1. 计算$3^{2024} -5×3^{2023} +6×3^{2022}$的结果是 (
A
)
A.0
B.$3^{1008}$
C.$3^{2010}$
D.$3^{2011}$
答案:1. A 点拨:原式=$3^{2022+2}-5×3^{2022+1}+6×3^{2022}=3^{2022}×3^2-5×3^{2022}×3+6×3^{2022}=3^{2022}×(3^2-5×3+6)=3^{2022}×(9-15+6)=0$.
解析:
【分析】
观察算式可知各项底数均为3,指数分别为2024、2023、2022,最小指数是2022,因此可以利用同底数幂乘法的逆运算,将所有项都转化为含公因式$3^{2022}$的形式,再提取公因式,把复杂的高次幂运算简化为括号内的整数运算,无需直接计算高次幂的具体数值即可得到结果。
【解析】
解:对原式变形可得:
$3^{2022}×3^2 - 5×3^{2022}×3 + 6×3^{2022}$
提取公因式$3^{2022}$得:
$=3^{2022}×(3^2 - 5×3 + 6)$
计算括号内的有理数运算:
$=3^{2022}×(9 - 15 + 6)$
$=3^{2022}×0$
$=0$
因此计算结果为0,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
同底数幂运算,提取公因式,有理数混合运算
【点评】
本题是有理数高次幂运算的典型题型,解题核心是通过观察各项特征找到公共因式,将复杂的高次幂运算简化为常规的整数运算,有效规避了直接计算高次幂的繁琐易错问题。
【难度系数】
0.7
2.计算$\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\frac{1}{5}-2×(\frac{1}{2}-\frac{1}{3}-\frac{1}{4}-\frac{1}{5})-3×(\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\frac{1}{5}-\frac{1}{6})$的结果为
$-\frac{1}{2}$
。
答案:2. $-\frac{1}{2}$ 点拨:设$a=\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\frac{1}{5}$,则原式=$a-2(\frac{1}{2}-a)-3(a-\frac{1}{6})=a-1+2a-3a+\frac{1}{2}=-\frac{1}{2}$.
解析:
【分析】
观察算式可发现,$\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\frac{1}{5}$这部分在式子中多次重复出现,若直接通分计算所有分数的和,计算量较大且容易出错。因此可以采用换元法,把重复出现的这部分设为字母$a$,将原式转化为含$a$的整式运算,先合并同类项化简后再计算最终结果,能大幅简化计算过程。
【解析】
解:设$a=\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\frac{1}{5}$,则原式可改写为:
$\begin{aligned}原式&=a - 2×(\frac{1}{2} - a) - 3×(a - \frac{1}{6})\\&=a - 2×\frac{1}{2} + 2a - 3a + 3×\frac{1}{6}\\&=a - 1 + 2a - 3a + \frac{1}{2}\\&=(a + 2a - 3a) + (-1 + \frac{1}{2})\\&=0 - \frac{1}{2}\\&=-\frac{1}{2}\end{aligned}$
【答案】
$-\frac{1}{2}$
【知识点】
1.换元法简便运算
2.有理数混合运算
3.去括号法则
【点评】
本题是有理数混合运算的典型简便计算题,核心是考察对算式结构的观察能力,通过识别重复的运算单元,用换元法将复杂的分数运算转化为简单的整式运算,既减少了计算量,也能降低重复计算相同分数和的出错率,是有理数运算中非常实用的技巧。
【难度系数】
0.7
3. 计算:$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{2024×2025}=\frac{1}{1}-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{4}+…+\frac{1}{2024}-\frac{1}{2025}=1-\frac{1}{2025}=\frac{2024}{2025}$. 观察上述解题方法,思考其中的规律,并解答下列问题:
(1) 计算:$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{n(n+1)}=$ ______;(直接写结果)
(2) 计算:$\frac{1}{51×52}+\frac{1}{52×53}+\frac{1}{53×54}+…+\frac{1}{2024×2025}$;
(3) 计算:$\frac{1}{1×3}+\frac{1}{3×5}+\frac{1}{5×7}+…+\frac{1}{2023×2025}$;
(4) 计算:$1-\frac{1}{1×4}-\frac{1}{4×7}-\frac{1}{7×10}-…-\frac{1}{31×34}$.
答案:3. (1)$\frac{n}{n+1}$
(2)解:原式=$\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+…+\frac{1}{50×51}+\frac{1}{51×52}+\frac{1}{52×53}+\frac{1}{53×54}+…+\frac{1}{2024×2025}-(\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{50×51})=\frac{2024}{2025}-\frac{50}{51}=\frac{658}{34425}$.
(3)解:原式=$\frac{1}{2}×(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{5}+\frac{1}{5}-\frac{1}{7}+…+\frac{1}{2023}-\frac{1}{2025})=\frac{1}{2}×(1-\frac{1}{2025})=\frac{1}{2}×\frac{2024}{2025}=\frac{1012}{2025}$.
(4)解:原式=$1-\frac{1}{3}×(1-\frac{1}{4}+\frac{1}{4}-\frac{1}{7}+\frac{1}{7}-\frac{1}{10}+…+\frac{1}{31}-\frac{1}{34})=1-\frac{1}{3}×(1-\frac{1}{34})=1-\frac{1}{3}×\frac{33}{34}=1-\frac{11}{34}=\frac{23}{34}$.
解析:
【分析】
本题考查裂项相消法在有理数求和运算中的应用,解题思路如下:
1. 第(1)问:参考题干给出的拆分规律,将每一项$\frac{1}{k(k+1)}$拆分为$\frac{1}{k}-\frac{1}{k+1}$,相加后中间项全部抵消,仅剩首项1和末项$-\frac{1}{n+1}$,化简即可得到结果;
2. 第(2)问:所求式子是从第51项到第2024项的和,可以用从第1项到第2024项的总和减去前50项的和,直接套用第(1)问的结论计算即可;
3. 第(3)问:观察分母是两个相差2的相邻奇数相乘,拆分后$\frac{1}{k(k+2)}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{k}-\frac{1}{k+2})$,提取系数$\frac{1}{2}$后中间项抵消,再化简计算;
4. 第(4)问:分母是两个相差3的数相乘,拆分后$\frac{1}{k(k+3)}=\frac{1}{3}×(\frac{1}{k}-\frac{1}{k+3})$,先提取系数$\frac{1}{3}$计算后面所有分数的和,再用1减去这个和得到最终结果。
【解析】
(1) 原式$=1-\frac{1}{2}+\frac{1}{2}-\frac{1}{3}+\dots+\frac{1}{n}-\frac{1}{n+1}=1-\frac{1}{n+1}=\frac{n}{n+1}$;
(2) 原式$=(\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\dots+\frac{1}{2024×2025})-(\frac{1}{1×2}+\frac{1}{2×3}+\dots+\frac{1}{50×51})$
根据(1)的结论代入得:
原式$=\frac{2024}{2025}-\frac{50}{51}=\frac{2024×51 - 50×2025}{2025×51}=\frac{658}{34425}$;
(3) 由拆分规律$\frac{1}{k(k+2)}=\frac{1}{2}×(\frac{1}{k}-\frac{1}{k+2})$可得:
原式$=\frac{1}{2}×(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{3}-\frac{1}{5}+\dots+\frac{1}{2023}-\frac{1}{2025})$
$=\frac{1}{2}×(1-\frac{1}{2025})$
$=\frac{1}{2}×\frac{2024}{2025}=\frac{1012}{2025}$;
(4) 由拆分规律$\frac{1}{k(k+3)}=\frac{1}{3}×(\frac{1}{k}-\frac{1}{k+3})$可得:
原式$=1-\frac{1}{3}×(1-\frac{1}{4}+\frac{1}{4}-\frac{1}{7}+\dots+\frac{1}{31}-\frac{1}{34})$
$=1-\frac{1}{3}×(1-\frac{1}{34})$
$=1-\frac{1}{3}×\frac{33}{34}$
$=1-\frac{11}{34}=\frac{23}{34}$。
【答案】
(1)$\frac{n}{n+1}$;(2)$\frac{658}{34425}$;(3)$\frac{1012}{2025}$;(4)$\frac{23}{34}$
【知识点】
裂项相消法,有理数混合运算,规律探究
【点评】
本题是裂项相消法的典型应用,需要先根据题干给出的基础拆分规律,拓展到分母相差为常数的通用拆分形式,拆分时注意匹配对应的系数,抵消后准确找出剩余的首尾项,计算时注意通分和约分的准确性即可。
【难度系数】
0.6