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(2)当n是奇数时,我们把Sn=(1+n)3n÷2改写成Sn=[(1+n)÷2]3n,n是奇数,[(1+n)÷2]是奇数或偶数。
这就是说,当我们把一个自然数N分解成两个因数的积时,至少有一个因数是奇数,N才有可能写成若干个连续自然数的和。为了进一步发现规律,先从比较简单的情况入手。
(1)设N=536,取n=5,6就是5个连续自然数的中间数,5个连续自然数是4,5,6,7,8。
(2)设N=534,取n=5,4就是5个连续自然数的中间数,5个连续自然数是2,3,4,5,6。
(3)设N=533,取n=5,3就是5个连续自然数的中间数,5个连续自然数是1,2,3,4,5。
(4)设N=532,取n=5,2不可能成为5个连续自然数的中间数,无解。
一般地说,当N=pq,其中p、q都是自然数,并且p是奇数,p<2q时,N可以写成p个连续自然数的和,q是中间数,最小的自然数是q-(p-1)÷2,最大的自然数是q+(p-1)÷2。
对于上面的(4),N=532,把它改写成N=(5÷2)3(232),取n=232=4,5÷2是中间两个自然数的平均数,中间的两个数是5÷2-0.5=2和5÷2+0.5=3,4个连续自然数是1,2,3,4。
一般地说,当N=pq,其中p、q都是自然数,并且p是奇数,p>2q时,N可以写成2q个连续自然数的和,p÷2的结果是中间两个数的平均数,中间两个数是p÷2-0.5和p÷2+0.5,最小的自然数是(p-1)÷2-(q-1),最大的自然数是(p+1)÷2+(q-1)。
在实际应用中,当所求连续自然数的个数不多时,可以先写出中间数,再根据自然数的个数向两边续写,不必先求出最小数和最大数。 例1 把64写成若干个连续自然数的和。
解:64=26,不含有除了1以外的奇数因数,无解。 例2 把35写成若干个连续自然数的和。
解:(1)35=537,并且5<237,所以35可以写成5个连续自然数的和,中间数是7,最小的自然数是7-(5-1)÷2=5,最大的自然数是7+(5-1)÷2=9,这5个连续自然数是5,6,7,8,9。
(2)35=735,并且7<235,所以35可以写成7个连续自然数的和,中间数是5,最小的自然数是5-(7-1)÷2=2,最大的自然数是5+(7-1)÷2=8,这7个连续自然数是2,3,4,5,6,7,8。
例3 把92写成若干个连续自然数的和。
解:92=4323,并且23>234,所以92可以写成234=8个连续自然数的和,中间两个数是23÷2-0.5=11和23÷2+0.5=12,最小的自然数是(23-1)÷2-4+1=8,最大
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的自然数是(23+1)÷2+4-1=15,这8个连续自然数是8,9,10,11,12,13,14,15。 例4 把108写成若干个连续自然数的和。
解:(1)108=3336,并且3<2336,可以写成3个连续自然数的和,中间数是36,这3个连续自然数是35,36,37。
(2)108=4327,并且27>234,108可以写成234=8个连续自然数的和,最小的自然数是(27-1)÷2-4+1=10,最大的自然数是(27+1)÷2+4-1=17,这8个连续自然数是10,11,12,13,14,15,16,17。
(3)108=9312,并且9<2312,所以108可以写成9个连续自然数的和,最小的自然数是12-(9-1)÷2=8,最大的自然数是12+(9-1)÷2=16,这9个连续自然数是8,9,10,11,12,13,14,15,16。
例5 某个自然数,可以表示成9个连续自然数的和,也可以表示成10个连续自然数的和,还可以表示成11个连续自然数的和。那么符合以上条件的最小的自然数是多少?(2005年小学数学奥林匹克决赛试题)
解:试算发现,奇数个连续自然数的和,能被自然数的个数整除;偶数个连续自然数的和能被自然数的个数的一半整除。题中连续自然数的个数分别是9、10、11,所以,这些连续自然数的和应该同时能被9、11和10的一半5整除,因此,符合条件的最小的自然数是9、11和5的最小公倍数931135=495。
495=9355,9个连续自然数是:51、52、53、54、55、56、57、58、59; 495=5399,10个连续自然数是:45、46、47、48、49、50、51、52、53、54; 495=11345,11个连续自然数是:40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50。
例6 有许多连续自然数的和是1000,那么符合条件的自然数最多有多少个? 解:把1000分解成两个最接近的因数的积,1000=25340,因为25是奇数,所以,可以把40看作25个连续自然数的中间数,这25个自然数中最小的是40-(25-1)÷2=28,最大的是40+(25-1)÷2=52,这25个自然数是28,29,30,??,52。因此,符合条件的自然数最多有25个。
现在让我们从求连续自然数的和Sn,引申到求连续自然数的平方和S平方与立方和S立方。为了发现规律,取n=1,2,3,4,5。
(1)求连续自然数的立方和:S立方=13+23+33+?+n3。 n 1 2 3 4 5 Sn 1 1+2=3 1+2+3=6 1+2+3+4=10 1+2+3+4+5=15 S立方 1 1+8=9 1+8+27=36 1+8+27+64=100 1+8+27+64+125=225 观察发现:S立方=(Sn)2,即S立方=[n(n+1)÷2]2。 (2)求连续自然数的平方和:S=12+22+32+?+n2。 n 1 2 3 4 5 Math-y 18
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Sn 1 1+2=3 1+2+3=6 1+2+3+4=10 1+2+3+4+5=15 S平方 1 1+4=5 1+4+9=14 1+4+9+16=30 1+4+9+16+25=55 试算发现:S平方=Sn3(2n+1)÷3=n(n+1)(2n+1)÷6。 例7 计算 13+23+33+?+103=? 解:原式=[103(10+1)÷2]2=3025。
例8 计算 12+22+32+?+102=?
解:原式=103(10+1)3(2310+1)÷6=385。
练 习 八
1.把60写成若干个连续自然数的和,有哪些不同的方法?
2.某个自然数,可以表示成7个连续自然数的和,也可以表示成8个连续自然数的和,还可以表示成9个连续自然数的和。那么符合以上条件的最小的自然数是多少?
3.600最多可以写成多少个连续自然数的和?写出这些连续自然数。
4.把2002写成若干个连续自然数的和,有许多种方法。请至少写出其中的3种。
5.在一条直线上有10个点,以这些点为端点的线段有多少条?
6.从一个120°角的顶点,向角内引出10条射线,在这个图形中一共有多少个角? 7.一个长方形,连接邻边或对边上的两个点,作出10条线段,这些线段最多可以把长方形分成几部分?
8.一张10310的方格纸,方格的边长是1,在这张纸上一共有多少个正方形?这些正方形的总面积是多少?
9.计算 113+123+133+?+1003=?
10.计算 1+2+3+?+999+1000+999+?+3+2+1=?
11.从1到500这500个整数中,去掉所有的平方数,剩下的整数的和是多少?(2004年全国奥赛题)
第九讲 乘方与尾数
我们知道,535可以记作52,23232可以记作23。像这种求几个相同因数的积的运算叫做乘方。通常把52叫做5的二次方;23叫做2的三次方; 而167叫做16的七次方,表示7个16连乘。二次方又叫平方,三次方又叫立方。
一个自然数的末位(个位)数字,叫做这个自然数的尾数。事实上,我们已经有了不少应用尾数的知识解决问题的经验,只是不知道尾数这个名称罢了。比如,只要稍加思索,就能判断下面的计算结果是错误的:
(1)3967182+5784691=9751874。 (2)78096314523=1134188209。 (3)1253=1953126。
因为经验告诉我们:(1)中和的个位数应该是2+1=3;(2)中积的个位数应该是633=18的个位数8;(3)中立方数的个位数应该是53535=125的个位数5。 数学上,把上面的知识概括为:
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(1)两个数之和(或差)的尾数,等于这两个数的尾数之和(或差)的尾数; (2)两个数之积的尾数,等于这两个数的尾数之积的尾数。 关于尾数,还有许多其他的用途。 例1 求(1)132333?36789的尾数;
(2)1!+2!+3!+?+6789! 的尾数。
其中n!=132333?3(n-1)3n,表示从1开始的n个连续自然数的积,称为“n的阶乘”。
解:(1)当真必需求出这6789个因数的尾数的积,才能得到结果吗?当然不是,因为它的第2个因数2,与第5个因数5的乘积是10,而10的尾数是0,0再与任何数相乘,尾数都是0,所以这6789个因数的积的尾数是0。
(2)先计算n!的尾数: 1!=1,尾数是1; 2!=132=2,尾数是2; 3!=13233=6,尾数是6; 4!=1323334=24,尾数是4; 5!=132333435=120,尾数是0; 6!=5!36=12036,尾数也是0; ??
6789!=5!36373?36789,尾数必定还是0。
所以,原式得数的尾数等于1+2+6+4=13的尾数,是3。
例2 下面三个数中只有一个数是相邻两个自然数的积,这个数是多少? (1)17553 (2)46872 (3)78509
解:首先,让我们通过试算,看一看相邻两个自然数的积的尾数有什么特征。 尾数 132 2 233 6 334 2 435 0 536 0 637 2 738 6 839 2 930 0 031 0 原来相邻两个自然数的积的尾数只能是2、6、0,而不会是1,3,4,5,7,8,9。因此,符合要求的数是46872。
例3 下列各数中,哪一个数平方数? (1)19998 (2)2037 (3)17689 (4)1882
解:仍然用例2的思路,先通过试算,看一看平方数的尾数有什么特点。 尾数 131 1 232 4 333 9 434 6 535 5 636 6 737 9 838 4 939 1 030 0 Math-y
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