很多小学阶段碰到把单位分数拆成不同单位分数和的题目,学生总靠瞎蒙试数,半天出不了正确结果。今天我们结合经典例题,把这个秒杀方法讲透,看完就能直接套用。
核心秒杀口诀
分母带头连续写,两两相乘,尾不变
我们先明确题型要求,再讲原理:
题目要求将单位分数\frac{1}{n}拆成$k$个不同单位分数的和,形式为:
\frac{1}{n} = \frac{1}{a_1} + \frac{1}{a_2} + \dots + \frac{1}{a_k} \quad (a_1,a_2\dots a_k \text{为互不相同的自然数})
根据裂项相消公式\frac{1}{m(m+1)} = \frac{1}{m} - \frac{1}{m+1},我们可以推导得到这个拆分的通用公式:
\boxed{\frac{1}{n} = \frac{1}{n(n+1)} + \frac{1}{(n+1)(n+2)} + \dots + \frac{1}{(n+k-2)(n+k-1)} + \frac{1}{n+k-1}}
推导后所有分母天然互不相同,完全符合题目要求,接下来我们一步步套口诀计算三道经典例题:
例题1:拆分为2个不同单位分数
原题
\frac{1}{3} = \frac{1}{(\quad)} + \frac{1}{(\quad)}
要求填入两个不同自然数。
步骤拆解
- 第一步:分母带头连续写:我们要拆成2个,从原分母
3开始,写2个连续自然数:3,4 - 第二步:两两相乘,尾不变:前一个位置用相邻两个数相乘做分母,最后一个位置直接保留最后这个数做分母(分子始终是1,也就是"尾不变")
计算结果
\frac{1}{3} = \frac{1}{3 \times 4} + \frac{1}{4} = \boxed{\frac{1}{12} + \frac{1}{4}}
验证结果
\frac{1}{12} + \frac{1}{4} = \frac{1 + 3}{12} = \frac{4}{12} = \frac{1}{3}
$12$和$4$是不同自然数,完全符合要求。
例题2:拆分为3个不同单位分数
原题
\frac{1}{4} = \frac{1}{(\quad)} + \frac{1}{(\quad)} + \frac{1}{(\quad)}
要求填入三个不同自然数。
步骤拆解
- 第一步:分母带头连续写:要拆成3个,从原分母
4开始,写3个连续自然数:4,5,6 - 第二步:两两相乘,尾不变:前两个位置分别是相邻两数相乘做分母,最后一个位置直接保留最后这个数做分母。
计算结果
\frac{1}{4} = \frac{1}{4 \times 5} + \frac{1}{5 \times 6} + \frac{1}{6} = \boxed{\frac{1}{20} + \frac{1}{30} + \frac{1}{6}}
验证结果
\begin{align}
\frac{1}{20} + \frac{1}{30} + \frac{1}{6} &= \frac{3 + 2 + 10}{60}\
&= \frac{15}{60} = \frac{1}{4}
\end{align}
$20、30、6$互不相同,完全符合要求。
例题3:拆分为4个不同单位分数
原题
\frac{1}{5} = \frac{1}{(\quad)} + \frac{1}{(\quad)} + \frac{1}{(\quad)} + \frac{1}{(\quad)}
要求填入四个不同自然数。
步骤拆解
- 第一步:分母带头连续写:要拆成4个,从原分母
5开始,写4个连续自然数:5,6,7,8 - 第二步:两两相乘,尾不变:前三个位置分别是相邻两数相乘做分母,最后一个位置直接保留最后这个数做分母。
计算结果
\frac{1}{5} = \frac{1}{5 \times 6} + \frac{1}{6 \times 7} + \frac{1}{7 \times 8} + \frac{1}{8} = \boxed{\frac{1}{30} + \frac{1}{42} + \frac{1}{56} + \frac{1}{8}}
验证结果(裂项法快速验证)
\begin{align}
\frac{1}{30} + \frac{1}{42} + \frac{1}{56} + \frac{1}{8} &= \left(\frac{1}{5} - \frac{1}{6}\right) + \left(\frac{1}{6} - \frac{1}{7}\right) + \left(\frac{1}{7} - \frac{1}{8}\right) + \frac{1}{8}\
&= \frac{1}{5} - \cancel{\frac{1}{6}} + \cancel{\frac{1}{6}} - \cancel{\frac{1}{7}} + \cancel{\frac{1}{7}} - \cancel{\frac{1}{8}} + \cancel{\frac{1}{8}}\
&= \frac{1}{5}
\end{align}
所有分母互不相同,结果完全正确。
方法总结
这个方法核心是利用裂项的逆运算,天然满足"填入不同自然数"的要求,不需要试数凑数,只需要三步:
- 确定要拆成$k$个单位分数
- 从原分母$n$开始,写出$k$个连续自然数
- 前k-1个分母分别是相邻两数相乘,最后一个分母就是最后写的那个自然数,分子始终为1
不管拆成几个单位分数,直接套公式就能出答案,非常适合小学阶段快速解这类题目。
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