例3 數(shù)一數(shù),下圖中有多少個(gè)點(diǎn)?
解:方法1:從上至下一層一層地?cái)?shù),見下圖.
總點(diǎn)數(shù)=1+2+3+4+5+6+7+8+9=45.
方法2:補(bǔ)上一個(gè)同樣的三角形點(diǎn)群(但要上下顛倒放置)和原有的那個(gè)三角形點(diǎn)群共同拼成一個(gè)長(zhǎng)方形點(diǎn)群,則顯然有下式成立(見下圖):
三角形點(diǎn)數(shù)=長(zhǎng)方形點(diǎn)數(shù)÷2
因三角形點(diǎn)數(shù)=1+2+3+4+5+6+7+8+9
而長(zhǎng)方形點(diǎn)數(shù)=10×9=(1+9)×9
代入上面的文字公式可得:
1+2+3+4+5+6+7+8+9
=(1+9)×9÷2=45.
進(jìn)一步把兩種方法聯(lián)系起來(lái)看:
方法1是老老實(shí)實(shí)地直接數(shù)數(shù).
方法2可以叫做“拼補(bǔ)法”.經(jīng)拼補(bǔ)后,三角形點(diǎn)群變成了長(zhǎng)方形點(diǎn)群,而長(zhǎng)方形點(diǎn)群的點(diǎn)數(shù)就可以用乘法算式計(jì)算出來(lái)了.
即1+2+3+4+5+6+7+8+9
=(1+9)×9÷2.
這樣從算法方面講,拼補(bǔ)法的作用是把一個(gè)較復(fù)雜的連加算式變成了一個(gè)較簡(jiǎn)單的乘除算式了.這種方法在700多年前的中國(guó)的古算書上就出現(xiàn)了.
再進(jìn)一步,若脫離開圖形(點(diǎn)群)的背景,純粹從數(shù)的方面找規(guī)律,不難發(fā)現(xiàn)下述事實(shí):
這個(gè)等式的左邊就是從1開始的連續(xù)自然數(shù)相加之和,第一個(gè)數(shù)1又叫首項(xiàng),最后一個(gè)數(shù)9叫末項(xiàng),共有9個(gè)數(shù)又可以說(shuō)成共有9項(xiàng),這樣,等式的含義就可以用下面的語(yǔ)言來(lái)表述:
從1開始的連續(xù)自然數(shù)前幾項(xiàng)的和等于首項(xiàng)加末項(xiàng)之和乘以項(xiàng)數(shù)的積的一半.或是寫成下面的文字式:
和=(首項(xiàng)+末項(xiàng))×項(xiàng)數(shù)÷2
這個(gè)文字式通常又叫做等差數(shù)列求和公式.