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计数 · 标数法 · 路径发题

k×k 平行四边形网格:从 A 到 B 有几种走法

原题
如图,在 k×k 的平行四边形中,A、B 为一条对角线的两个顶点。一个动点从 A 出发,按照以下规则运动到 B 点:动点沿着图中箭头方向(往右或往上)移动,每次移动一步(一步或是图中最小平行四边形的两条邻边之一,或是最小平行四边形对角线),到达最小四边形的一个顶点。则动点从 A 移动到 B 点有____种不同的移动方法。

审题说明 审题说明:原图是 4 行 4 列共 16 个小平行四边形(5×5 个格点),所以按 k=4 计算;A 在左下角,B 在右上角。小平行四边形的左右两边向左上倾斜,对角线连接每个小格的左下顶点和右上顶点。图中三个箭头就是三种走法:向右走一条横边、沿斜边往上走一格、沿对角线往右上走一格;不能往回走。

交互演示

以 k=4 为例:一点一点标数

步骤 0 / 17每步只能 → 、沿斜边向上、沿对角线向右上
AB
0/25已标点数
—当前点
?B 点走法

审题说明 图里画的是 k=4,B 点标出 321。

标数法 · 一步一步讲

标数法:看出递推规律(k=4)

  1. 看清三种走法

    每一步只能向右、沿斜边向上、或沿对角线向右上。所以到达一个点的最后一步,只能来自它的左边一点、下边一点(沿斜边往下)或左下一点(对角线另一端)。

  2. 边上都标 1

    最下面一行只能一直向右走,最左边一列只能一直沿斜边向上走,所以这些点都只有 1 种走法。

  3. 里面的点:三数相加

    每个点=左边+下边+左下。从下往上一行一行标:第 2 行 1、3、5、7、9;第 3 行 1、5、13、25、41;第 4 行 1、7、25、63、129。

  4. 标到 B

    最上一行 1、9、41、129,B=129(左)+129(下)+63(左下)=321。

k=4 时各格点标数(从上到下 5 行)
行第 1 列第 2 列第 3 列第 4 列第 5 列
第 5 行1941129321(B)
第 4 行172563129
第 3 行15132541
第 2 行13579
第 1 行1(A)1111
分类计数 · 通用答案

按走了几步对角线分类

  1. 三种步子

    把每一步记成一个字:右、上、斜。斜一步=右一步+上一步。

  2. 按斜步数分类

    若走了 d 步斜,还要走 k−d 步右、k−d 步上,一共 2k−d 步,d 可以是 0、1、…、k。

  3. 排法计数

    走法=这 2k−d 个字的排法:先在 2k−d 个位置里挑 d 个放「斜」,有 C(2k−d, d) 种;剩下 2k−2d 个位置挑 k−d 个放「右」,有 C(2k−2d, k−d) 种;其余放「上」。

  4. 分类相加

    把 d=0 到 k 各类加起来就是答案。k=4 时:d=0,1,2,3,4 依次 70+140+90+20+1=321,与标数法一致。

不同 k 的走法数
k123456
走法数3136332116838989

审题说明 k=4 即图中情形

一句话标数法看规律(每点=左+下+左下),分类计数得通用式:按斜步数 d 分类,走法=Σ C(2k−d, d)·C(2k−2d, k−d),d 从 0 到 k;k=4 时为 321。

易错点

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