小学数学奥数基础教程(五年级)高斯求和
-
肖老师讲奥数
(
五年
级
基础教程
)-
高斯求和
德国著名数学家高斯幼年时代聪明过人,
上学时,
有一天老师出了一道题让同学们
计算:
1
+
p>
2
+
3
+
4
+…+
99
+
100
=?
老师出完题后,全班同学都在埋头计算,小高斯却很快算出答
案等于
5050
。高斯
为什么算得又快
又准呢?原来小高斯通过细心观察发现:
1
+
100
=
2
+
99<
/p>
=
3
+
98
p>
=…=
49
+
52
=
50
+
51
。
p>
1
~
100
正好可
以分成这样的
50
对数,每对数的和都相等。于是,小高斯把这
道题
巧算为
(
1+100
)×
100
÷
2
=
5050
。
小高斯使用的这种求和方法,真是
聪明极了,简单快捷,并且广泛地适用于“等差
数列”的求和问题。
若干个数排成一列称为
p>
数列
,数列中的每一个数称为一项,其中第一项称为
首项
,
最后一项称为
末项
p>
。
后项与前项之差都相等的数列称为
等差数
列
,
后项与前项之差称为
公差
。例如:
(
1
)
1
,
2
,
3
,
4
,
5
,…,
100
;
(
2
p>
)
1
,
3
,
5
,
7
,
9
,…,
99
;
(
3
)
8
,
15
,
22
,
29
,
36
,…,
71
。
其中(
1
)是首项为
1
,末项为
100
,公差为
1
的等差数列
;(
2
)是首项为
1
< br>,末
项为
99
,公差为
2
的等差数列;(
3
)
是首项为
8
,末项为
71
,公差为
7
的等差数列。
由高斯的巧算方法,得到
等差数列的求和公式
:
和
=
(首项
+
末项)×项数÷
2
。
例
1.
1
+
2
+
3
+…+
1999
=?
分析与解
:这串加数
1
,
2
,
3
,…,
1999
是等差数列,首项是
1
< br>,末项是
1999
,共有
199
9
个数。由等差数列求和公式可得
原式
=
(<
/p>
1
+
1999
)
×
1999
÷
2
=
1999000
。
注意:
利
用等差数列求和公式之前,
一定要判断题目中的各个加数是否构成等差数
列。
例
2.
11
+
12
+
13
+…+
31
=?
分析与解
:这串加数
11
,
12
,
13
,…,
31
是等差数列,首项是
11
,末项是
31
,共有
31-11
+
1
=
21
(项)。
原式
=<
/p>
(
11+31
)×
21
÷
2=441
。
在利用等差数列求和公
式时,
有时项数并不是一目了然的,
这时就需要先求出项数。<
/p>
根据首项、末项、公差的关系,可以得到
项数
=
(末项
-
首项)÷公差
+1
,
末项
=
首项
+
公差×(项数
-1
)
。<
/p>
例
3.
3<
/p>
+
7
+
11
p>
+…+
99
=?
分析与解
:
3
,
7
,
11
,
…,
99
是公差为
4
< br>的等差数列,
项数
=
(
99
-
3
)÷
4
+
1
=
25
,
原式
=
(
3
+
99
)×
25
÷
2
=
1275
< br>。
例
4.
< br>求首项是
25
,公差是
3
的等差数列的前
40
项的和。
解
:末项
=25
+
3
×(
40-1
)=
142
,
和
=
p>
(
25
+
142<
/p>
)×
40
÷
2<
/p>
=
3340
。
利用等差数列求和公式及求项数和
末项的公式,
可以解决各种与等差数列求和有关
的问题。
例
5.
在下图中
,每个最小的等边三角形的面积是
12
厘米
2
,边长是
1
根火柴棍。问:
p>
(
1
)最大三角形的面积是多少平方厘米?
(
2
)整个图形由多少根火柴棍摆成?
分析:
最大三角形共有
8
层,从上往下摆时,
每层的小三角形数目及所用火柴数目
如下表:
由上表
看出,各层的小三角形数成等差数列,各层的火柴数也成等差数列。
< br>解
:(
1
)最大三角形面积为<
/p>
(
1
+
3
+
5
+…+
15
)×
12
=[(<
/p>
1
+
15
)×<
/p>
8
÷
2
]×
p>
12
=
p>
768
(厘米
2
)
。
(<
/p>
2
)火柴棍的数目为
3
+
p>
6
+
9+
…
+24
=(<
/p>
3
+
24
)×<
/p>
8
÷
2=108
(根)。
答:最大三角形的面积是
768
厘米
2
,整个图形由
108
根火柴摆成。<
/p>
例
6.
盒子
里放有三只乒乓球,一位魔术师第一次从盒子里拿出一只球,将它变成
3
只
球后放回盒子里;第二次又从盒子里拿出二只球,将每只球各变成
3
只球后放回盒子
里……第十次从盒子里拿出十只
球,
将每只球各变成
3
只球后放回到盒
子里。
这时盒子
里共有多少只乒乓球?
分析与解
:一只球变成
3
只球,实际上多了
2
只球。第一次多了
2
只球,第二次多了
2
×<
/p>
2
只球……第十次多了
2
×
10
只球。因此拿了十次后,多了
< br>
2
×
1
+
2
×
2
+…+
2
×
10
=
2
×(
1
+<
/p>
2
+…+
10
)
=
p>
2
×
55
=
110
(只)。
加上原有的
3
只球,盒子里共有球
110
+
3
p>
=
113
(只)。
综合列式为:(
< br>3-1
)×(
1
+
2
+…+
10
)+
3
=
2
×[(
1
+
10
)×
10
÷
2
]+
3
=
113
(只)。
举一反三★巩固练习