《高斯求和》教案

温柔似野鬼°
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2021年02月27日 21:20
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-

2021年2月27日发(作者:日语作文)


第


2


讲



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


+


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


=


3


+


98


=…=


49


+< /p>


52


=


50


+< /p>


51


。





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< /p>


。





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


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


。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


)


1


,


3

< br>,


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


+< /p>


2


+


3


+…+< /p>


1999


=?



分析与解


:


这串加数


1


,


2


,


3

,


…,


1999


是等差数列,


首项是


1


,


末项是


1999


,


共有


1999


个数。


由等差数列求和公式可得




原式


=


(


1


+


1 999


)×


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


=


2 1


(项)。



原式

=


(


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。


根据首项、

< p>
末项、公差的关系,可以得到



项数


=


(末项


-


首项)÷公差< /p>


+1


,



末项< /p>


=


首项


+


公差× (项数


-1


)


。



例


3


3


+


7


+


11


+ …+


99


=?



分析与解


:


3


,

7


,


11


,…,

< br>99


是公差为


4


的等差数列,< /p>



项数


=


(


99


-


3


)÷


4


+


1


=


25


,



原式


=


(


3


+


99


)×


25


÷

< p>
2


=


1275


。



例


4


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


=


(


25


+


142


)×


40


÷


2


=


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


平方厘米,边长是


1< /p>


根火柴棍。问:(


1


)

< br>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。



解


:(


1


)最大三角形面积为




(< /p>


1


+


3


+


5


+…+


15


)×< /p>


12


=[(


1


+


15


)×


8


÷


2


]×


12


=


768


(平方厘米)。




2


)火柴棍的数目为





3


+


6


+


9+


…


+24


=(


3


+< /p>


24


)×


8


÷< /p>


2=108


(根)。


< br>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 。



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


×


2


只球……


第十次多了


2


×


10

< br>只球。因此拿了十次后,多了




2


×


1


+


2


×


2


+…+


2


×


10


=


2


×(


1


+


2< /p>


+…+


10


)



=


2


×


55< /p>


=


110


(只)。





加上原有的

< br>3


只球,盒子里共有球


110


+


3


=


113


( 只)。





综合列式为:



(

3-1


)×(


1


+


2


+…+


10


)+

< p>
3


=


2


×[(


1


+


10


)×


10


÷


2


]+


3


=


113


(只)。< /p>




练习




1.


计算下列各题:



(


1


)


2

+


4


+


6


+…+


200


;


(


2


)


17


+


19


+


21


+…+


39


;


(


3


)


5


+


8


+


11


+


14


+…+


50


;



(


4


)


3


+


10


+< /p>


17


+


24


+… +


101


。





2.


求首项是


5


,末项是


93


,公差是

< p>
4


的等差数列的和。





3.


求首项是


13


,公差是


5


的等差数列的前


30


项的和。





4.


时钟在每个整点敲打,敲打的次 数等于该钟点数,每半点钟也敲一下。问:时钟一昼夜


敲打多少次?




5.


求


100


以内除以


3


余


2


的所有数的和。



6.


在所有的两位数中,十位数比个位数大的数共有多少个?


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