三年级 奥数 小学奥数裂项法(一)(含答案)-

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裂项法(一)

同学们知道:在计算分数加减法时,两个分母不同的分数相加减,要先通分化成同分母分数后再计算。

(一)阅读思考

例如1

3

1

4

1

12

-=,这里分母3、4是相邻的两个自然数,公分母正好是它们的乘积,

把这个例题推广到一般情况,就有一个很有用的等式:

11

1

1

11 1

1

1

1

n n

n

n n

n

n n n n

n n n n

-

+=

+

+

-

+ =

+-

+

=

+

()()

()()

即11

1

1

1 n n n n

-

+

=

+

()

1

1

11

1 n n n n ()

+

=-

+

下面利用这个等式,巧妙地计算一些分数求和的问题。【典型例题】

例1. 计算:

1

19851986

1

19861987

1

19871988

1

19941995⨯

+

+

++

……

+

⨯+

+

1 19951996

1 19961997

1

1997

分析与解答:

1 19851986

1

1985

1

1986

1 19861987

1

1986

1

1987

1 19871988

1

1987

1

1988

1 19941995

1

1994

1

1995

=-⨯

=-⨯

=-

⨯=-

……

11995199611995119961199619971199611997

⨯=-⨯=- 上面12个式子的右面相加时,很容易看出有许多项一加一减正好相互抵消变为0,这一来问题解起来就十分方便了。

11985198611986198711987198811995199611996199711997

⨯+⨯+⨯++⨯+⨯+… =

-+-+-++-+-+=119851198611986119871198711988119951199611996119971199711985…… 像这样在计算分数的加、减时,先将其中的一些分数做适当的拆分,使得其中一部分分数可以相互抵消,从而使计算简化的方法,我们称为裂项法。

例2. 计算:1111211231123100+

++++++++++…… 公式的变式

11221+++=⨯-…n n n ()

当n 分别取1,2,3,……,100时,就有

11212

112223

1123234

11234245

1121002100101

=⨯+=⨯++=⨯+++=⨯+++=⨯ (11112)

1

1231

12100212223234299100210010121121231341991001100101211212131314199110011001101211101

++++++++++=

⨯+⨯+⨯++⨯+⨯=

⨯⨯+⨯+⨯++⨯+⨯=

⨯-+-+-++-+-=⨯-……………()()() =⨯

==2100

101

200101

199101

例3. 设符号( )、< >代表不同的自然数,问算式

1611=+<>

()中这两个符号所代表的数的数的积是多少?

分析与解:减法是加法的逆运算,1611=+<>()就变成1611-=<>(),与前面提到的等式11111n n n n -+=+()相联系,便可找到一组解,即1617142=+ 另外一种方法

设n x y 、、都是自然数,且x y ≠,当111n x y

=+时,利用上面的变加为减的想法,得算式x n nx y

-=1。 这里

1y 是个单位分数,所以x n -一定大于零,假定x n t -=>0,则x n t =+,代入上式得t n n t y

()+=1,即y n t n =+2。 又因为y 是自然数,所以t 一定能整除n 2,即t 是n 2的约数,有n 个t 就有n 个y ,这一来我们便得到一个比11111n n n n -+=+()

更广泛的等式,即当x n t =+,y n t n =+2,t 是n 2的约数时,一定有111n x y

=+,即 11n n t t n n t -+=+()

上面指出当x n t =+,y n t n =+2,t 是n 2的约数时,一定有111n x y

=+,这里n n ==6362,,36共有1,2,3,4,6,9,12,18,36九个约数。

当t =1时,x =7,y =42

当t =2时,x =8,y =24