内容正文:
培优册·安徽数学
模块一 模型、方法篇
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1. 规律探索(必考)
类 型 1 数式规律探索(2022. 18,2020. 17,2019. 18,2018. 18,2015. 13,2014. 16)
例 1 (2022 安徽 18 题 8 分)观察以下等式:
第 1 个等式:(2 × 1 + 1) 2 = (2 × 2 + 1) 2 - (2 × 2) 2,
第 2 个等式:(2 × 2 + 1) 2 = (3 × 4 + 1) 2 - (3 × 4) 2,
第 3 个等式:(2 × 3 + 1) 2 = (4 × 6 + 1) 2 - (4 × 6) 2,
第 4 个等式:(2 × 4 + 1) 2 = (5 × 8 + 1) 2 - (5 × 8) 2,
……
按照以上规律,解决下列问题:
(1)写出第 5 个等式: (2 ×5 +1) 2 = (6 ×10 +1) 2 - (6 ×10) 2 ;
(2)写出你猜想的第 n 个等式(用含 n 的式子表示),并证明.
【解题方法】对于数式规律探索题,求第 n 个等式或式子,具体步骤如下:
第一步:观察给出的等式或式子(计算出已给式子的结果);
第二步:标序数:记每个等式或式子的序数为“1,2,3,4,…,n”;
第三步:将等式左边、右边的每项用含序数的式子表示出来; →例 1 中:第 1 个等式:(2 ×
1 + 1) 2 = [(1 + 1) × (2 × 1) + 1] 2 - [(1 + 1) × (2 × 1)] 2,第 2 个等式:(2 × 2 + 1) 2 =
[(2 + 1) × (2 × 2) + 1] 2 - [(2 + 1) × (2 × 2)] 2,第 3 个等式:(2 × 3 + 1) 2 = [(3 + 1) ×
(2 × 3) + 1] 2 - [(3 + 1) × (2 × 3)] 2,第 4 个等式:(2 × 4 + 1) 2 = [(4 + 1) × (2 × 4) +
1] 2 - [(4 +1) × (2 ×4)] 2 ,……;
第四步:分析对比所得的结果,从结果与序数或结果与所给数式中数字的构成、个数两方面
进行对比,寻找不变量及变化量之间的变化关系,从而得到结果与各等式或式子之间满足
的关系式,求第 n 个等式或式子时直接套用关系式即可.
【自主解答】
解:(2)第 n 个等式:(2n +1) 2 = [(n +1) ×2n +1] 2 - [(n +1) ×2n] 2,
证明:左边 =4n2 +4n +1,
右边 = [(n +1) ×2n] 2 +2 × (n +1) ×2n +12 - [(n +1) ×2n] 2 =4n2 +4n +1,
∴左边 =右边,等式成立.
类 型 2 图形规律探索(2023. 18,2021. 18,2017. 19,2016. 18)
例 2 (2023 安徽 18 题 8 分)【观察思考】
例 2 题图
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【规律发现】
请用含 n 的式子填空:
(1)第 n 个图案中“ ”的个数为 3n ;
(2)第 1 个图案中“ ”的个数可表示为1 × 22 ,第 2 个图案中“ ”的个数可表示为
2 × 3
2 ,第 3 个图
案中“ ”的个数可表示为3 × 42 ,第 4 个图案中“ ”的个数可表示为
4 × 5
2 ,……,第 n 个图案中
“ ”的个数可表示为 .
【规律应用】
(3)结合图案中“ ”的排列方式及上述规律,求正整数 n,使得连续的正整数之和 1 + 2 +
3 +… + n 等于第 n 个图案中“ ”的个数的 2 倍.