常用的巧算和速算方法
【順逆相加】用“順逆相加”算式可求出若干個連續(xù)數(shù)的和。
例如著名的大數(shù)學(xué)家高斯(德國)小時候就做過的“百數(shù)求和”題,可以計算為
1 + 2 + …… + 99 + 100
所以,1+2+3+4+……+99+100
=101×100÷2
=5050。
“3+5+7+………+97+99=?
3+5+7+……+97+99=(99+3)×49÷2= 2499。
這種算法的思路,見于書籍中最早的是我國古代的《張丘建算經(jīng)》。張丘建利用這一思路巧妙地解答了“有女不善織”這一名題:
“今有女子不善織,日減功,遲。初日織五尺,末日織一尺,今三十日織訖。問織幾何?”
題目的意思是:有位婦女不善于織布,她每天織的布都比上一天減少一些,并且減少的數(shù)量都相等。她第一天織了5 尺布,最后一天織了1 尺,一共織了30 天。問她一共織了多少布?
張丘建在《算經(jīng)》上給出的解法是:
“并初末日織尺數(shù),半之,余以乘織訖日數(shù),即得。”“答曰:二匹一丈”。
這一解法,用現(xiàn)代的算式表達,就是
1 匹=4 丈,1 丈=10 尺,
90 尺=9 丈=2 匹1 丈。(答略)
張丘建這一解法的思路,據(jù)推測為:如果把這婦女從第一天直到第30 天所織的布都加起來,算式就是
5+…………+1
在這一算式中,每一個往后加的加數(shù),都會比它前一個緊挨著它的加數(shù),要遞減一個相同的數(shù),而這一遞減的數(shù)不會是個整數(shù)。若把這個式子反過來,則算式便是
1+………………+5
此時,每一個往后的加數(shù),就都會比它前一個緊挨著它的加數(shù),要遞增一個相同的數(shù)。同樣,這一遞增的相同的數(shù),也不是一個整數(shù)。
假若把上面這兩個式子相加,并在相加時,利用“對應(yīng)的數(shù)相加和會相等”
這一特點,那么,就會出現(xiàn)下面的式子:
所以,加得的結(jié)果是6×30=180(尺)
但這婦女用30 天織的布沒有180 尺,而只有180 尺布的一半。所以,這婦女30 天織的布是
180÷2=90(尺)
可見,這種解法的確是簡單、巧妙和饒有趣味的。
【分組計算】一些看似很難計算的題目,采用“分組計算”的方法,往往可以使它很快地解答出來。
例如:
求1 到10 億這10 億個自然數(shù)的數(shù)字之和。
這道題是求“10 億個自然數(shù)的數(shù)字之和”,而不是“10 億個自然數(shù)之和”。
什么是“數(shù)字之和”?例如,求1 到12 這12 個自然數(shù)的數(shù)字之和,算式是
1+2+3+4+5+6+7+8+9+1+0+1+1+1+1+2=5l。
顯然,10 億個自然數(shù)的數(shù)字之和,如果一個一個地相加,那是極麻煩,也極費時間(很多年都難于算出結(jié)果)的。怎么辦呢?我們不妨在這10 億個自然數(shù)的前面添上一個“0”,改變數(shù)字的個數(shù),但不會改變計算的結(jié)果。然后,將它們分組:
0 和999,999,999;1 和999,999,998;
2 和999,999,997;3 和999,999,996;
4 和999,999,995;5 和999,999, 994;
……… ………
依次類推,可知除最后一個數(shù),1,000,000,000 以外,其他的自然數(shù)與添上的0 共10 億個數(shù),共可以分為5 億組,各組數(shù)字之和都是81,如
0+9+9+9+9+9+9+9+9+9=81
1+9+9+9+9+9+9+9+9+8=81
………………
最后的一個數(shù)1,000,000,000 不成對,它的數(shù)字之和是1。所以,此題的計算結(jié)果是
(81×500,000,000)+1
=40,500,000,000+1
=40,500,000,001
【由小推大】“由小推大”是一種數(shù)學(xué)思維方法,也是一種速算、巧算技巧。
遇到有些題數(shù)目多,關(guān)系復(fù)雜時,我們可以從數(shù)目較小的特殊情況入手,研究題目特點,找出一般規(guī)律,再推出題目的結(jié)果。例如:
(1)計算下面方陣中所有的數(shù)的和。
這是個“100×100”的大方陣,數(shù)目很多,關(guān)系較為復(fù)雜。不妨先化大為小,再由小推大。先觀察“5×5”的方陣,如下圖(圖4.1)所示。
容易看到,對角線上五個“5”之和為25。
這時,如果將對角線下面的部分(右下部分)用剪刀剪開,如圖4.2 那樣拼接,那么將會發(fā)現(xiàn),這五個斜行,每行數(shù)之和都是25。所以,“5×5”方陣的所有數(shù)之和為25×5=125,即53=125。
于是,很容易推出大的數(shù)陣“100×100”的方陣所有數(shù)之和為1003=1,000,000。
(2)把自然數(shù)中的偶數(shù),像圖4.3 那樣排成五列。最左邊的叫第一列,按從左到右的順序,其他叫第二、第三……第五列。那么2002 出現(xiàn)在哪一列: