1. 观察下列等式,然后用你发现的规律解答下列问题.
第1个等式:$1-\frac{1}{3}=\frac{2}{1×3}$;
第2个等式:$\frac{1}{2}-\frac{1}{4}=\frac{2}{2×4}$;
第3个等式:$\frac{1}{3}-\frac{1}{5}=\frac{2}{3×5}$;
第4个等式:$\frac{1}{4}-\frac{1}{6}=\frac{2}{4×6}$;…
(1)请写出第7个等式
(2)请写出第n个等式
(3)计算:$\frac{1}{1×3}+\frac{1}{2×4}+\frac{1}{3×5}+…+\frac{1}{8×10}$。
第1个等式:$1-\frac{1}{3}=\frac{2}{1×3}$;
第2个等式:$\frac{1}{2}-\frac{1}{4}=\frac{2}{2×4}$;
第3个等式:$\frac{1}{3}-\frac{1}{5}=\frac{2}{3×5}$;
第4个等式:$\frac{1}{4}-\frac{1}{6}=\frac{2}{4×6}$;…
(1)请写出第7个等式
$\frac{1}{7}-\frac{1}{9}=\frac{2}{7×9}$
;(2)请写出第n个等式
$\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2}=\frac{2}{n(n+2)}$
;(3)计算:$\frac{1}{1×3}+\frac{1}{2×4}+\frac{1}{3×5}+…+\frac{1}{8×10}$。
答案:1.(1) $\frac{1}{7}-\frac{1}{9}=\frac{2}{7×9}$
(2) $\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2}=\frac{2}{n(n+2)}$
(3) 解:原式$=\frac{1}{2}(\frac{2}{1×3}+\frac{2}{2×4}+\frac{2}{3×5}+…+\frac{2}{8×10})$
$=\frac{1}{2}(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{3}-\frac{1}{5}+…+\frac{1}{8}-\frac{1}{10})$
$=\frac{1}{2}(1+\frac{1}{2}-\frac{1}{9}-\frac{1}{10})=\frac{1}{2}×\frac{58}{45}=\frac{29}{45}.$
(2) $\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2}=\frac{2}{n(n+2)}$
(3) 解:原式$=\frac{1}{2}(\frac{2}{1×3}+\frac{2}{2×4}+\frac{2}{3×5}+…+\frac{2}{8×10})$
$=\frac{1}{2}(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{3}-\frac{1}{5}+…+\frac{1}{8}-\frac{1}{10})$
$=\frac{1}{2}(1+\frac{1}{2}-\frac{1}{9}-\frac{1}{10})=\frac{1}{2}×\frac{58}{45}=\frac{29}{45}.$
解析:
【分析】
(1) 观察给出的前4个等式,可发现第k个等式的结构为:左边是$\frac{1}{k}$减去$\frac{1}{k+2}$,右边是$\frac{2}{k×(k+2)}$,求第7个等式时直接将k替换为7即可;
(2) 将上述规律中的序号k替换为n,即可得到第n个等式,可通过通分左边验证等式成立;
(3) 根据前面的规律可推导出$\frac{1}{n(n+2)}=\frac{1}{2}(\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2})$,将原式每一项按该式拆分后,提取$\frac{1}{2}$,中间的加减项会相互抵消,仅剩首尾几项,计算剩余项即可得到结果。
【解析】
(1) 按照规律,第7个等式中第一个分数分母为7,第二个分数分母为$7+2=9$,因此等式为:$\frac{1}{7}-\frac{1}{9}=\frac{2}{7×9}$;
(2) 第n个等式将序号替换为n,第二个分数分母为$n+2$,因此等式为:$\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2}=\frac{2}{n(n+2)}$(n为正整数);
(3) 计算$\frac{1}{1×3}+\frac{1}{2×4}+\frac{1}{3×5}+…+\frac{1}{8×10}$:
根据规律变形每一项:$\frac{1}{n(n+2)}=\frac{1}{2}×\frac{2}{n(n+2)}=\frac{1}{2}(\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2})$
原式$=\frac{1}{2}(\frac{2}{1×3}+\frac{2}{2×4}+\frac{2}{3×5}+…+\frac{2}{8×10})$
$=\frac{1}{2}(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{3}-\frac{1}{5}+…+\frac{1}{8}-\frac{1}{10})$
抵消中间项后剩余:$1、\frac{1}{2}、-\frac{1}{9}、-\frac{1}{10}$
$=\frac{1}{2}(1+\frac{1}{2}-\frac{1}{9}-\frac{1}{10})$
$=\frac{1}{2}×\frac{58}{45}$
$=\frac{29}{45}$
【答案】
(1) $\frac{1}{7}-\frac{1}{9}=\frac{2}{7×9}$
(2) $\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2}=\frac{2}{n(n+2)}$
(3) $\frac{29}{45}$
【知识点】
数式规律探究,裂项相消法,有理数混合运算
【点评】
本题是规律探究与简便运算结合的典型题目,需要先通过观察已知等式归纳出通用的拆项公式,再利用公式拆分算式中各项,通过抵消中间项简化运算,重点考查观察归纳能力和简便运算的技巧。
【难度系数】
0.6
(1) 观察给出的前4个等式,可发现第k个等式的结构为:左边是$\frac{1}{k}$减去$\frac{1}{k+2}$,右边是$\frac{2}{k×(k+2)}$,求第7个等式时直接将k替换为7即可;
(2) 将上述规律中的序号k替换为n,即可得到第n个等式,可通过通分左边验证等式成立;
(3) 根据前面的规律可推导出$\frac{1}{n(n+2)}=\frac{1}{2}(\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2})$,将原式每一项按该式拆分后,提取$\frac{1}{2}$,中间的加减项会相互抵消,仅剩首尾几项,计算剩余项即可得到结果。
【解析】
(1) 按照规律,第7个等式中第一个分数分母为7,第二个分数分母为$7+2=9$,因此等式为:$\frac{1}{7}-\frac{1}{9}=\frac{2}{7×9}$;
(2) 第n个等式将序号替换为n,第二个分数分母为$n+2$,因此等式为:$\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2}=\frac{2}{n(n+2)}$(n为正整数);
(3) 计算$\frac{1}{1×3}+\frac{1}{2×4}+\frac{1}{3×5}+…+\frac{1}{8×10}$:
根据规律变形每一项:$\frac{1}{n(n+2)}=\frac{1}{2}×\frac{2}{n(n+2)}=\frac{1}{2}(\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2})$
原式$=\frac{1}{2}(\frac{2}{1×3}+\frac{2}{2×4}+\frac{2}{3×5}+…+\frac{2}{8×10})$
$=\frac{1}{2}(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{3}-\frac{1}{5}+…+\frac{1}{8}-\frac{1}{10})$
抵消中间项后剩余:$1、\frac{1}{2}、-\frac{1}{9}、-\frac{1}{10}$
$=\frac{1}{2}(1+\frac{1}{2}-\frac{1}{9}-\frac{1}{10})$
$=\frac{1}{2}×\frac{58}{45}$
$=\frac{29}{45}$
【答案】
(1) $\frac{1}{7}-\frac{1}{9}=\frac{2}{7×9}$
(2) $\frac{1}{n}-\frac{1}{n+2}=\frac{2}{n(n+2)}$
(3) $\frac{29}{45}$
【知识点】
数式规律探究,裂项相消法,有理数混合运算
【点评】
本题是规律探究与简便运算结合的典型题目,需要先通过观察已知等式归纳出通用的拆项公式,再利用公式拆分算式中各项,通过抵消中间项简化运算,重点考查观察归纳能力和简便运算的技巧。
【难度系数】
0.6
2. 阅读下列材料,然后解答问题.
观察下列等式:$\frac{1}{1×2}=1-\frac{1}{2}$,$\frac{1}{2×3}=\frac{1}{2}-\frac{1}{3}$,$\frac{1}{3×4}=\frac{1}{3}-\frac{1}{4}$,…
将以上三个等式相加,得
$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}$
$=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}$
$=1-\frac{1}{4}$
$=\frac{3}{4}.$
(1)猜想并写出:$\frac{1}{n(n+1)}=$
(2)直接写出下列各式的结果.
①$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{2022×2023}=$
②$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{n(n+1)}=$
(3)探究并计算:$\frac{1}{2×4}+\frac{1}{4×6}+\frac{1}{6×8}+…+\frac{1}{2022×2024}.$
观察下列等式:$\frac{1}{1×2}=1-\frac{1}{2}$,$\frac{1}{2×3}=\frac{1}{2}-\frac{1}{3}$,$\frac{1}{3×4}=\frac{1}{3}-\frac{1}{4}$,…
将以上三个等式相加,得
$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}$
$=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}$
$=1-\frac{1}{4}$
$=\frac{3}{4}.$
(1)猜想并写出:$\frac{1}{n(n+1)}=$
$\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$
.(2)直接写出下列各式的结果.
①$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{2022×2023}=$
$\frac{2022}{2023}$
;②$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{n(n+1)}=$
$\frac{n}{n+1}$
.(3)探究并计算:$\frac{1}{2×4}+\frac{1}{4×6}+\frac{1}{6×8}+…+\frac{1}{2022×2024}.$
答案:2.(1) $\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$
(2)① $\frac{2022}{2023}$ ② $\frac{n}{n+1}$
(3) 解:$\frac{1}{2×4}+\frac{1}{4×6}+\frac{1}{6×8}+…+\frac{1}{2022×2024}$
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{4}-\frac{1}{6}+\frac{1}{6}-\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2022}-\frac{1}{2024})$
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{2024})$
$=\frac{1}{2}×\frac{1012-1}{2024}$
$=\frac{1011}{4048}.$
(2)① $\frac{2022}{2023}$ ② $\frac{n}{n+1}$
(3) 解:$\frac{1}{2×4}+\frac{1}{4×6}+\frac{1}{6×8}+…+\frac{1}{2022×2024}$
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{4}-\frac{1}{6}+\frac{1}{6}-\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2022}-\frac{1}{2024})$
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{2024})$
$=\frac{1}{2}×\frac{1012-1}{2024}$
$=\frac{1011}{4048}.$
解析:
【分析】
解题思路:首先观察给出的等式,总结裂项的基本规律解决第(1)问;再利用裂项后中间项相互抵消的特点,计算前n项和解决第(2)问;第(3)问中分母是差为2的两个偶数乘积,对比基础裂项形式,先提取系数调整为符合裂项相消的格式,再用同样的抵消方法计算即可。
步骤:1. 对比已知等式,直接归纳以$n(n+1)$为分母的裂项结果;2. 将连加算式的每一项按裂项公式拆分,消去中间互为相反数的项,仅保留首尾两项计算结果;3. 第(3)问先验证$\frac{1}{2k×(2k+2)}=\frac{1}{2}(\frac{1}{2k}-\frac{1}{2k+2})$,再拆分每一项、提公因式、消项计算。
【解析】
(1) 观察已知等式:$\frac{1}{1×2}=1-\frac{1}{2}$,$\frac{1}{2×3}=\frac{1}{2}-\frac{1}{3}$,$\frac{1}{3×4}=\frac{1}{3}-\frac{1}{4}$,可以发现规律:分母为相邻两个正整数的乘积、分子为1的分数,可以拆成较小数的倒数减去较大数的倒数,因此$\frac{1}{n(n+1)}=\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$。
(2) ① 按裂项公式拆分每一项:
$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{2022×2023}$
$=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+…+\frac{1}{2022}-\frac{1}{2023}$
中间的$-\frac{1}{2}$与$+\frac{1}{2}$、$-\frac{1}{3}$与$+\frac{1}{3}$……$-\frac{1}{2022}$与$+\frac{1}{2022}$全部抵消,仅剩首尾两项:
$=1-\frac{1}{2023}=\frac{2022}{2023}$
② 同理,推广到n项的情况:
$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{n(n+1)}$
$=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+…+\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$
$=1-\frac{1}{n+1}=\frac{n}{n+1}$
(3) 观察算式中每一项的分母是差为2的偶数乘积,先调整裂项形式:
因为$\frac{1}{2×4}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{4})$,$\frac{1}{4×6}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{4}-\frac{1}{6})$,以此类推,$\frac{1}{2k×(2k+2)}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2k}-\frac{1}{2k+2})$,因此:
$\frac{1}{2×4}+\frac{1}{4×6}+\frac{1}{6×8}+…+\frac{1}{2022×2024}$
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{4}-\frac{1}{6}+\frac{1}{6}-\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2022}-\frac{1}{2024})$
中间项抵消后仅剩首尾两项:
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{2024})$
通分计算括号内的部分:$\frac{1}{2}-\frac{1}{2024}=\frac{1012}{2024}-\frac{1}{2024}=\frac{1011}{2024}$
再计算乘法:$\frac{1}{2}×\frac{1011}{2024}=\frac{1011}{4048}$
【答案】
(1) $\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$
(2) ① $\frac{2022}{2023}$;② $\frac{n}{n+1}$
(3) $\frac{1011}{4048}$
【知识点】
裂项相消法,规律探究,分数运算
【点评】
本题核心是通过观察已知等式总结裂项规律,重点掌握裂项后中间项相互抵消的巧算技巧,对于分母差不为1的裂项,要注意调整提取对应的系数,避免漏乘系数导致计算错误。
【难度系数】
0.7
解题思路:首先观察给出的等式,总结裂项的基本规律解决第(1)问;再利用裂项后中间项相互抵消的特点,计算前n项和解决第(2)问;第(3)问中分母是差为2的两个偶数乘积,对比基础裂项形式,先提取系数调整为符合裂项相消的格式,再用同样的抵消方法计算即可。
步骤:1. 对比已知等式,直接归纳以$n(n+1)$为分母的裂项结果;2. 将连加算式的每一项按裂项公式拆分,消去中间互为相反数的项,仅保留首尾两项计算结果;3. 第(3)问先验证$\frac{1}{2k×(2k+2)}=\frac{1}{2}(\frac{1}{2k}-\frac{1}{2k+2})$,再拆分每一项、提公因式、消项计算。
【解析】
(1) 观察已知等式:$\frac{1}{1×2}=1-\frac{1}{2}$,$\frac{1}{2×3}=\frac{1}{2}-\frac{1}{3}$,$\frac{1}{3×4}=\frac{1}{3}-\frac{1}{4}$,可以发现规律:分母为相邻两个正整数的乘积、分子为1的分数,可以拆成较小数的倒数减去较大数的倒数,因此$\frac{1}{n(n+1)}=\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$。
(2) ① 按裂项公式拆分每一项:
$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{2022×2023}$
$=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+…+\frac{1}{2022}-\frac{1}{2023}$
中间的$-\frac{1}{2}$与$+\frac{1}{2}$、$-\frac{1}{3}$与$+\frac{1}{3}$……$-\frac{1}{2022}$与$+\frac{1}{2022}$全部抵消,仅剩首尾两项:
$=1-\frac{1}{2023}=\frac{2022}{2023}$
② 同理,推广到n项的情况:
$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{n(n+1)}$
$=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+…+\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$
$=1-\frac{1}{n+1}=\frac{n}{n+1}$
(3) 观察算式中每一项的分母是差为2的偶数乘积,先调整裂项形式:
因为$\frac{1}{2×4}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{4})$,$\frac{1}{4×6}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{4}-\frac{1}{6})$,以此类推,$\frac{1}{2k×(2k+2)}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2k}-\frac{1}{2k+2})$,因此:
$\frac{1}{2×4}+\frac{1}{4×6}+\frac{1}{6×8}+…+\frac{1}{2022×2024}$
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{4}+\frac{1}{4}-\frac{1}{6}+\frac{1}{6}-\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2022}-\frac{1}{2024})$
中间项抵消后仅剩首尾两项:
$=\frac{1}{2}×(\frac{1}{2}-\frac{1}{2024})$
通分计算括号内的部分:$\frac{1}{2}-\frac{1}{2024}=\frac{1012}{2024}-\frac{1}{2024}=\frac{1011}{2024}$
再计算乘法:$\frac{1}{2}×\frac{1011}{2024}=\frac{1011}{4048}$
【答案】
(1) $\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}$
(2) ① $\frac{2022}{2023}$;② $\frac{n}{n+1}$
(3) $\frac{1011}{4048}$
【知识点】
裂项相消法,规律探究,分数运算
【点评】
本题核心是通过观察已知等式总结裂项规律,重点掌握裂项后中间项相互抵消的巧算技巧,对于分母差不为1的裂项,要注意调整提取对应的系数,避免漏乘系数导致计算错误。
【难度系数】
0.7