3.5探索与表达规律例题与

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5 探索与表达规律 一、【问题引入与归纳】 我国著名数学家华罗庚先生曾经说过:“先从少数的事例中摸索出规律来,再从理论上来证明这一规律的一般性,这是人们认识客观法则的方法之一”。这种以退为进,寻找规律的方法,对我们解某些数学问题有重要指导作用,下面举例说明。 1.规律探索 规律探索是数学中常见的类型之一,是指从已知的几个数据或几个图形中发现其中的数据变化情况,并用代数式表示出来.规律探索体现了从特殊到一般,再从一般到特殊的数学思想.探索规律的一般方法是: (1)观察:从具体的、实际的问题出发,观察各个数量的特点及相互之间的变化规律; (2)猜想:由此及彼,合理联想,大胆猜想; (3)归纳:善于类比,从不同的事物中发现其相似或相同点; (4)验证:总结规律,作出结论,并取特殊值验证结论的正确性. 探索规律问题,要从给出的几个有限的数据着手,认真观察其中的变化规律,尝试猜想、归纳其规律,并取特殊值代入验证. 在探索规律的过程中,要善于变换思维方式,这样可收到事半功倍的效果. 【例1】 观察下列数表:

根据数表中所反映的规律,猜想第6行与第6列的交叉点上的数应为__________,第n行(n为正整数)与第n列的交叉点上的数应为________.

解析:通过观察、分析、比较可知,第1行与第1列的交叉点上的数是1,第2行与第2列的交叉点上的数是3,第3行与第3列的交叉点上的数是5,第4行与第4列的交叉点上的数是7,…,所以可猜想第6行与第6列的交叉点上的数是11,第n行(n为正整数)与第n列的交叉点上的数应为2n-1. 答案:11 2n-1

2.探索规律的常见类型及方法 (1)数字规律和代数式规律 常见的几种数字规律形式: ① ② (2)新运算的规律 新运算是指用特定的符号表示与加、减、乘、除不相同的一种规定运算. 新运算的实质是有理数的几种混合运算,关键是观察出用到了哪些运算,要特别注意运算的顺序. (3)图形规律 探索图形规律的实质是用字母表示数,即列代数式.要从不同的角度分析,可用去括号、合并同类项验证规律. 【例2-1】 符号“§”表示一种运算,它对一些数的运算结果如下:(1)§(1)=0,§(2)=1,§(3)=2,§(4)=3,…

(2)§12=2,§13=3,§14=4,§15=5,…

利用上面的规律计算:§12 013-§(2 012). 分析:从(1)中的运算可以看出,当括号内的数是整数时,运算的结果等于括号内的数减去1,所以§(2 012)=2 011;从(2)中可以看出,当括号内的数是一个分子是1的分数时,运算的结果等于括号内那个数的倒数,所以§12 013=2 013. 解:§12 013-§(2 012)=2 013-2 011=2. 【例2-2】 观察下列图形及图形所对应的算式,根据你发现的规律计算1+8+16+24+…+8n(n是正整数)的结果为( ).

A.(2n+1)2 B.(2n-1)2 C.(n+2)2 D.n2 解析:观察图形和下面的式子可以知道,1+8=1+8×1=9=32,1+8+16=1+8×1+8×2=52,1+8+16+24=1+8×1+8×2+8×3=72,…,其规律是:计算的结果是连续奇数的平方,所以1+8+16+24+…+8n=(2n+1)2.故选A. 答案:A 3.探索规律的应用 常见的探索规律的应用:探索日历中的规律和折叠中的规律. (1)探索日历中的规律 在日历中一般我们可以从横行、竖列、斜列三个方向去寻找规律,当然也可以从其他角度去探索. ①横行:相邻两数相差1.如左下图所示:

②竖列:相邻两数相差7.如右上图所示. ③斜列:从左上到右下的斜列相邻两数相差8;从右上到左下的斜列相邻两数相差6. ④日历中的3×3方框内的规律: 在这9个方格中的数的和是中间方框中的数的9倍.

若将中间数设为a,则其余8个数可按规律如上图所示,则这9个数的和即为(a-8)+(a-7)+(a-6)+(a-1)+a+(a+1)+(a+6)+(a+7)+(a+8)=9a,正好是中间数a的9倍. (2)折叠中的规律 将一张纸折叠,每折叠一次就会得到纸的层数、折痕数,将这些数记录下来,找出规律,就可预测当折叠n次后,相应的层数与折痕数. 折叠次数:1,2,3,4,5,…,n. 层数:2,4,8,16,32,…,2n. 平行对折的折痕数: 1,3,7,15,31,…,2n-1.

_______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ 【例3-1】 2013年的元宵节是阳历2月24日,根据下面的日历,你知道春节和初夕分别是哪一天吗?请你填在下面的横线上:

春节:2月__________日,除夕:2月__________日. 解析:根据日历中竖列和横列的规律可以求出.如图,春节与元宵节在同一竖列中,根据竖列中相邻两数相差7,可知春节比元宵节少14,即24-14=10,春节是10日,根据横列中相邻相差1的规律,可知除夕是9日. 答案:10 9 【例3-2】 将连续的偶数2,4,6,8,…排列成如右图所示的数表.

(1)“十”字框内5个数的和,与框内中间的数18有什么关系? (2)若将“十”字框上、下、左、右平移,框住另外5个数,这5个数还有这样的规律吗? (3)设中间的数为a,用代数式表示“十”字框内5个数之和. 分析:观察对比可以发现:左右相邻两数相差2,上下相邻两数相差12.再换另一组数,同样有这样的规律. 解:(1)6+16+18+20+30=90,而90÷18=5,所以框内5个数的和是框内中间的数18的5倍. (2)将框上、下、左、右平移,任意框住5个数,同样有这样的规律. (3)若中间的数为a,则框住的5个数分别为a-12,a-2,a,a+2,a+12,其中a为偶数,故它们的和为(a-12)+(a-2)+a+(a+2)+(a+12)=5a. 【例3-3】 如果将一张长方形的纸,平行对折7次,展开后,会有__________条平行折痕,折痕会把这张长方形的纸分成__________个小长方形.

解析:根据折叠中的规律:对折7次,即当n=7时,平行折痕数为2n-1=27-1=127(条),1条折痕能把长方形分成2个小长方形,2条能分成3个,…,127条折痕则分成128个小长方形. 答案:127 128

二、【典型例题解析】 1、 观察算式: (13)2(15)3(17)4(19)513,135,1357,13579,,2222

按规律填空:1+3+5+…+99= ?,1+3+5+7+…+(21)n ?

2、如图是某同学在沙滩上用石子摆成的小房子。观察图形的变化规律,写出第n个小房子用了多少块石子? 3、 用黑、白两种颜色的正六边形地面砖(如图所示)的规律,拼成若干个图案:(1)第3个图案中有白色地面砖多少块?(2)第n个图案中有白色地面砖多少块? 4、 观察下列一组图形,如图,根据其变化规律,可得第10个图形中三角形的个数为多少?第n个图形中三角形的个数为多少?

5、 观察右图,回答下列问题: (1)图中的点被线段隔开分成四层,则第一层有1个点,第二层有3个点,第三层有多少个点,第四层有多少个点? (2)如果要你继续画下去,那第五层应该画多少个点,第n层有多少个点? (3)某一层上有77个点,这是第几层? (4)第一层与第二层的和是多少?前三层的和呢?前4层的和呢?你有没有发现什么规律?根据你的推测,前12层的和是多少? 6、 读一读:式子“1+2+3+4+5+…+100”表示从1开始的100个连续自然数的和,由于上述式子比较长,书写也不方便,为了简便起见,我们可将“1+2+3+4+5+…+100”表示为1001nn,这里“”是求和符号,例如“1+3+5+7+9+…+99”(即从1开始的100以内的连续奇数的和)可表示为501(21);nn又如“333333333312345678910”可表示为1031nn,同学们,通过以上材料的阅读,请解答下列问题: (1)2+4+6+8+10+…+100(即从2开始的100以内的连续偶数的和)用求和符号可表示为 ; (2)计算:521(1)nn= (填写最后的计算结果)。 7、 观察下列各式,你会发现什么规律? 3×5=15,而15=42-1 5×7=35,而35=62-1 … … 11×13=143,而143=122-1 … … 将你猜想的规律用只含一个字母的式子表示出来 。

8、 请你从右表归纳出计算13+23+33+…+n3的分式,并算出13+23+33+…+1003的值。

三、【跟踪训练题】1 1、有一列数1234,,,,naaaaa其中:1a=6×2+1,2a=6×3+2,3a=6×4+3,4a=6×5+4;…则第n个数na= ,当na=2001时,n= 。 2、将正偶数按下表排成5列 第1列 第2列 第3列 第4列 第5列

第一行 2 4 6 8 第二行 16 14 12 10 第三行 18 20 22 24 …… …… 28 26 根据上面的规律,则2006应在 行 列。 3、已知一个数列2,5,9,14,20,x,35…则x的值应为:( ) 4、在以下两个数串中: 1,3,5,7,…,1991,1993,1995,1997,1999和1,4,7,10,…,1990,1993,1996,1999,同时出现在这两个数串中的数的个数共有( )个。A.333 B.334 C.335 D.336 5、学校阅览室有能坐4人的方桌,如果多于4人,就把方桌拼成一行,2张方桌拼成一行能坐6人(如右图所示 )按照这种规定填写下表的空格: