内容正文:
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数形结合
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模块一
数列、数表中的数形结合
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知识导航
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1、 数列、数表中的规律
(一)数列与数表问题常用的思考方法有:
()观察:观察是解决数列数表问题的前提,许多数列数表问题首先就是找规律问题,这需要观察出突破口.
()对应:找准数列的项与项数及位置的对应关系,必要时用代数式表示出来.
(3)递推关系:数列的某项与其前面某些项之间的一种代数关系.
()利用特殊位置.比如中间项,拐角,最大数或最小数等求解.
(二)典型数列
()等差数列:任意相邻两个数之间的差值是固定的;
求和公式:
末项公式:
项数公式:
()平方数数列:每一个数都能写成两个相等数相乘的形式.
(
例题精讲
)
【例1】 试用图解法说明.
(1)1+2+3+……+n=n(n+1)/2
【解析】根据下图算出第1行的和,第2行的和,……,第n行的和,再用总和除以2.将图(a)中所有1相加即是1+2+3+⋅⋅⋅+n,将图(a)旋转180度后得图(b),两图合起来看发现每行都有n+1个1,恰有n行,因此得到1+2+3+……+n=n(n+1)/2。
(2) 1+2+3+……+(2n-1)=n2
【解析】按下图所示线路求和,同时等于正方形的面积.即为1+3+5+......+(2n−1),按每行求和再相加得,所以有1+2+3+……+(2n-1)=n2
.
【巩固】 计算下列算式的项数及和:
1+10+19+⋅⋅⋅+217
【解析】原式中的加数共有(217−1)+9+1=25 (项),=(217+1)×25+2=2725
【例2】
如下图所示,有三张相同的三角形表格,每张图表上均有1个1,2个2,3个3,……,n−1个n−1,n个n;显然,每张图表上的数总和为.请回答以下问题:
(1)每张图表上有几个数?
【答案】1+2+3+……+n=n(n+1)/2
【解析】由图可得第一行有1个数,第二行有2个数,第三行有3个数,……,第n行有n个数.所以把所有行的个数加起来即可.
(2)三张图表相同位置处的三个数之和总是多少? .
【答案】(2n+1)
【解析】三张图表相同位置处的三个数之和是一个固定的数.
(3)三张图表上的数总和为多少? .
【答案】
【解析】三张图表的第一行的和是1个2n+1,第二行是2个2n+1,第三行是3个2n+1,……,第行n是n个2n+1.所以要求三张图表上数的总和,只要把每一行数的和加起来即可.
(4)综上可得:12+22+……+n2 =___________
【解析】用题(3)的结果除以3.
12+22+……+n2=n(n+1)(2n+1)/6
【巩固】 看图回答问题
根据图(a),第一行数的和为1+2+3+4;
根据图(b),左上角的1=.
第二组被连线的数的和分别为:(1+2+3+4)×( );2+4+2=(1+2+1)×2=.
第三组被连线的数的和分别为:(1+2+3+4)×( );3+6+9+6+3=(1+2+3+2+1)×3=.
第四组被连线的数的和分别为:(1+2+3+4)×( );4+8+12+16+12+8+4=.
综上可知,图(a)中所有数的和为;
图(b)中所有数的和为:+++.
可以推断13+23+33+……+n3 =( ).
【解析】2,2,3,3,4,4,10,2,3,4,(1+2+3+⋯+n)2
观察第2行、第3行和第4行,提取公因数2,3,4即可.
【例3】
平面上有个点()且任意三个点不在同一直线上,过这些点作直线,一共能作出多少条不同的直线?
【解析】
(1)分析,当仅有个点时,可连成条直线;
当仅有个点时,可连成条直线;
当仅有个点时,可连成条直线;
当仅有个点时,可连成条直线;
(2)归纳:考察点的个数和可连成直线的条数,发现:
点的个数
可连成直线的条数
(3)提醒:平面上有个点,两点确定一条直线,取第一个点有种取法,取第二个点有种取法,所以一共可以连成条直线,但与是同一条直线故应除以,即
(4)结论:
【巩固】
试探究以下问题,平面上有个点。任意三个点不在同一直线,过任意三点作三角形,一共能作出多少个不同的三角形?
(1)分析:当仅有个点时可作__________个三角形。
当仅有个点时可作__________个三角形。
当仅有个点时可作__________个三角形。
……
(2)归纳:考察点的个数和可作三角形的个数,结果发现
点的个数
可连成三角形的个数
(
模块
二
用图形表示数
)
2、 图形表示数基本