学生基础性作业九年级数学人教版
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(1)发现问题
在探究的过程中,容易发现10是三角形前4行的点数和,但是遇到较大的点数时,不推荐“逐个”行数.
(2)提出问题
小明提出问题:300是前多少行的点数和?
(3)分析问题
同学们分别从数和形两个角度探究前n行的点数和
从数的角度看
通过具体的数字,想到了一种计算方法——倒序相加法.
例:求前10行的点数.
$S = 1 + 2 + 3 + \cdots + 10$①,
将①式倒排序:
$S = 10 + 9 + \cdots + 2 + 1$②,
①+②,即
$2S=(10 + 1)+(9 + 2)+\cdots+(10 + 1)$
$= 11×10 = 110$,
$\therefore S = 55$,
$\therefore$前10行点数和为55.
从形的角度看
利用图形的特征进行计算.如图(2),将一个正立的三角形点阵倒立,再与正立的原图形的三角形点阵拼成一个平行四边形点阵,原三角形阵点数和为平行四边形阵点数和的一半.
(4)解决问题
根据以上材料,类比“从数的角度看”的推理方法,请推导出前n行的点数和(用含n的代数式表示),并解决小明提出的问题.
(5)应用延伸
如果把三角形点阵的点数依次换为1,3,5,7,…,$2n - 1$,…(如图(3)),这个新的三角形点阵前n行的点数和能是600吗?请说明理由.
答案:(4)设前n行的点数和为$S$,则$S = 1 + 2 + 3 + \cdots + n$①,
倒序得$S = n + (n - 1) + \cdots + 2 + 1$②,
①+②,得$2S = (n + 1) + (n + 1) + \cdots + (n + 1) = n(n + 1)$,
$\therefore S = \frac{n(n + 1)}{2}$。
令$\frac{n(n + 1)}{2} = 300$,
$n^2 + n - 600 = 0$,
解得$n = \frac{-1 \pm \sqrt{1 + 2400}}{2} = \frac{-1 \pm \sqrt{2401}}{2} = \frac{-1 \pm 49}{2}$,
$n_1 = 24$,$n_2 = -25$(舍去)。
答:300是前24行的点数和。
(5)新的三角形点阵前n行的点数和为$1 + 3 + 5 + \cdots + (2n - 1)$,
设其和为$T$,则$T = 1 + 3 + 5 + \cdots + (2n - 1)$①,
倒序得$T = (2n - 1) + \cdots + 5 + 3 + 1$②,
①+②,得$2T = 2n + 2n + \cdots + 2n = 2n \cdot n$,
$\therefore T = n^2$。
令$n^2 = 600$,$n = \sqrt{600} = 10\sqrt{6} \approx 24.49$,不是整数,
$\therefore$不能是600。