小学奥数之裂项法(一)
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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
111
,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,
3412
把这个例题推广到一般情况,就
有一个很有用的等式:
11n1n
nn1n(n1)n(n1)
n1n1
n(n1)n(n1)
111
即
nn1n(n1)
111
或
n(n1)nn1
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:
1111
……
198519861986198719
87198819941995
111
19951996199619971997
分析与解答:
111
19856
111
19867
111
19878
……
111
19945
1
11
19956
111
19967
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。
11111
…
19851986198619871987198819951996199
61997
1
1997
1
111111111
……
686
111
5
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:
公式的变式
1111
…
112123123…100
12
12…nn(n1)
当
n
分别取1,2,3,……,100时,就有
12
112
12
1223
12
12334
12
123445
12
12…100100101
1111
…
1121
23
12…100
22222
…
1223349
9100100101
11111
2(…)
<
br>12233499100100101
111111111
2(1
…)
2233499100100101
1
2(1)
1
01
100
2
101
200
101
99
1
101
例3. 设符号(
)、<
>代表不同的自然数,问算式
111
中这两个
6()
2
符号所代表的数的数的积是多少?
111111
就变成<
br>
,与前
6()6()
111
111
面提到的等式
相联系,便可找到一组解,即
6742
nn1n(n1)
分析与解:减法是加法的逆运算,
另外一种方法
设
n、x、y
都是自然数,且
xy
,当<
br>得算式
111
时,利用上面的变加为减的想法,
nxy
x
n1
。
nxy
1
这里是个单位分数,所以
x
n
一定大于零,假定
xnt0
,则
xnt
,代
y
n
2
t1
n
。
,即
y
入上式得
t
n(nt)y
22
又因为
y
是自然数
,所以
t
一定能整除
n
,即
t
是
n
的约数
,有
n
个
t
就有
n
个
y
,
111
这一来我们便得到一个比
更广泛的等式,即当
xnt
,
nn1n(n1)
n
2
111
yn
,
t
是
n
2
的约数时,一定有
,即
t
nxy
11t
nnt
n(nt)
n
2
111
n
,
t
是
n<
br>2
的约数时,一定有
,这里 上面指出当
xnt
,
y
t
nxy
n6,n
2
36
,36共有
1,2,3,4,6,9,12,18,36九个约数。
当
t1
时,
x7
,
y42
当
t2
时,
x8
,
y24
当
t3
时,
x9
,
y18
当
t4
时,
x10
,
y15
当
t6
时,
x12
,
y10
当
t9
时,
x15
,
y10
当
t12
时,
x18
,
y9
当
t18
时,
x24
,
y8
当
t36
时,
x42
,
y7
故(
)和< >所代表的两数和分别为49,32,27,25。
【模拟试题】(答题时间:20分钟)
二.尝试体验:
1. 计算:
11111
…
122334989999100
111
2. 计算:
36120
3
3. 已知
x、y
是互不相等的自然数,当
1
11
时,求
xy
。
18xy
【试题答案】
1. 计算:
11111
…
12233498
9999100
111111111
1…
2233498
9999100
1
1
100
99
100
111
2.
计算:
36120
22222222222222
612210240
111111111
2(
233445566778899101011
11111
)
11121213131414151516
112()
216
1
1
8
7
8
111
时,求
xy
。 3.
已知
x、y
是互不相等的自然数,当
18xy
xy
的值为:75,81,96,121,147,200,361。
11111
因为18的约数有1,2,3,6,9,18,共6个,所以有
1818(11)3636
11211
1818(12)5427
542781
11311
1818(13)7224
72
2496
11611
1818(16)12621
21126147
4
119
18
11
18(19)
<
br>180
20
20180200
111811
18
18(1
18)
19
342
19342361
1218
3
18(23)
1
45
1
30
304575
1291
18
18(29)
99
1
22
2299
121
还有别的解法。
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