状的凸多面体 的棱数能取到最大值 ; ()当顶 点数 变化 时 ,相 应 凸 多面体 的棱 数有 怎样 2 的变化 规律 . 观 察 图 4和 图 5中 凸多 面体 的棱 的数 量 关系可 以做出初步 的猜想 ,实 际上 ,当一个凸多面体有一 个面为 k 形 ( 边 k>3)时 ,可 以取 这 个 多边 形 的一 个顶点并挪动它使之不在原 多面体的表面及其延伸 平面 内 ,如 由图 4变换 为 图 5 ,这样 的变 换过 程使 得 凸多面体 的顶点 数不 变 , 面数 和棱 数各 增 加 l 而 ,应 用该 方法 可 以证 明 :当一 个 凸多面体 的顶点 数给 定 , “ 且各 个 面均 为三 角形 时 ,棱 数 取到 最大 值” . 考查 图 3到 图 5的变 化过 程 ,可知 当图形变 换 符合每次得到的新 的凸多面体 的各个面均为三角形 时 ,则顶 点数 每 增加 1个 ,其面 数增 加 2个 ,棱 数 增加 3条 .因此 ,当一 个 凸多 面体 的顶 点数为 8时 , 其 棱 数 的最大 值为 6 4 3 8 +  ̄ =1 .选 c. 波利 亚在 怎样解 题 中指 出 :“ 中学数 学教 学 的首 要 任 务就 是 加 强解 题 训 练 ,掌 握 数 学就 意 味着 善 于解 题” .但是 在课 堂教 学 中应 当教 给 学生 怎样 的 数 学 ,是 我们 数 学教 师应 当认真 研 究 的一 个 重 要 问 题 ,本 文提 出 的 问题 ,着 力于 体 现 数 学家 发 现 数 学 问题 的过程 的真 实再 现 ,从 中让 学 生 了解 到 数 学探 究 的途 径与 方法 ,了解数 学概 念和 结论 产 生 的过 程 . 高 中涉 及 的几 何 问 题 ,主 要 为 平行 、 垂直 问题 中研 究 的位 置 关 系 以及 长 度 、距 离 、 面积 、体 积 等 度 量 关 系 .而 图形 变 换 问题 ,为 拓 扑 学 研 究 的范 畴.如果在 凸多面体 中选择一个面 ,并把它向四方 拉 大 ,使 空 间图 形变 换 为 平面 网络 图形 ,这 时 ,顶 点 变 为平 面 网络 图形 的节 点 ,棱 变 为平 面 网络 图形 中的线 段 ,每 个面 变 成 了平 面 多边 形 ,顶点 数 和 边 ( )数 E不变 ,面 数 F少 1个 ,记为 F ,对 于 棱 该平 面 网络 图形 ,只需证 明 +F 一E=1 即可 ,这 就 是平 面 多边 形 中的欧 拉公 式 . 据此,简单多面体 的欧拉公式与平面多边形的 欧拉 公式 是等 价 的 ,且 与 问题 1有相 似 之处 .平 面 多边 形 的欧 拉公 式 的证 明 ,即可 以 用逐 步擦 除 网络 图形 内部 的点 以及 与该 点相 连 结 的线 段 的方法 (退” “ 的方法 ) ,亦可 以把 网络 图形 中的多边 形逐 步分 割成 三角形 ( 在不增加交点 的前提下 ,连结网络图形中 多边形的一条对角线 )的方法 ( 化未知为 已知的策 略) ,无论 采 用何种 方法 ,均 能说 明变 换过 程 中 ,边 ( )数与面数增加 或减少的数量相 同,据此可以 棱 证 明平 面 多边 形 的欧拉公 式 是正 确 的 .
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福建中学数学
2 1 年第 8 01 期
题 .此类 题 型 要 求课 改 中的数 学 需 要 重视 研 究性 学
习课题的探究 ,同时要求学生在实施 研究性学 习的 过程 中重视对信息的收集、整理、分析 处理 以及得 出结论 的全 过程 . ()加强学科纵横联系 ,提高把握数学基础功 7 能的能力 建 立 和 加 强 学科 之 间 知识 的纵 向 联 系和 横 向联 系,实现知识之 间的沟通 ,有利于学生建立 良好的 认 知 结 构 与体 系 ,有利 于 学 生 更深 刻 地认 识 数 学 , 有 利 于 学 生 更好 地 提取 知 识 与运 用知 识 ,有 利 于 发 展 学 生 的思维 . 例 6( 厦门中考题) 一个圆 台 形 物 体 的 上底 面积 是 下 底 面
一
纸片 . 一般地 , 当一张三角形纸片的内部有 n 个点时 , 如果连同原三角形纸片的顶点在 内的n 3 + 个点中无 三点共线 ,则能剪出 2 + 个小三角形纸片 . 1
.
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福 建 中学数 学
3 3
华罗庚曾说 :“ 善于退 ,足够地退 ,退到最原 始 而不 失 去重 要性 的地 方 ,是 学好 数 学 的一 个诀 窍 !” 在 问题 的解 决过程 中 , 用 了“ 采 以退 为进 ” 的策 略 ,不 先考虑在三角形纸片的内部有 l 0个点 ,10 0 个点, 10 个点的情况, 0 0 而是把问题退到足够简单的情况 , 考 虑 当三 角 形纸片 内部只 有 1 点 ,2个 点 ,3个点 个 的情 况 ,这 里“ ” 目的 ,就 是要 为 了逐步 逼进 ,进 退 的 而 解 决更 一般 的问题 . 在 高 中数学 教材 ( 选修 22 推 理 与证 明 一 —) 章 中 , 绍 了“ 拉公 式” 其发 现 的主 要线 索 . 介 欧 及 欧拉 曾观 察 一 些特 殊 的多 面体 ,如 三棱 锥 、三棱 柱 、 四 棱锥、四棱柱等 ,猜想并证 明了 :“ 简单多面体 ( 表 面 经 过连 续变 形 可变 为 球 面 的 多面 体 ) 的面 数 、 顶 点 数 、棱 数 E满足 +F— E=2 .本文 拟 从 上 ” 述 知识 与 方法 出发 ,试 编一 道 数学题 . 问题 2 :对于简单多面体 ,给出如下四个判断 : ① 面数 F随着 顶 点数 V的增 大而 增大 ; ②棱 数 随着 面 数 F的增大 而增 大 ; ③ 顶点 数 随着棱 数 E的增 大而 增大 ; ④ 顶点 数 与面 数 F之和 ( +F 随着棱 数 E的 ) 增大 而 增大 其 中正 确 的命 题 个数 有 ( ) A.1 个 B.2个 C.3个 D.4个 本题 为 湘教 版教 材例 2 的变 式 ,通 过 考查 棱柱 ( 角棱柱)和棱锥 ,容易判断①②③均不正确 ; 截 由欧 拉公 式可 知④ 正 确 .选 A. 问题 3 欧拉通过观察一些特殊 的多面体 , : 如三 棱 锥 、三 棱柱 、 四棱锥 、 四棱柱 等 ,猜 想并 证 明 了 : “ 单 多 面 体 的 面 数 F 、 顶 点 数 、 棱 数 E 满 足 简
+ F —E = 2”.
问题 的求 解 ,需 先 关 注 :( )在 顶点 数 给 定 的 1
请 你 根 据 上 述结 论 ,结 合 如下 图形 变换 :在 三 棱 锥 的体 外 任 取一 点 P,把 P与 其相 邻 的一个 面 的 各 顶 点相 连 结 ,可 以得 到一 个新 的 凸多 面体 .若 已 知连结所得 的线段为新 凸多面体 的棱 ,如由图 3 出 发 ,当点 P在 原 三 棱锥 的底 面 所在 平 面 时 ,所 得 图 形 如 图 4所示 ,否则 如 图 5所示 ,且 这 一变换 过 程 可 以继 续下 去 . 当按这 样 的变换 得 到一 个顶 点数 为 8 的凸多 面体 时 ,其棱 数 的最 大值 为 ( )
积 的 ,如 果如 图 l 放在 桌 上 , 对 桌 面 的压强 是 2 0帕 , 过来 0 翻
图1
这 一解题 关键 ,利 用“ ” 一物 理公 式 ,即可 求 P= 这 得 压强 是 60帕 . 0 这 样 的 问题 设 置在 适 当渗透 相 关 学科 知识 的 同
时,能让学生明 白数学是学好物理 、化学等课程 的
在 推理与证 明 一章的课堂教学过程 中,曾 遇 到这 样 的一道 题 : 问题 1 :一张三角形纸片内部有 l 个点 ,如果 0 连 同原 三 角形 的顶 点在 内 的 l 个 点 中无 三点 共线 , 3 则 以这 些点 为 三 角 形 的顶 点 ,把 三 角 形 纸片 剪 成小 三 角形 ,这 样 的三 角形 个数 是 拿到题 目, 似乎只有“ 画出图形数一数” 的方法 了,设想一下,如果三角形纸片的内部是 10 0 个点 ,
从一道数 学题 谈起
刘晨 凡 1 建省 莆 田第 六 中学 (5 11 福 3 11) 国家 中长期教 育 改 革和 发展 规 划纲 要 (0 0 2 1 — 22 0 0年) 》明确提 出“ 负” 减 要求 : 减轻 学 生过重课 业 “ 负担是全社会的共同责任 ,政府、学校 、家庭、社 会 必须 共 同努 力” .由于 中学数 学教 学主 要 是解题 教 学 ,学 生在 学 习与考 试 过程 中 ,需 要经 历 各 种各 样 的问题 ,这 就意 味着 ,教 师如 何根 据课 堂教 学 实 际 , 在 课 堂教 学或 练 习测 评 环 节 中 ,提 出合 理 而 又 有价 值 的问 题 ,应 该 是 落 实“ 负 ” 召 的行 之 有 效 的举 减 号 措.
基 础 ,既可 以体现 数 学 的基 础 功 能和 工 具 作 用 ,又
放,对桌面的压强是——帕 . 分析 此题以物理知识为背景 ,提出了“ 压强” 这 个学生所熟悉 的概念 ,只要认真理解其深刻含义 , 抓住 “ 无论 正放 还是 翻过 来放 , 它对 桌 面 的压力 不变 ”
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
能考察学生综合运 用各科 知识 的能力 ,是实施综合 理科的一种尝试 ,这也是当今数学中考的热点之一 . 其实 ,中考数学复 习课上,每堂课都有其“ 牵一 发 而 动全 身” 焦 点” 点 ,我们 应该 充 分发 挥教 师 的“ 特 的主 导作 用 , 课 改 中的中考 “ 点” 示 出来 , 将 焦 揭 引领 学 生 自主揣 度 , 自主 联 想 , 自主 生 发 ,将 数 学复 习 过 程 演 绎成 反 思 性 的学 习探索 过 程 ,引导 学 生触 摸 鲜 活 的 中考 中的数 学 .这样 ,“ 究课 改 中的 中考 试 探 题 立 意 ,追 求 有效 的 中考数 学复 习” 这一 能 力难 点就 能 不 自觉地 成 了师 生运 筹 帷 幄 的手 中玩偶 ,学 生 才 能一路 闯关 ,在师生间、生生间思维火花 的激烈撞 击中,乘着 中考直通车“ 走南闯北” ,做 中考的主人 , 达 到 预期 追求 的 目标 .
林 芸
2 福建省莆 田华侨 中学 (5 15 3 11)
10 0 0个 点 时 ,又该 如何 解决 呢 ,能 否得 出一 般性 的
结论 呢? 当三角形 纸 片 的内部 只有 1 点 时 ,如 图 1 个 ,沿 这 1个点 与 3个 顶 点 的连 线 能剪成 3个 小三 角形 纸
片 ;当三角 形 的 内部 再增 加 1个点 ( 点与 其他 点 该 中无三 点共线 )时 ,如 图 2 ‘ 当于在 该 点 所在 的小 ,相 三 角形 纸片 内重 复上 述步 骤 ,得 到 5个 小 三角形 纸 片 ;继 续研 究 下 去 ,可 以发 现 :三 角形 的 内部每 增 加 1 点 ,剪 出的小 三 角形纸 片就 增加 2个 ,因此 , 个 当三角形内部有 l 0个点时,能剪出 2 个小三角形 1