初中数学竞赛中的求和技巧

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  在初中的数学竞赛中,常见一类关于代数式求和的问题,求解此类问题时,常常需要一定的技巧方法,哪些方法最为常见呢?一般地,主要有两种方法:倒序求和法与裂项相消法,下面我们用几个例题与大家一起探讨学习这两种求和方法.
  1. 倒序求和法
  如果所求和式具有到首尾距离相等的两项之和有其共性,那么常可考虑选用倒序求和的方法. 解题时应该先观察式子的结构特征,寻找式子部分结构所具有的共同点,一般情况下我们要研究式子的通项公式,由通项公式的性质确定解题方法.
  例1 计算: ++ … ++ … + .
  分析 首先观察式子的结构,研究式子的通项,进而根据通项的特征选择适用的求和方法.
  解 ∵+== 2,即到中间距离相等的两项之和为2,共有49.5组,∴原式 = 49.5 × 2 = 99.
  例2 已知f(x) = ,求下式的值:f() + f() + … + f() + f(1) + f(0) + f(1) + f(2) + … + f(2010) + f(2011)
  分析 式子的结构有到中间距离相等的项的自变量互为倒数,考虑研究f() + f(x)的值.
  解 ∵ f() + f(x) =+= 1,即到中间距离相等的两项之和为1,共有2011.5组,∴原式 = 2011.5 × 1 = 2011.5 .
  例3 已知f(x) + f(1 - x) = 2,求下式的值:f(2010) + f(2009) + … + f(2) + f(1) + f(0) + f(-1) + f(-2) + … + f(-2009).
  分析 式子的结构特征为:当自变量之和为1,则函数值之和为2,所以考虑把自变量之和为1的两个数相加,得到相应的函数值.
  解 ∵ f(x) + f(1 - x)=2,
  ∴f(2010) + f(-2009) = 2,f(2009) + f(-2008) = 2,…,f(2) + f(-1) = 2,f(1) + f(0) = 2,这样的数共有2010组,∴原式 = 2010 × 2 = 4020.
  2. 裂项相消法
  如果所求和式中的项具有的结构,解题时,我们可以把化为()( - ),从而实现裂项相消,因此求解此类问题,我们常常可以考虑采用选用裂项相消的方法. 这是一类具有典型结构的求和方法,解题时一定要注意观察结构.
  例4 方程 +++=- 的解为__________.
  分析 注意到方程左边每个分式的分母中两个一次因式的差均为常数3,故可考虑把一个分式拆成两个分式之差的形式,用拆项相消进行化简.
  解 左边 = ( - ) + ( - ) +
  ( - ) + ( - ) = ( - ),∴( - ) =- ,∴ x = -3.
  例5 A = 48×( ++ … + ),則与A最接近的正整数是__________.
  分析 先研究式子的通项,即,发现可以进行裂项相消,从而进行化简求值.
  解 ∵== ( - ),
  ∴ A = 48 × [ × ( - ) + ×( - ) +× ( - ) + … +× ( - ) +× ( - )]
  ∴ A = 24 × ( ++ … -- ) = 20 -- ,所以与A最接近的正整数是20.
  例6 设直线nx + (n + 1)y = (n为自然数)与两坐标轴围成的三角形面积为Sn(n = 1,2,3,…,2011),则S1 + S2 + … + S2011的值为__________.
  分析 先求解直线与两坐标轴的交点,再求解三角形的面积Sn,根据Sn的特征选择裂项相消化简求值.
  解 直线nx + (n + 1)y = 与两坐标轴的交点分别为(,0),(0,),所以围成的三角形面积为,Sn =• ==- ,
  ∴ S1 + S2 + … + S2011 = (1 - ) + ( - ) + ( - )+ … + ( - ) = .
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