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小升初整数裂项精讲

小升初整数裂项精讲
提到裂项,大家首先想到的就是分数裂差和裂和(前两篇文章已讲过)。
我们把一个分数拆开,变成两个分数相加或者相减,利用中间项互相抵消,省去大量计算,属于分数裂项。
很多同学以为,裂项只属于分数。
其实还有一种裂项,专门用来处理一串整数乘法的求和,它就是 整数裂项。
 今天,我们一次性整数裂项讲清楚。
一、整数裂项的认识
1. 什么是整数裂项
整数裂项:若干个整数乘积相加,通过拆分改写,变成两组乘积相减,造出可以互相抵消的项,实现简便计算。
核心本质:把一个乘积算式,拆成两个乘积相减的形式
2、基础题型:相邻自然数乘积求和
例题1
1×2+2×3+3×4+……+n(n+1)
这是考试最常见的基础题型,它的公式推导是整数裂项的根基,后面的公差d不是1的等差数列乘积求和,解题思路也是一样的。下面我们来看一下具体推导过程:
结论:n(n+1)=1/3[n(n+1)(n+2)-(n-1)n(n-1)]
验证结论是否成立,把等号右边提取公因式n(n+1),
等号右边=1/3[n(n+1)(n+2-n+1)]
            =1/3[3n(n+1)]
整理后等号左右式子相等,结论成立。

    1×2+2×3+3×4+……+n(n+1)

=1/3×[1×2×3-0×1×2+2×3×4-1×2×3+……+n(n+1)(n+2))-

   (n-1)n(n+1)]

=1/3n(n+1)(n+2)

上面是相邻自然数乘积,公差是1,如果乘数之间差不是1,而是其他数,同样可以用上面的解题思路。

例题2  公差不是1的整数裂项

1×3+3×5+5×7+……+97×99

这个题目不是相邻数,公差不是1,不能直接套用,但是从公式的推导来看,公差为1时提出的公因数是1/3.是因为补充的后一项和前一项差(n+2)和(n-1)相差3,如果是公差是2,在补充的后一项(n+4)和前一项(n-2)会相差6,因此上面的题目提出的公因数就是1/6。

原式=1/6×(1×3×5-(-1)×1×3+3×5×7-1×3×5+5×7×9            -3×5×7+……+97×99×101-95×97×99)

       =1/6× (97×99×101-(-1)×1×3)

       =1/6×(969903+3)

       =161651

通过上面的题目,我们总结的规律公差不是1是,提出的公因数应该是1/3d,可以总结为:

    n( n+d)=1/3d[(n(n+d)(n+2d)-(n-d)n(n+d)]

例题3  三项连续乘积整数裂项(拓展)

       1×2×3+2×3×4+3×4×5+……+97×98×99

从例题1的公式推导可知,相邻两个自然数相乘,我们在前后各补充一个数列中的相邻数,构造出三个数乘积的差,因此提出的公因数是1/3。以此类推,三个连续数自然数相乘,就在前后各补充一个相邻数,构造出四个数乘积的差,对应提出的公因数是1/4。

    原式=1/4×(1×2×3×4-0×1×2×3+2×3×4×5-1×2×3×4+……+97×98×99×100-96×97×98×99)

        =1/4×97×98×99×100

        =23527350

如果遇到公差不为1 的三项乘积求和,推导思路和上面一致,只是提出的公因数会发生变化,可参考例2的推导过程,公因数为1/4d。

总结

整数裂项的核心,不是死记公式,因为题型在不断变化,要会灵活运用,抓住裂项的本质:两项相乘、三项相乘,都是通过前后补数,构造出乘积之差,利用抵消简化计算。

往期裂项系列:

分数裂差

分数裂和

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