方陣算の公式と解き方|まわりの個数=(1辺−1)×4の理由・中実方陣と中空方陣の図解と例題【中学受験】

方陣算の公式と解き方|まわりの個数=(1辺−1)×4の理由・中実方陣と中空方陣の図解と例題【中学受験】

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中学受験

まわりの個数=(1辺の個数−1)×4\text{まわりの個数}=(\text{1辺の個数}-1)\times4

中実方陣の全部=1辺×1辺、中空方陣=(外側の1辺−列の数)×列の数×4

この公式のポイント

  • まわり=(1辺−1)×4(角を2回数えない)
  • 中実方陣の全部=1辺×1辺
  • 中空方陣は長方形4つに分ける
  • たて横1列ずつふやすと2n+1 個ふえる
うかるくん

うかるくん

いちばん外側の個数は、1辺の個数×4じゃだめなの?

合格先生

合格先生

それだと4つの角を2回数えてしまう。(1辺−1)×4 と分けて数えよう。

方陣算の公式

碁石などを正方形に並べたものを方陣といいます。中までぎっしりつまったものが中実方陣、中がからっぽで何列かのわくになっているものが中空方陣です。

方陣算の3つの公式

  • いちばん外側(まわり)の個数=(1辺の個数−1)×4
  • 中実方陣の全部の個数=1辺の個数×1辺の個数
  • 中空方陣の全部の個数=(外側の1辺の個数−列の数)×列の数×4

まわりの個数から1辺を出すとき:1辺の個数=まわりの個数÷4+1

1辺に5個(中実方陣)1つのまとまり=5−1=4個まわり=(5−1)×4   =16個全部=5×5=25個
まわりを「1辺−1」個ずつ4つに分けると、角をちょうど1回ずつ数えられる

なぜその式になるのか

まわりの個数=(1辺−1)×4

1辺5個の正方形で「5×4=20個」とすると、4つの角の石を2回ずつ数えてしまいます。そこで、上の図のように各辺から「角を1つだけふくむ4個(=5−1)」のまとまりを作ると、4つのまとまりで全部の石をちょうど1回ずつ数えられます。だから (5−1)×4=16(5-1)\times4=16 個。

「1辺×4−4(角の重なり)」と考えても 5×4−4=165\times4-4=16 で同じです。また、全体 5×5=255\times5=25 から内側の 3×3=93\times3=9 を引いても 1616 になります。

中空方陣=(外側の1辺−列の数)×列の数×4

外側の1辺が7個、2列の中空方陣は、下の図のようにたて2列×横5個の長方形4つに、風車の形で分けられます。長方形の長いほうは 7−2=57-2=5 個(となりの長方形の分をよけるため、列の数だけ引く)。1つ 5×2=105\times2=10 個なので、全部で 10×4=4010\times4=40 個。全体 7×7=497\times7=49 から中の空いた 3×3=93\times3=9 を引いた 4040 とも一致します。

外側の1辺7個・2列(中空方陣)長方形1つ=(7−2)×2=10個全部=10×4=40個(7×7−3×3=40 でも同じ)
中空方陣は、同じ形の長方形4つに分けると数えやすい

なお、中実方陣のまわりは、1つ内側に入るごとに8個ずつ少なくなります(1辺が2個ずつ減るので、2×4=82\times4=8)。

中学受験(算数)での使い方

中学受験

例題1(まわりの個数と全部の個数)

碁石を1辺に10個ずつ並べて中実方陣を作りました。いちばん外側の碁石は何個ですか。また、全部で何個ですか。

解き方

まわりは (10−1)×4=36(10-1)\times4=36 個。全部は 10×10=10010\times10=100 個。

答え まわり 36 個、全部 100 個

中学受験

例題2(まわりから全体を求める)

中実方陣のいちばん外側に 48 個の碁石が並んでいます。碁石は全部で何個ですか。

解き方

1辺は 48÷4+1=1348\div4+1=13 個。全部で 13×13=16913\times13=169 個。

答え 169 個

中学受験

例題3(中空方陣)

外側の1辺が 12 個で、3列の中空方陣があります。碁石は全部で何個ですか。

解き方

長方形4つに分けると、1つは (12−3)×3=27(12-3)\times3=27 個。全部で 27×4=10827\times4=108 個。

確かめ:中の空いた部分は1辺 12−3×2=612-3\times2=6 個なので 144−36=108144-36=108。

答え 108 個

中学受験

例題4(過不足と組み合わせる)

碁石で中実方陣を作ったら 8 個余りました。そこで、たてと横を1列ずつ増やした中実方陣を作ろうとしたら、13 個足りませんでした。碁石は全部で何個ありますか。

解き方

1辺を1個ふやすのに必要な石は 8+13=218+13=21 個。1辺 nn 個から n+1n+1 個にするには n+n+1=2n+1n+n+1=2n+1 個いるので(たて1列 nn 個と横1列 nn 個と角1個)、2n+1=212n+1=21、n=10n=10。

碁石は 10×10+8=10810\times10+8=108 個。

答え 108 個

よくある間違い

腕でバツを作る合格先生

合格先生

たて横1列ずつふやすとき「2n 個」とするのは×。角の1個も必要で 2n+1 個だ。

  • まわりを「1辺×4」とする:4つの角を2回数えている。(1辺−1)×4 か、1辺×4−4。
  • 1列ふやすとき「2n 個」とする:たてと横を1列ずつふやすと、角の1個も必要なので 2n+1 個。
  • 中空方陣の中の空き:中の1辺は「外側の1辺−列の数×2」。列の数を1回しか引かないまちがいが多い。

練習問題

ひらめいたうかるくん

うかるくん

中空方陣は、長方形4つに分けるんだね。

  1. 中学受験 1辺に 8 個ずつ並べた中実方陣の、いちばん外側の個数は?
    答えと解説を見る(8−1)×4=28(8-1)\times4=28。答え 28 個
  2. 中学受験 外側の1辺が 9 個で、2列の中空方陣があります。全部で何個ですか。
    答えと解説を見る(9−2)×2×4=56(9-2)\times2\times4=56(81−25=5681-25=56 でも同じ)。答え 56 個
  3. 中学受験 中実方陣のいちばん外側に 60 個並んでいます。全部で何個ですか。
    答えと解説を見る1辺は 60÷4+1=1660\div4+1=16 個。16×16=25616\times16=256。答え 256 個

関連する公式

よくある質問

方陣算とは?

碁石などを正方形に並べたとき、まわりの個数や全部の個数を求める特殊算です。中までつまった中実方陣と、中が空いた中空方陣があります。

まわりの個数はなぜ(1辺−1)×4なのですか?

1辺×4では4つの角の石を2回ずつ数えてしまうからです。各辺から角を1つだけふくむ(1辺−1)個のまとまりを4つ作ると、ちょうど1回ずつ数えられます。

中空方陣の個数の求め方は?

同じ形の長方形4つに分け、(外側の1辺の個数−列の数)×列の数×4で求めます。全体の正方形から中の空いた正方形を引いても求められます。

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出典・参考

    最終更新:2026年10月11日/作成:大学受験合格大作戦