七年级数学竞赛讲座(共23讲)

1目录第一讲有理数的巧算第二讲绝对值第三讲求代数式的值第四讲一元一次方程第五讲方程组的解法第六讲一次不等式(不等式组)的解法第七讲含绝对值的方程及不等式第八讲不等式的应用第九讲“设而不求”的未知数第十讲整式的乘法与除法第十一讲线段与角第十二讲平行线问题第十三讲从三角形内角和谈起第十四讲面积问题第十五讲奇数与偶数第十六讲质数与合数第十七讲二元一次不定方程的解法第十八讲加法原理与乘法原理第十九讲几何图形的计数问题第二十讲应用问题的算术解法与代数解法第二十一讲应用问题解题技巧第二十二讲生活中的数学(一)——储蓄、保险与纳税第二十三讲生活中的数学(二)——地板砖上的数学2第一讲有理数的巧算有理数运算是中学数学中一切运算的基础．它要求同学们在理解有理数的有关概念、法则的基础上，能根据法则、公式等正确、迅速地进行运算．不仅如此，还要善于根据题目条件，将推理与计算相结合，灵活巧妙地选择合理的简捷的算法解决问题，从而提高运算能力，发展思维的敏捷性与灵活性．1．括号的使用在代数运算中，可以根据运算法则和运算律，去掉或者添上括号，以此来改变运算的次序，使复杂的问题变得较简单．例1计算：分析中学数学中，由于负数的引入，符号“+”与“－”具有了双重涵义，它既是表示加法与减法的运算符号，也是表示正数与负数的性质符号．因此进行有理数运算时，一定要正确运用有理数的运算法则，尤其是要注意去括号时符号的变化．3注意在本例中的乘除运算中，常常把小数变成分数，把带分数变成假分数，这样便于计算．例2计算下式的值：211×555+445×789+555×789+211×445．分析直接计算很麻烦，根据运算规则，添加括号改变运算次序，可使计算简单．本题可将第一、第四项和第二、第三项分别结合起来计算．解原式=(211×555+211×445)+(445×789+555×789)=211×(555+445)+(445+555)×789=211×1000+1000×789=1000×(211+789)=1000000．说明加括号的一般思想方法是“分组求和”，它是有理数巧算中的常用技巧．例3计算：S=1－2+3－4+…+(－1)n+1·n．分析不难看出这个算式的规律是任何相邻两项之和或为“1”或为“－1”．如果按照将第一、第二项，第三、第四项，…，分别配对的方式计算，就能得到一系列的“－1”，于是一改“去括号”的习惯，而取“添括号”之法．解S=(1－2)+(3－4)+…+(－1)n+1·n．下面需对n的奇偶性进行讨论：当n为偶数时，上式是n／2个(－1)的和，所以有当n为奇数时，上式是(n－1)／2个(－1)的和，再加上最后一项(－1)n+1·n=n，所以有4例4在数1，2，3，…，1998前添符号“+”和“－”，并依次运算，所得可能的最小非负数是多少？分析与解因为若干个整数和的奇偶性，只与奇数的个数有关，所以在1，2，3，…，1998之前任意添加符号“+”或“－”，不会改变和的奇偶性．在1，2，3，…，1998中有1998÷2个奇数，即有999个奇数，所以任意添加符号“+”或“－”之后，所得的代数和总为奇数，故最小非负数不小于1．现考虑在自然数n，n+1，n+2，n+3之间添加符号“+”或“－”，显然n－(n+1)－(n+2)+(n+3)=0．这启发我们将1，2，3，…，1998每连续四个数分为一组，再按上述规则添加符号，即(1－2－3+4)+(5－6－7+8)+…+(1993－1994－1995+1996)－1997+1998=1．所以，所求最小非负数是1．说明本例中，添括号是为了造出一系列的“零”，这种方法可使计算大大简化．2．用字母表示数我们先来计算(100+2)×(100－2)的值：(100+2)×(100－2)=100×100－2×100+2×100－4=1002－22．这是一个对具体数的运算，若用字母a代换100，用字母b代换2，上述运算过程变为(a+b)(a－b)=a2－ab+ab－b2=a2－b2．于是我们得到了一个重要的计算公式(a+b)(a－b)=a2－b2，①这个公式叫平方差公式，以后应用这个公式计算时，不必重复公式的证明过程，可直接利用该公式计算．例5计算3001×2999的值．解3001×2999=(3000+1)(3000－1)=30002－12=8999999．例6计算103×97×10009的值．解原式=(100+3)(100－3)(10000+9)5=(1002－9)(1002+9)=1004－92=99999919．例7计算：分析与解直接计算繁．仔细观察，发现分母中涉及到三个连续整数：12345，12346，12347．可设字母n=12346，那么12345=n－1，12347=n+1，于是分母变为n2－(n－1)(n+1)．应用平方差公式化简得n2－(n2－12)=n2－n2+1=1，即原式分母的值是1，所以原式=24690．例8计算：(2+1)(22+1)(24+1)(28+1)(216+1)(232+1)．分析式子中2，22，24，…每一个数都是前一个数的平方，若在(2+1)前面有一个(2－1)，就可以连续递进地运用(a+b)(a－b)=a2－b2了．解原式=(2－1)(2+1)(22+1)(24+1)(28+1)×(216+1)(232+1)=(22－1)(22+1)(24+1)(28+1)(216+1)×(232+1)=(24－1)(24+1)(28+1)(216+1)(232+1)=……=(232－1)(232+1)=264－1．例9计算：分析在前面的例题中，应用过公式(a+b)(a－b)=a2－b2．这个公式也可以反着使用，即a2－b2=(a+b)(a－b)．本题就是一个例子．6通过以上例题可以看到，用字母表示数给我们的计算带来很大的益处．下面再看一个例题，从中可以看到用字母表示一个式子，也可使计算简化．例10计算：我们用一个字母表示它以简化计算．3．观察算式找规律例11某班20名学生的数学期末考试成绩如下，请计算他们的总分与平均分．87，91，94，88，93，91，89，87，92，86，90，92，88，90，91，86，89，92，95，88．7分析与解若直接把20个数加起来，显然运算量较大，粗略地估计一下，这些数均在90上下，所以可取90为基准数，大于90的数取“正”，小于90的数取“负”，考察这20个数与90的差，这样会大大简化运算．所以总分为90×20+(－3)+1+4+(－2)+3+1+(－1)+(－3)+2+(－4)+0+2+(－2)+0+1+(－4)+(－1)+2+5+(－2)=1800－1=1799，平均分为90+(－1)÷20=89.95．例12计算1+3+5+7+…+1997+1999的值．分析观察发现：首先算式中，从第二项开始，后项减前项的差都等于2；其次算式中首末两项之和与距首末两项等距离的两项之和都等于2000，于是可有如下解法．解用字母S表示所求算式，即S=1+3+5+…+1997+1999．①再将S各项倒过来写为S=1999+1997+1995+…+3+1．②将①，②两式左右分别相加，得2S=(1+1999)+(3+1997)+…+(1997+3)+(1999+1)=2000+2000+…+2000+2000(500个2000)=2000×500．从而有S=500000．说明一般地，一列数，如果从第二项开始，后项减前项的差都相等(本题3－1=5－3=7－5=…=1999－1997，都等于2)，那么，这列数的求和问题，都可以用上例中的“倒写相加”的方法解决．例13计算1+5+52+53+…+599+5100的值．分析观察发现，上式从第二项起，每一项都是它前面一项的5倍．如果将和式各项都乘以5，所得新和式中除个别项外，其余与原和式中的项相同，于是两式相减将使差易于计算．解设S=1+5+52+…+599+5100，①8所以5S=5+52+53+…+5100+5101．②②—①得4S=5101－1，说明如果一列数，从第二项起每一项与前一项之比都相等(本例中是都等于5)，那么这列数的求和问题，均可用上述“错位相减”法来解决．例14计算：分析一般情况下，分数计算是先通分．本题通分计算将很繁，所以我们不但不通分，反而利用如下一个关系式来把每一项拆成两项之差，然后再计算，这种方法叫做拆项法．解由于所以9说明本例使用拆项法的目的是使总和中出现一些可以相消的相反数的项，这种方法在有理数巧算中很常用．练习一1．计算下列各式的值：(1)－1+3－5+7－9+11－…－1997+1999；(2)11+12－13－14+15+16－17－18+…+99+100；(3)1991×1999－1990×2000；(4)4726342+4726352－472633×472635－472634×472636；(6)1+4+7+…+244；2．某小组20名同学的数学测验成绩如下，试计算他们的平均分．81，72，77，83，73，85，92，84，75，63，76，97，80，90，76，91，86，78，74，85．第二讲绝对值绝对值是初中代数中的一个基本概念，在求代数式的值、化简代数式、证明恒等式与不等式，以及求解方程与不等式时，经常会遇到含有绝对值符号的问题，同学们要学会根据绝对值的定义来解决这些问题．下面我们先复习一下有关绝对值的基本知识，然后进行例题分析．一个正实数的绝对值是它本身；一个负实数的绝对值是它的相反数；零的绝对值是零．即10绝对值的几何意义可以借助于数轴来认识，它与距离的概念密切相关．在数轴上表示一个数的点离开原点的距离叫这个数的绝对值．结合相反数的概念可知，除零外，绝对值相等的数有两个，它们恰好互为相反数．反之，相反数的绝对值相等也成立．由此还可得到一个常用的结论：任何一个实数的绝对值是非负数．例1a，b为实数，下列各式对吗？若不对，应附加什么条件？(1)｜a+b｜=｜a｜+｜b｜；(2)｜ab｜=｜a｜｜b｜；(3)｜a－b｜=｜b－a｜；(4)若｜a｜=b，则a=b；(5)若｜a｜＜｜b｜，则a＜b；(6)若a＞b，则｜a｜＞｜b｜．解(1)不对．当a，b同号或其中一个为0时成立．(2)对．(3)对．(4)不对．当a≥0时成立．(5)不对．当b＞0时成立．(6)不对．当a＋b＞0时成立．例2设有理数a，b，c在数轴上的对应点如图1－1所示，化简｜b－a｜+｜a+c｜+｜c－b｜．解由图1－1可知，a＞0，b＜0，c＜0，且有｜c｜＞｜a｜＞｜b｜＞0．根据有理数加减运算的符号法则，有b－a＜0，a＋c＜0，c－b＜0．再根据绝对值的概念，得｜b－a｜=a－b，｜a+c｜=－(a+c)，｜c－b｜=b－c．于是有原式=(a－b)－(a+c)+(b－c)=a－b－a－c+b－c=－2c．例3已知x＜－3，化简：｜3+｜2－｜1+x｜｜｜．分析这是一个含有多层绝对值符号的问题，可从里往外一层一层地去绝对值符号．解原式=｜3+｜2+(1+x)｜｜(因为1+x＜0)11=｜3+｜3+x｜｜=｜3－(3+x)｜(因为3+x＜0)=｜－x｜=－x．解因为abc≠0，所以a≠0，b≠0，c≠0．(1)当a，b，c均大于零时，原式=3；(2)当a，b，c均小于零时，原式=－3；(3)当a，b，c中有两个大于零，一个小于零时，原式=1；(4)当a，b，c中有两个小于零，一个大于零时，原式=－1．说明本例的解法是采取把a，b，c中大于零与小于零的个数分情况加以解决的，这种解法叫作分类讨论法，它在解决绝对值问题时很常用．例5若｜x｜=3，｜y｜=2，且｜x－y｜=y－x，求x+y的值．解因为｜x－y｜≥0，所以y－x≥0，y≥x．由｜x｜=3，｜y｜=2可知，x＜0，即x=－3．(1)当y=2时，x+y=－1；(2)当y=－2时，x+y=－5．所以x+y的值为－1或－5．例6若a，b，c为整数，且｜a－b｜19+｜c－a｜99=1，试计算｜c－a｜+｜a－b｜+｜b－c｜的值．解a，b，c均为整数，则a－b，c