专题05 整式中的两种规律探索问题-初中数学7年级上册同步压轴题（教师版含解析）

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专题05 整式中的两种规律探索问题 类型一、数字类规律探索例.观察：(x﹣1)(x+1)＝x2﹣1，(x﹣1)(x2+x+1)＝x3﹣1，(x﹣1)(x3+x2+x+1)＝x4﹣1，据此规律，当(x﹣1)(x5+x4+x3+x2+x+1)＝0时，代数式x2019﹣1的值为 _____．【答案】0或﹣2【详解】解：根据题意得∶ (x﹣1)(x+1)＝x2﹣1，(x﹣1)(x2+x+1)＝x3﹣1，(x﹣1)(x3+x2+x+1)＝x4﹣1，……∴(x﹣1)(x5+x4+x3+x2+x+1)＝x6﹣1∵(x﹣1)(x5+x4+x3+x2+x+1)＝0，∴x6﹣1＝0，解得：x＝1或x＝﹣1，则x2019﹣1＝0或﹣2，故答案为：0或﹣2．【变式训练1】a是不为1的有理数，我们把称为a的差倒数，如2的差倒数为，－1的差倒数为，已知，是差倒数，是差倒数，是差倒数，以此类推……，的值是(    )A．5 B． C． D．【答案】B【解析】∵ ， 是的差倒数，∴，∵是的差倒数，是的差倒数，∴，∴，根据规律可得以，，为周期进行循环，因为2021＝673×3…2，所以．故选B． 【变式训练2】有2021个数排成一行，对于任意相邻的三个数，都有中间数等于前后两数的和，如果第一个数是0，第二个数是1， 那么前6个数的和是______， 这2021个数的和是______．【答案】0    1    【解析】由题意得：第3个数是，第4个数是，第5个数是，第6个数是，则前6个数的和是，第7个数是，第8个数是，归纳类推得：这2021个数是按循环往复的，，且前6个数的和是0，这2021个数的和与前5个数的和相等，即为，故答案为：0，1．【变式训练3】有一列数，…，那么第n个数为______．【答案】【详解】解：，，，，，……由此发现：第n个数为．故答案为：【变式训练4】杨辉三角又称贾宪三角，是二项式系数在三角形中的一种几何排列，如图，观察下面的杨辉三角：按照前面的规律，则的展开式中从左起第三项为______．【答案】【详解】解：根据题意，=，∴的展开式中从左起第三项为，故答案为：．类型二、图形类规律探索例.如图，两条直线相交，有1个交点，三条直线相交最多有3个交点，四条直线相交最多有______个交点，n条直线相交最多有______个交点．【答案】     6     【详解】解： 如图，两条直线相交最多有1个交点，即；三条直线相交最多有3个交点，即；四条直线相交最多有6个交点，即，五条直线相交最多有10个交点，即，……∴n条直线两两相交，最多有个交点(n为正整数，且n≥2)．故答案为6；．【变式训练1】如图都是由同样大小的小球按一定规律排列的，依照此规律排列下去，第_____个图形共有45个小球．【答案】9【详解】解：第1个图中有1个小球，第2个图中有3个小球，3=1+2，第3个图中有6个小球，6=1+2+3，第4个图中有10个小球，10=1+2+3+4，……照此规律，第n个图形有1+2+3+4+…+n=n(1+n)个小球，∴n(1+n)=45，解得n=9或-10(舍去)，故答案为：9．【变式训练2】为庆祝“六·一”儿童节，某幼儿园举行用火柴棒摆“金鱼”比赛．如图所示：按照上面的规律，摆第n个“金鱼”和第(n＋1)个“金鱼”需用火柴棒的根数为130根，则n的值为______．【答案】10【详解】解：由题可知：第n个图形有(6n+2)根火柴棒，第(n+1)个图形有(6n+8)根火柴棒，∵摆第n个“金鱼”和第(n＋1)个“金鱼”需用火柴棒的根数为130根，∴6n+2+6n+8=130，解得n=10．故答案为：10．【变式训练3】如图是某广场用地板铺设的部分图案，中央是一块正六边形的地板砖，周围是正三角形和正方形的地板砖．从里向外的第1层包括6个正方形和6个正三角形，第2层包括6个正方形和18个正三角形，依此递推，第10层中含有正三角形个数为___个，第层含有正三角形个数为___个．【答案】114        【解析】根据题意分析可得：从里向外的第1层包括6个正三角形，第2层包括18个正三角形，此后，每层都比前一层多12个，依此递推，第10层中含有正三角形个数是6+12×9=114个，则第n层中含有正三角形个数是6+12×(n-1)=个，故答案为：114，．【变式训练4】观察下列图形：它们是按一定规律排列的，依照此规律，用6064个五角星摆出的图案应该是第_______个图形．【答案】2021【解析】观察发现，第1个图形五角星的个数是：1+3＝4，第2个图形五角星的个数是：1+3×2＝7，第3个图形五角星的个数是：1+3×3＝10，第4个图形五角星的个数是：1+3×4＝13，⋯第n个图形五角星的个数是：1+3•n＝1+3n，∵，∴用6064个五角星摆出的图案应该是第2021个图形，故答案为：2021．课后训练1．下列图形都是由同样大小的黑色正方形纸片组成，其中第1个图有3张黑色正方形纸片，第2个图有5张黑色正方形纸片，第3个图有7张黑色正方形纸片，…，按此规律排列下去，若第n个图中有201张黑色正方形纸片，则n的值为(　　)A．99 B．100 C．101 D．102【答案】B【详解】解：观察图形知：第一个图中有3=1+2×1个正方形，第二个图中有5＝1＋2×2个正方形，第三个图中有7＝1＋2×2个正方形，…故第n个图中有1＋2×n＝2n+1=201(个)正方形，解得n=100故选B．2．如图，将若干颗棋子按箭头方向依次摆放，记第一颗棋子摆放的位置为第1列第1排，第二颗棋子摆放的位置为第2列第1排，第三颗棋子摆放的位置为第2列第2排……，按此规律摆放在第16列第8排的是第(       )颗棋子．A．85 B．86 C．87 D．88【答案】B【详解】偶数列数与排数表：偶数列数排数22436485……n ∴当n=16时，排数为：，∴前16列共有棋子：(颗)，∴第16列第8排的棋子位次是：87-1=86．故选B．3．将一正方形按如图方式分成个完全相同的长方形，上、下各横排三个，中间两行各竖排若干个，则的值为(       )A．12 B．16 C．18 D．20【答案】C【详解】解：设长方形的长为a，宽为b， 根据题意得，2a+2b=3a， 整理得，a=2b， ∴竖排的一行的长方形的个数为3a÷b=(3×2b)÷b=6， ∴n=3×2+6×2=6+12=18． 故选：C．4．幻方是古老的数学问题，我国古代的《洛书》中记载了最早的幻方——九宫格．将9个数填入幻方的空格中，要求每一横行、每一竖列以及两条对角线上的3个数之和相等，例如图(1)就是一个幻方．图(2)是一个未完成的幻方，则与的和是(       )A．9 B．10 C．11 D．12【答案】D【详解】解：设如图表所示：根据题意可得：x+6+20=22+z+y，整理得：x-y=-4+z，x+22+n=20+z+n，20+y+m=x+z+m，整理得：x=-2+z，y=2z-22，∴x-y=-2+z-(2z-22)=-4+z，解得：z=12，∴x+y=3z-24=12故选：D．5．如图，按此规律，第6行最后一个数字是_____，第_____行最后一个数是2020．【答案】16    674    【详解】 每一行的最后一个数字分别是1,4,7,10 ,……，第n行的最后一个数字为：，第6行最后一个数字为：；，解得：，故答案为：16,674．6．如图，每个图形中的三个数之间均具有相同的规律．根据此规律，若图形中，，则的值为________．【答案】【详解】解：∵1×(2+1)=3，3×(4+1)=15，5×(6+1)=35，
∴右下圆圈内的数=上方圆圈内的数×(左下圆圈内的数+1)，∴M=m(n+1)，∴M=11×(12+1)=143．
故答案为：143．7．为了求的值，可令，则，因此，所以按照以上推理计算出的值是______．【答案】【详解】解：令，则，因此，则，得：，所以．故答案为：．8．今年“10.1”黄金周，适逢祖国70大庆，广西柳州赛长桌宴，民族风情浓郁，吸引了大量游客如果长桌宴按下图方式就坐(其中□代表桌子，〇代表座位)，则拼接n(n为正整数)张桌子时，最多可就坐_____人．【答案】(6n+2)【详解】解：根据图示知，拼1张桌子，可以坐(2+6)人．拼2张桌子，可以坐[2+(6×2)]人．拼3张桌子，可以坐[2+(6×3)]人．…拼接n(n为正整数)张桌子，可以坐(6n+2)人．故答案是：(6n+2)．9．在日历上，我们可以发现其中某些数满足一定的规律，如图是2012年8月份的日历．我们任意选择其中所示的方框部分，将每个方框部分中4个位置上的数交又相乘，再相减，例如：，，不难发现，结果都是7．2012年8月日一二三四五六   12345678910111213141516171819202122232425262728293031 (1)请你再选择两个类似的部分试一试，看看是否符合这个规律；(2)换一个月的月历试一下，是否有同样的规律？(3)请你利用整式的运算对以上的规律加以证明．【答案】(1)，符合；(2)；(3)见解析【详解】解：(1)由题意得：，符合；(2)；答：换一个月的月历试一下还是同样的规律；(3)设上边第一个数为x，则其后的数为(x+1)，第二行的两个数分别为(x+7)，(x+8)，根据题意，得．10．(1)你知道下面每一个图形中各有多少个小圆圈吗？第5个图形中应该有多少个小圆圈？为什么？(2)完成下表：边上的小圆圈数12345每个图中小圆圈的总数     (3)如果用n表示六边形边上的小圆圈数，m表示这个六边形中小圆圈的总数，那么m和n的关系是什么？【答案】(1)第1个图形：1个；第2个图形：7个；第3个图形：19个；第4个图形：37个；第5个图形：61个，理由见解析；(2)1，7，19，37，61；(3)【详解】(1)观察每个图形的特点，就可以算出第1个图形的小圆圈有1个，第2个图形的小圆圈有2+3+2=7个，第3个图形的小圆圈有3+4+5+4+3=19个，第4个图形的小圆圈有4+5+6+7+6+5+4=37个，由此可推知第5个图形的小圆圈有5+6+7+8+9+8+7+6+5=61个；(2)将(1)算出的结果填入下列表格，如下表所示，边上的小圆圈数12345每个图中小圆圈的总数17193761(3)结合(1)(2)可知，与之间的函数关系为：首尾相加得．11．对任意一个四位正整数m，如果m的百位数字等于个位数字与十位数字之和，m的千位数字等于十位数字的2倍与个位数字之和，那么称这个数m为“筋斗数”．例如：m＝5321，满足1＋2＝3，2×2＋1＝5，所以5321是“筋斗数”．例如：m＝8523，满足2＋3＝5，但2×2＋3＝7≠8，所以8523不是“筋斗数”．(1)判断9633和2642是不是“筋斗数”，并说明理由；(2)若m是“筋斗数”，且m与13的和能被11整除，求满足条件的所有“筋斗数”m．【答案】(1)9633是“筋斗数”；2642不是“筋斗数”； 理由见解析(2)m的值为9909或2110或6422【解析】(1)解：9633是“筋斗数”，2642不是“筋斗数”，理由如下：∵6=3+3，9=2×3+3，∴9633是“筋斗数”；∵6=4+2，，∴2642不是“筋斗数”；(2)设m的个位数为a，0≤a≤9，十位数为0＜b≤9，且a、b为整数∵是“筋斗数”，∴m的百位数为a+b，千位数为2b+a；∴m=1000(2b+a)+100(a+b)+10b+a=1100a+110b+2000b+a∵与13的和能被11整除，∴1100a+110b+2000b+a+13能被11整除，∵2b+a≤9且a、b为整数，∴b≤4.5∵1100a+110b能被11整除，∴2000b+a+13能被11整除，∴b=0，a=9或b=1，a=0或b=2，a=2或b=3，a=4，或b=4，a=6，∴a+b=9，2b+a=9或a+b=1，2b+a=2或a+b=4，2b+a=6或a+b=7，2b+a=10(舍去)或a+b=10，2b+a=14(舍去)，∴的值为9909或2110或642212．看图填空：如图，把一个面积为1的正方形等分成两个面积为的长方形，接着把面积为的长方形等分成两个面积为的长方形，再把面积为的长方形等分成面积为的长方形，如此进行下去……(1)试利用图形揭示的规律计算：＝_______．并使用代数方法证明你的结论．(2)请给利用图(2)，再设计一个能求：的值的几何图形．【答案】(1) ，证明见解析；(2)见解析【解析】(1)解：①由题意可知当最后一个小长方形的面积为时 ，的值为正方形面积减去最后一个小长方形面积，即： ，；②设 ， ，，即，；(2)如图所示，将面积为1的正方形等分成两个面积为的三角形，接着把面积为的三角形等分成两个面积为的三角形，再把面积为的三角形等分成面积为的三角形，如此进行下去，则的值即为正方形面积减去最后一个小三角形面积：