
?專題11 【規(guī)律探究問題】
知識(shí)點(diǎn)
(1)等差類規(guī)律求和:,項(xiàng)數(shù)=
(2)等比類規(guī)律求和:
【命題一】數(shù)字變化類規(guī)律探究
1.觀察下列等式的規(guī)律:
第1個(gè)等式:﹣=;第2個(gè)等式:﹣=;第3個(gè)等式:﹣=;
第4個(gè)等式:﹣=;第5個(gè)等式:﹣=;……
按照以上規(guī)律,解決下列問題:
(1)直接寫出第6個(gè)等式: ??;
(2)請(qǐng)寫出你猜想的第n個(gè)等式(用含n的代數(shù)式表示),并證明.
2.觀察下列等式:
1÷(1×)+1=22…①
1÷(×)+1=32…②
1÷(×)+1=42…③
1÷(×)+1=52…④
(1)寫出第⑥個(gè)等式: 1÷()+1=72 ;
(2)寫出你猜想的第n個(gè)等式: 1÷()+1=(n+1)2?。ㄓ煤琻的等式表示),并證明.
3.觀察下列等式
第1個(gè)等式:;
第2個(gè)等式:;
第3個(gè)等式:;
第4個(gè)等式:;
……
(1)請(qǐng)寫出第n個(gè)等式:?。?﹣?。╪為正整數(shù));
(2)請(qǐng)利用所學(xué)知識(shí)證明(1)中等式的正確性.
4.觀察以下等式:
第1個(gè)等式:;
第2個(gè)等式:;
第3個(gè)等式:;
第4個(gè)等式:;
第5個(gè)等式:;
……
按照以上規(guī)律,解決下列問題:
(1)寫出第7個(gè)等式: ??;
(2)寫出你猜想的第n個(gè)等式(用含n的等式表示),并加以證明.
5.閱讀下面的材料,并解答下列問題:
已知:,,,…
(1)根據(jù)你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律寫出第n(n為正整數(shù))個(gè)式子是 ;
(2)計(jì)算:
(3)利用這個(gè)規(guī)律解方程:
6.觀察下列等式,探究其中的規(guī)律:①+﹣1=,②+﹣=,③+﹣=,④+﹣=,….
(1)按以上規(guī)律寫出第⑧個(gè)等式: +﹣=?。?br />
(2)猜想并寫出第n個(gè)等式: +﹣=??;
(3)請(qǐng)證明猜想的正確性.
7.如圖1,觀察數(shù)表,如何計(jì)算數(shù)表中所有數(shù)的和?
方法1:如圖1,先求每行數(shù)的和:
第1行1+2+3+…+n=(1+2+3+…+n)
第2行2+4+6+…+2n=2(1+2+3+…+n)
第n行n+2n+3n+…+n2=n(1+2+3+…+n)
故表中所有數(shù)的和:(1+2+3+…+n)+2(1+2+3+…+n)+…+n(1+2+3+…+n)= ?。?br />
方法2:如圖2,依次以第1行每個(gè)數(shù)為起點(diǎn),按順時(shí)針方向計(jì)算各數(shù)的和:
第1組:1=13
第2組:2+4+2=23
第3組:3+6+9+6+3=33
…
第n組:n+2n+…+n2+…+2n+n= n3?。?br />
用這n組數(shù)計(jì)算的結(jié)果,表示數(shù)表中所有數(shù)的和為: 13+23+33+…+n3?。?br />
綜合上面兩種方法所得的結(jié)果可得等式: (1+2+3+…+n)2=13+23+33+…+n3?。?br />
利用上面得到的規(guī)律計(jì)算:13+23+33+…+203.
8.觀察下列等式:
第1個(gè)等式:=3,第2個(gè)等式=6,第3個(gè)等式:=9,第4個(gè)等式:=12,按照以上規(guī)律,解決下列問題:
(1)寫出第5個(gè)等式: ?。?br />
(2)寫出你猜想的第n個(gè)等式: , .(用含n的等式表示),并證明.
9.觀察下列等式:
第1個(gè)等式:a1=1++==1+
第2個(gè)等式:a2=1++==1+
第3個(gè)等式:a3=1++==1+
…
請(qǐng)解答下列問題:
(1)按以上的規(guī)律列出第4個(gè)等式:a4= 1++ =?。ǎ??。健。?+)2??;
(2)用含n的代數(shù)式表示第n個(gè)等式:an= 1++ = 2?。健1+]2?。╪為正整數(shù));
(3)求+++…+的值.
10.已知下列等式
①(3+1)2﹣(3﹣1)2=4×3×1;
②(5+3)2﹣(5﹣3)2=4×5×3;
③(7+5)2﹣(7﹣5)2=4×7×5;
④(9+7)2﹣(9﹣7)2=4×9×7.
……
(1)請(qǐng)仔細(xì)觀察,寫出第5個(gè)式子;
(2)寫出第n個(gè)式子,并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)說明第n個(gè)等式成立.
11.觀察下列等式:
第1個(gè)等式:;
第2個(gè)等式:;
第3個(gè)等式:;……
按上述規(guī)律,回答以下問題:
(1)第4個(gè)等式: ?。健々仭?;
(2)用含n的代數(shù)式表示第n個(gè)等式:an= ?。健々仭?;
(3)式子a1+a2+a3+…+a20= .
12.觀察下列等式:①=﹣;②=﹣;③=﹣,…按照此規(guī)律,解決下列問題:
(1)完成第④個(gè)等式;
(2)寫出你猜想的第n個(gè)等式(用含n的式子表示),并證明其正確性.
13.研究下列算式,你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?
1×3+1=4=22
2×4+1=9=32
3×5+1=16=42
4×6+1=25=52
…
(1)請(qǐng)你找出規(guī)律井計(jì)算7×9+1= 64?。剑ā? )2
(2)用含有n的式子表示上面的規(guī)律: n(n+2)+1=(n+1)2?。?br />
(3)用找到的規(guī)律解決下面的問題:
計(jì)算:= .
14.從3開始,連續(xù)的3的倍數(shù)相加,它們和的情況如下表:
加數(shù)的個(gè)數(shù)n
S
1
3=1×3
2
3+6=9=3×3
3
3+6+9=18=6×3
4
3+6+9+12=30=10×3
5
3+6+9+12+15=45=15×3
(1)若n=8時(shí),則S的值為 108?。?br />
(2)根據(jù)表中的規(guī)律猜想:用含n的式子表示S的公式為S=3+6+9+12+……+3n= ;
(3)根據(jù)上題的規(guī)律求303+306+309+312+……+600的值(要有過程)
15.(1)根據(jù)下列算式的規(guī)律填空:
﹣=,
﹣=,
﹣=,
﹣= ,
第n個(gè)算式為 ﹣=?。?br />
(2)利用上述規(guī)律計(jì)算:++…= ?。?br />
16.閱讀材料:求1+2+22+23+24+…+22017的值.
解:設(shè)S=1+2+22+23+24+…+22016+22017,等式兩邊同時(shí)乘2得:
2S=2++22+23+24+25…+22017+22018
將下式減去上式得:2S﹣S=22018﹣1
S=22018﹣1
即1+2+22+23+24+…+22017=22018﹣1
請(qǐng)你仿照此法計(jì)算:
(1)1+2+22+23+24+…+210
(2)1+3+32+33+34+…+3n(其中n為正整數(shù)).
17.閱讀材料:求值:1+2+22+23+…+22018+22019
解:設(shè)S=1+2+22+23+…+22018+22019,①
將等式兩邊同時(shí)乘2得:2S=2+22+23+…+22019+22020,②
②﹣①得:S=22020﹣1,即1+2+22+23+…+22018+22019=22020﹣1
解答下列問題:
(1)2+22+23+…+29+210= 211﹣1??;
(2)求1+3+32+33+…+3n﹣1+3n(n為正整數(shù))的值.
18.閱讀材料:求1+2+22+23+24+…+22017
首先設(shè)S=1+2+22+23+24+…+22017①則2S=2+22+23+24+25+…+22018②
②﹣①得S=22018﹣1即1+2+22+23+24+…+22017=22018﹣1
以上解法,在數(shù)列求和中,我們稱之為:“錯(cuò)位相減法”
請(qǐng)你根據(jù)上面的材料,解決下列問題
(1)求1+3+32+33+34+…+32019的值
(2)若a為正整數(shù)且a≠1,求1+a+a2+a3+a4+..+a2019
【命題二】圖形變化類規(guī)律探究
19.下列圖形都是由大小相同的小正方形按一定規(guī)律組成的,其中第1個(gè)圖形的周長為4,第2個(gè)圖形的周長為10,第3個(gè)圖形的周長為18,…,按此規(guī)律排列,回答下列問題:
(1)第5個(gè)圖形的周長為 40??;
(2)第n個(gè)圖形的周長為 n2+3n??;
(3)若第n個(gè)圖形的周長為180,則n= 12 .
20.用同樣規(guī)格的黑白兩種顏色的正方形,按如圖所示的規(guī)律拼圖,請(qǐng)根據(jù)圖中的信息完成下列的問題.
(1)在第5個(gè)圖中用了 16 塊黑色正方形;
(2)第n個(gè)圖形要用?。?n+1) 塊黑色正方形;
(3)如果有足夠多的白色正方形,能不能恰好用完90塊黑色正方形,拼出具有以上規(guī)律的圖形?如果可以請(qǐng)說明它是第幾個(gè)圖形;如果不能,說明你的理由.
21.觀察下列菱形的擺放規(guī)律,解答下列問題.
(1)如圖:
按此規(guī)律,圖4有個(gè) 7 個(gè)菱形,若第n個(gè)圖形有35個(gè)菱形,則n= 18??;
(2)如圖:
按此規(guī)律,圖5有 25 個(gè)菱形,若第n個(gè)圖形有 n2 個(gè)菱形(用含n的式子表示);
(3)如圖:
按此規(guī)律,圖6有 43 個(gè)菱形,第n個(gè)圖形中有 n2+n+1 個(gè)菱形(用含n的式子表示).
22.我們?cè)凇岸咽印庇螒蛑邪l(fā)現(xiàn):像圖(1)中的1,4,9,16…這些數(shù)據(jù)能夠表示成正方形,可將其稱為正方形數(shù);類似地,像圖(2)中的1,3,6,10,…這些數(shù)據(jù)能夠表示成三角形,可將其稱為三角形數(shù).
(1)第5個(gè)正方形數(shù)是 25 ;第n個(gè)正方形數(shù)是 n2?。?br />
(2)第6個(gè)三角形數(shù)是 21??;第n個(gè)三角形數(shù)是 ;
(3)若將一堆小石子按一定規(guī)律擺成如圖(3)圖形,請(qǐng)求出第30個(gè)圖形中“●”的個(gè)數(shù).
23.一種長方形餐桌的四周可坐6人用餐,現(xiàn)把若干張這樣的餐桌按如圖所示的方式進(jìn)行拼接.
(1)若把4張這樣的餐桌拼接起來,四周可坐 10 人;
(2)若把n張這樣的餐桌拼接起來,四周可坐?。?n+2) 人;
(3)若把9張這樣的餐桌拼接起來,四周可坐 38 人;
(4)若用餐的人數(shù)有50人,則這樣的餐桌需要多少張?
24.用火柴棒按下列方式搭建三角形:
(1)當(dāng)三角形個(gè)數(shù)為1時(shí),需3根火柴棒;當(dāng)三角形個(gè)數(shù)為2時(shí),需5根火柴棒;則當(dāng)三角形個(gè)數(shù)為100時(shí),需火柴棒 201 根;當(dāng)三角形個(gè)數(shù)為n時(shí),需火柴棒?。?n+1) 根(用含n的代數(shù)式表示);
(2)當(dāng)火柴棒的根數(shù)為2019時(shí),求三角形的個(gè)數(shù)?
(3)組成三角形的火柴棒能否為1000根,如果能,求三角形的個(gè)數(shù);如果不能,請(qǐng)說明理由.
25.用黑白棋子擺出下列一組圖形,根據(jù)規(guī)律可知.
(1)在第n個(gè)圖中,白棋共有 n(n+1) 枚,黑棋共有?。?n+6) 枚;
(2)在第幾個(gè)圖形中,白棋共有300枚;
(3)白棋的個(gè)數(shù)能否與黑棋的個(gè)數(shù)相等?若能,求出是第幾個(gè)圖形,若不能,說明理由.
26.如圖所示,用棋子擺成的“上”字:
第一個(gè)“上”字 第二個(gè)“上”字 第三個(gè)“上”字
如果按照以上規(guī)律繼續(xù)擺下去,那么通過觀察,可以發(fā)現(xiàn):
(1)第四、第五個(gè)“上”字分別需用 18 和 22 枚棋子.
(2)第n個(gè)“上”字需用 4n+2 枚棋子.
(3)如果某一圖形共有102枚棋子,你知道它是第幾個(gè)“上”字嗎?
27.如圖,自行車每節(jié)鏈條的長度為2.5cm,交叉重疊部分的圓的直徑為0.8cm.
(1)4節(jié)鏈條長 7.6 cm;
(2)n節(jié)鏈條長 1.7n+0.8 cm;
(3)如果一輛22型自行車的鏈條由50節(jié)這樣的鏈條組成,那么這輛自行車上鏈條總長度是多少?
28.找規(guī)律并解答問題.
(1)按如圖方式擺放黑色圍棋子,填一填,每個(gè)圖共需幾枚棋子.
圖的順序
1
2
3
4
…
需要的棋子數(shù)/枚
4
7
10
13
…
(2)根據(jù)你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,算一算第13個(gè)圖,共需要 40 枚棋子.
29.如圖是按規(guī)律排列的一組圖形的前三個(gè),觀察圖形,并在空白處填空.
(1)第五個(gè)圖形中,一共有 31 個(gè)點(diǎn);
(2)請(qǐng)用n的代數(shù)式表示出第n個(gè)圖形中點(diǎn)的數(shù)量 6n+1??;
(3)第100個(gè)圖形中一共有 601 個(gè)點(diǎn).
30.觀察下面的點(diǎn)陣圖和相應(yīng)的等式,探究其中的規(guī)律:
(1)在④后面的橫線上寫出相應(yīng)的等式:
①1=12;②1+3=22;③1+3+5=32;④ 1+3+5+7=42?。虎?+3+5+7+9=52;…
(2)請(qǐng)寫出第n個(gè)等式;
(3)利用(2)中的等式,計(jì)算21+23+25+…+99.
31.如圖,觀察每個(gè)正多邊形中∠α的變化情況,解答下列問題:
(1)將下面的表格補(bǔ)充完整:
正多邊形的邊數(shù)
3
4
5
6
…
n
∠α的度數(shù)
60°
45°
36°
30°
…
(2)根據(jù)規(guī)律,是否存在一個(gè)正n邊形,使其中的∠α=20°?若存在,寫出n的值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
(3)根據(jù)規(guī)律,是否存在一個(gè)正n邊形,使其中的∠α=21°?若存在,寫出n的值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
32.觀察下列n×n的點(diǎn)陣與等式的關(guān)系,并填空:
(2×2)→22﹣12=1+2×1 (3×3)→32﹣22=1+2×2
(4×4)→42﹣32=1+2×3 (5×5)→52﹣42=1+2×4
(n行×n列)(n×n)→ n2﹣(n﹣1)2=1+2(n﹣1)
(1)根據(jù)你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,在(n×n)圖的后面的橫線上填上所對(duì)應(yīng)的等式,并證明等式成立
(2)根據(jù)等式性質(zhì),將上圖所對(duì)應(yīng)的前四個(gè)已知等式的左側(cè)和右側(cè)式子分別相加,等式依然成立,即:
(22﹣12)+(32﹣22)+(42﹣32)+(52﹣42)=(1+2×1)+(1+2×2)+(1+2×3)+(1+2×4).經(jīng)化簡,變形后得到:52﹣12=4+2×(1+2+3+4),即1+2+3+4=這種方法叫等式疊加法,如果將上圖(2×2)到(n×n)所對(duì)應(yīng)的(n﹣1)個(gè)等式進(jìn)行疊加,經(jīng)化簡,變形后,可以得到1+2+3+…+(n﹣1)= )=?。?br />
33.蜜蜂是自然界神奇的“建筑師“,它能用最少的材料造成最牢固的建筑物“蜂窩“,觀察下列的“蜂窩圖“.
(1)若““中每條邊看成1個(gè)建筑單位,則第1個(gè)圖形中共有19個(gè)建筑單位,第2個(gè)圖案中共有 30 個(gè)建筑單位:第3個(gè)圖案中共有 41 個(gè)建筑單位;第n個(gè)圖案中共有 8+11n 個(gè)建筑單位.(用含有n的代數(shù)式表示)
(2)若現(xiàn)在有74個(gè)建筑單位材料,能建成符合上述規(guī)律的“蜂窩“嗎?若能求出它符合第幾圖形,若不能請(qǐng)說明理由.
34.如圖,是由邊長相等的小正方形組成的幾何圖形,Sn(n≥1)表示第n個(gè)圖形中小正方形的個(gè)數(shù).
(1)觀察下列圖形與等式得關(guān)系,并填空:
(2)根據(jù)(1)中的兩個(gè)結(jié)論填空:
S12= 78 ,Sn= (用含有n的代數(shù)式表示)
35.【問題背景】在△ABC內(nèi)部,有點(diǎn)P1,可構(gòu)成3個(gè)不重疊的小三角形(如圖1)
【探究發(fā)現(xiàn)】當(dāng)△ABC內(nèi)的點(diǎn)的個(gè)數(shù)增加時(shí)(見圖1﹣3),探究三角形內(nèi)互不重疊的小三角形的個(gè)數(shù)情況
(1)填表:
三角形內(nèi)點(diǎn)的個(gè)數(shù)n
1
2
3
4
…
不重疊三角形個(gè)數(shù)S
3
5
7
9
…
(2)當(dāng)△ABC內(nèi)部有n個(gè)點(diǎn)(P1,P2,…,Pn)時(shí),三角形內(nèi)不重疊的小三角形的個(gè)數(shù)S=2019時(shí),求n的值.
36.找規(guī)律:
(1)觀察下列圖形與等式的關(guān)系,并填空
1+3=22
1+3+5=32
1+3+5+7= 42 .
1+3+5+7+…+(2n﹣1)= n2
(2)觀察下圖,根據(jù)(1)中結(jié)論,計(jì)算圖中黑棋子的個(gè)數(shù).
37.用黑白兩種顏色的正六邊形地磚按如下所示的規(guī)律拼成若干圖案:
設(shè)每個(gè)圖案中黑磚的塊數(shù)為n.
(1)如圖1,當(dāng)黑磚n=1時(shí),白磚有6塊;如圖2,當(dāng)黑磚n=2時(shí),白磚有 10 塊.那么,當(dāng)n=4時(shí),白磚有 18 塊;
(2)當(dāng)n=10時(shí),白磚有 42 塊;
(3)第n個(gè)圖案中,白磚共?。?n+2) 塊.
38.(1)觀察下列點(diǎn)陣圖,寫出與第4個(gè)點(diǎn)陣相對(duì)應(yīng)的等式;
1=1,1+2==3,1+2+3==6, 1+2+3+4=
(2)結(jié)合(1)觀察下列點(diǎn)陣圖,寫出與第5個(gè)點(diǎn)陣相對(duì)應(yīng)的等式.
1=12,1+3=22,3+6=32,6+10=42, 10+15=52
(3)寫出(2)中與第n個(gè)點(diǎn)陣相對(duì)應(yīng)的等式: +=n2?。?br />
39.如圖所示中圖1是由點(diǎn)組成的n行n列的實(shí)心方陣,圖2是由每條邊上n個(gè)點(diǎn)圍成的空心方陣.
問題(1):圖1中方陣的總點(diǎn)數(shù)是 n2??;
問題(2):圖2中方陣的總點(diǎn)數(shù),由于有不同的數(shù)點(diǎn)方法,所以可以有多種式子的表達(dá),請(qǐng)你至少寫出三種表示方法(不必化簡): n2﹣(n﹣2)2或4(n﹣1)或4n﹣4??;
問題(3):當(dāng)n=10時(shí),分別代入問題(2)的每個(gè)表達(dá)式,求出圖2中的總點(diǎn)數(shù).
40.如圖,圖1中小黑點(diǎn)的個(gè)數(shù)記為a1=4,圖2中小黑點(diǎn)的個(gè)數(shù)記為a2=8,圖3中小黑點(diǎn)的個(gè)數(shù)記為a3=13,…
根據(jù)以上圖中的規(guī)律完成下列問題:
(1)圖4中小黑點(diǎn)的個(gè)數(shù)記為a4,則a4= 19?。?br />
(2)圖n中小黑點(diǎn)的個(gè)數(shù)記為an,則an= n2+n+1?。ㄓ煤琻的式子表示);
(3)第幾個(gè)圖形中的小黑點(diǎn)的個(gè)數(shù)為43個(gè)?
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