数列规律的探索是中考命题的热点,其探索目标就是寻找答案数an与序号n之间的关系,当这种关系一时难于发现时,只需要将已知的答案数an加、减、乘、除一个适当的数,所寻找的规律便可跃然纸上,自然出现.
一、加上一个数
例1(2021·黑龙江绥化)下面各图形是由大小相同的三角形摆放而成的,图①中有1个三角形,图②中有5个三角形,图③中有11个三角形,图④中有19个三角形…,依此规律,则第n个图形中三角形个数是_______.
【解析】前四个图形的答案数分别是:1,5,11,19,
把它们都加上1,得:
2,6,12,20,
这些数都是连续两个整数的积,容易发现第n个数是n(n 1),
再把结果减去1即可得:第n个图形中三角形个数是n(n 1)-1.
例2(2021·广西玉林)观察下列树枝分杈的规律图,若第n个图树枝数用Yn表示,则Y9-Y4=( )
A.15×24 B.31×24
C.33×24 D.63×24
【解析】观察前几个图形中的树枝数:1,3,7,15,…,
先把它们加上1,得:2,4,8,16,…
容易发现这些数都是2为底的幂,
即:2=21,4=22,8=23,16=24,…
所以第n个数是2n,
因此,Yn=2n-1,
所以Y9-Y4=(29-1)-(24-1)
=29-24=(25-1)×24=31×24,
故选B.
例3(2021·湖北)根据图中数字的规律,若第n个图中的q=143,则p的值为( )
A.100 B.121
C.144 D.169
【解析】观察图中p,q,n之间的关系,容易发现:p=n2,接下来观察q与n的关系,即观察3,8,15,…这些数的规律,
先把每个数加上1,得:4,9,16,…,
容易发现这些数都是完全平方数,即:
4=(1 1)2,9=(2 1)2,16=(3 1)2,…,
所以第n个数是(n 1)2,再减去1就是图中q的结果,
即图中q=(n 1)2-1,
经探索容易发现:当n=11时,
q=(n 1)2-1=143,
所以p=n2=112=121,故选B.
二、减去一个数
例4(2021·内蒙古鄂尔多斯)将一些相同的“〇”按如图所示的规律依次摆放,观察每个“龟图”的“〇”的个数,则第30个“龟图”中有___________个“〇”.
【解析】前4个图形中“〇”的个数分别是:5,7,11,17,
把它们都减去5,得:0,2,6,12,
容易发现这些都是连续两个整数的积,第n个数是:n(n-1),
再把结果加上5,即可得第n个“龟图”中有“〇”的个数为
n(n-1) 5,.
当n=30时,
n(n-1) 5=30×29 5=875,
即第30个“龟图”中有875个“〇”.
例5 已知一列数:6,7,10,15,22,31,42,…,问:2022在这列数中吗?如果在,请指出是第几个数?如果不存在,请指出在这列数中与2022最接近的数是第几个?它是多少?
【解析】先把每个数减去6,得:
0,1,4,9,16,25,36,…
容易发现这些数都是完全平方数,第n个数是(n-1)2,
所以这列数的第n个数是(n-1)2 6,
当n=45时,(n-1)2 6=1942<2022,
当n=46时,(n-1)2 6=2031>2022,
所以2022不在这列数中,在这列数中与2022最接近的是第46个数,它是2031..
三、乘以一个数
例6(2021·湖北荆门)如图,将正整数按此规律排列成数表,则2021是表中第____行第________列.
【
解析】先观察第n行第n列的数,前几个是:
1,3,6,10,15,
把它们乘以2,得:
2,6,12,20,30,
容易发现这些数是两个连续整数的积,
第n个数是:n(n 1),
再把结果除以2,
即可得数表中第n行第n列的数是(n 1)n/2,
当n=63时,
n(n 1)=2016,所以第63行第63列的数是2016,
所以第64行第1列的数是2017,第2列的数是2018,…第5列的数是2021,
所以2021在第64行第5列.
例7(2021·湖南湘西土家族苗族自治州)古希腊数学家把1,3,6,10,15,21,…这样的数叫做三角形数,因为它的规律性可以用如图表示.根据图形,若把第一个图形表示的三角形数记为a1=1,第二个图形表示的三角形数记为a2=3,…,则第n个图形表示的三角形数an=___________.(用含n的式子表达)
【解析】观察a1,a2,a3,a4这列数:1,3,6,10,
把它们乘以2,得:2,6,12,20,
容易发现:第n个数是:n(n 1),
再把结果除以2即可得:an=(n 1)n/2.
例8 观察数列:2,8,20,40,70,112…,按此规律,第10个数是______.
【解析】2=1×2,8=2×4,20=4×5,40=4×5×2,112=5×2×7,112=2×7×8,…
可以发现,这些数如果再都乘以3,每个数都可以化为三个连续整数的积,
因此,把这些数乘以3,得:
1×2×3,2×3×4,3×4×5,4×5×6,5×6×7,…
第n个数是n(n 1)(n 2),
所以原数列的第n个数是n(n 1)(n 2)/3,
当n=10时,第10个数是440.
四、除以一个数
例9(2021·湖南常德)如图中的三个图形都是边长为1的小正方形组成的网格,其中第一个图形有1×1个正方形,所有线段的和为4,第二个图形有2×2个小正方形,所有线段的和为12,第三个图形有3×3个小正方形,所有线段的和为24,按此规律,则第n个网格所有线段的和为____________.(用含n的代数式表示)
【解析】观察前三个图形的答案数:4,12,24,
把它们除以2,得:2,6,12,
容易发现:第n个数是n(n 1),
再把结果乘以2即可得:第n个网格所有线段的和为2n(n 1).
五、先加减一个数,再乘除一个数
例10(2021·湖北)将从1开始的连续奇数按如图所示的规律排列,例如,位于第4行第3列的数为27,则位于第32行第13列的数是( )
A.2025 B.2023 C.2021 D.2019
【解析】通过观察可以发现第1行各列中的数或第1列各行中的数,这些数一会儿增加的多,一会儿增加的少,毫无规律可循,观察第n行第n列的数:1,5,13,25,…,
先减去1,得:0,4,12,24,…,再除以2,得:
0,2,6,12,…,
至此容易发现:第n个数是n(n-1),
所以数表中第n行第n列的数是2n(n-1) 1,
经探索,第32行第32列的数为:
2×32×(32-1) 1=1985,
根据数表的排列规律,第偶数行从右往左的数据每退1就增加2,
所以第32行第13列的数据为:
1985 2×(32-13)=2023,故选:B.
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