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有理数的运算技巧和方法

2019-07-16江苏省扬州市田家炳实验中学

数学大世界 2019年15期
关键词:倒序裂项通项

江苏省扬州市田家炳实验中学 宋 扬

有理数及其运算是整个数与代数的基础,掌握一定的有理数运算技能很有必要。运算能力是运算技能与分析、推理能力的结合,要求我们既能正确地算出结果,又善于观察问题的结构特征,选择合理、简捷的运算路径,拓展解决问题的创造性思维空间。

有理数运算的常见技巧和方法有:利用运算律;恰当分组;以符(字母)代数;倒序相加;裂项相消;错位相减;分解相约;添置辅助数;巧用乘法公式;借助因式分解等等。运算技巧和特殊方法的精准使用,不仅能简化运算,减少计算量,减少出错,较快得到正确的结果,处理一些用常规方法不能解决的问题,还能扩大知识面,灵活运用所掌握的知识,开阔视野,增强能力。研究和把握较多的运算技巧和方法,有利于因材施教、分层教学和分步递进,对于开发智力、培养更多的创新型人才将会起到积极的作用。

一、整体设元,倒序相加

例1 求:1+2+3+…+n 的值。

解:设S=原式,从而有 S=n+(n-1)+(n-2)+…+1,

解:设S=原式,将每个括号内各项分别按倒序改写,

二、运用算律,合理分组

此即为例2 的模式,以下过程略去,运算结果为原式=1580。

例4 计算:1-2+4-6+8-10+…-998+1000。

解:原式=1+(-2+4)+(-6+8)+…(-998+1000)=1+2×(1000÷2÷2)=501。

例5 计算:1+2-3-4+5+6-7-8+…+2017+2018-2019-2020。

解:原式=(1+2-3-4)+(5+6-7-8)+…+(2017+2018-2019-2020)=(-4)×(2020÷4)=-2020。

三、剖析通项,裂项相消

此处对照一下例6与例7的通项公式,可以发现这两种模式(题型)之间的内在联系。另外,裂项相消技巧常用的通项公式还有:

解:设S=原式 ①

四、整体设元,错位相减

此题解法较多,如可以利用一维图形或二维图形帮助求解;也可以在算式的末尾添加两项:,从倒数第二项起,运用结合律,逐次向前演算。

例9 求1+3+32+33+…+32018的值。

解:设S=原式 ①

则3S=3+32+33+…+32018+32019②

②-①得2S=32019-1, ∴原式=。

五、部分设元,代数演算

六、巧添辅助数,激活乘法公式

例11 计算:(1+2)(1+22)(1+24)(1+28)×…×(1+22n)。

解:原 式=(2-1)(2+1)(22+1)(24+1)(28+1)…(22n+1)=(22-1)(22+1)(24+1)(28+1)…(22n+1)=(24-1)(24+1)(28+1)…(22n+1)=……=(22n-1)(22n+1)=(22n+1-1)。

七、借助因式分解,实现连贯约分

解:原式

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