植树节,学校在校园里举行“栽下一棵苗、绿化一片地”活动,要求每两个同学在校园里栽4棵树,每相邻两树相距5米.现在,给你一个10米长的软尺(上面无刻度),请你设计一个方案,把4棵树栽在一条直线上,并说明你这样设计的理由.

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完整解法

1. 解决无刻度软尺如何测量5米的问题

由于软尺长为10米且无刻度,要得到相邻两树5米的距离,可以通过对折软尺的方法:
将软尺首尾对齐折叠,其中点即为 10÷2=510 \div 2 = 5(米)处。
由此可利用软尺测出“5米”和“10米”的距离。

2. 确定前三棵树的位置

拉直软尺,在起点(0米处)栽下第1棵树,在对折点(5米处)栽下第2棵树,在软尺末端(10米处)栽下第3棵树。
此时第1、2、3棵树均在软尺这条线段上,因此它们在同一直线上,且相邻距离为5米。

3. 确定第四棵树的位置并进行合理解释

由于第2棵树和第3棵树已经确定,根据“两点确定一条直线”,这两点可以唯一确定直线的方向。
将软尺的起点固定在第2棵树上,拉直软尺使其5米中点重合于第3棵树,继续向相同方向延伸软尺,在软尺10米末端处栽下第4棵树。
此时第4棵树与第3棵树相距5米,且4棵树均在同一直线上。

答案

设计方案如下:

  1. 折叠测量: 将10米长的软尺首尾对齐折叠,其折线中点位置即为5米。这样可以确定“5米”与“10米”的长度。
  2. 栽种前三棵树: 将软尺拉直,在起点(0米处)栽第1棵树,在折叠中点(5米处)栽第2棵树,在软尺末端(10米处)栽第3棵树。此时第1、2、3棵树在一条直线上,相邻距离为5米。
  3. 定位第四棵树: 将软尺起点移动并固定在第2棵树处,拉直软尺并调整方向,使5米折线中点与第3棵树重合。沿着这个方向将软尺完全拉直,在软尺末端(10米处)栽下第4棵树。

理由:

  1. 软尺对折可以无刻度精确确定5米长度。
  2. 依据“两点确定一条直线”的几何原理,通过第2棵和第3棵树来确定直线的方向并向外延伸,保证第4棵树与前三棵树在同一直线上,且相邻两树间距均为5米。

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