由一个小故事引出的整式运算技巧

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  相传德国数学家高斯在少年时,老师让同学们求“1+2+3+ …+100”的和,他并没有像其他同学一样急于把数字依次逐个相加,而是观察了题目一会后,就直接得出了答案:5050.老师非常吃惊,问小高斯是怎样算的.小高斯答道:“我找到一个迅速求解的办法,就是把整个算式再倒过来写一遍,然后把两式的对应数字相加,就会有1+100=101, 2+99=101, 3+98=101,… ,100+1=101. 这样,就有100个101相加,也就是101× 100,因为原算式被计算了两次,所以和为101× 50=5050.”
  这种巧妙的求和法,实际是反序相加再求和. 大家虽然对这个故事耳熟能详,但常常忽视了这种方法在计算时的应用.下面举例说明,运用反序求和法的巧妙与简捷.
  一、直接应用
  例1 计算1+5+9+13+17+21+ …+2009+2013.
  解:设S=1+5+9+13+17+21+ …+2009+2013.①
  将等式①右边的代数式倒序书写,得到S=2013+2009+2005+…+9+5+1.②
  ①+②,得2S=2014×504,
  所以S=1007×504=507528.
  二、整体应用
  例2 计算:a+(a+b)+(a+2b)+(a+3b)+…+(a+2011b).
  解:设S=a+(a+b)+(a+2b)+(a+3b)+…+(a+2011b).①
  反序变为S=(a+2011b)+(a+2010b)+(a+2009b)+…+a.②
  ①+②,得2S=(2a+2011b)×2012.
  所以S=(2a+2011b)×1006=2012a+2023066b.
  三、综合应用
  反序相加后,各项值相同,因而能快速得出答案.有时,也可经过几次反序相加,再求出结果.
  我们再回头看看这些复杂的计算题,因为有了“反序”这种方法,计算显得特别简单;反之,不用“反序”法,求和会非常困难. 而这种看似“简单”的方法其实来自我们早就熟悉的数学故事,只不过同学们忽略了对方法的提炼. 这也启示我们,在平时的生活中,要善于发现蕴含有数学思想、数学方法的素材;同时,在学习过程中,遇到不易解决的问题时,我们要象高斯一样,从多角度去想一想,或许也能找到一种奇妙的方法,使问题得以创造性地解决.
  下面有一道中考题,同学们试试看.
  (2012年湖北省黄石市中考题)“数学王子”高斯从小就善于观察和思考.在他读小学时就能在课堂上快速地计算出1+2+3+…+98+99+100=5050,今天我们可以将高斯的做法归纳如下:
  令 S=1+2+3+…+98+99+100, ①
  S=100+99+98+…+3+2+1. ②
  ①+②有2S=(1+100)×100 ,解得S=5050.
  请类比以上做法,回答下列问题:
  若n为正整数,3+5+7+…+(2n+1)=168,则n= .
  参考答案:12.
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