计算问题是学习数学必不可少的一个环节。无论是要学好课内知识,还是要学好奥林匹克数学,解决好计算问题,都是一个很重要的因素。要掌握较复杂的各类计算,不仅需要熟练的掌握各类运算法则、定律、性质,还需要掌握各类运算的技巧。
关键要对题目进行认真的观察,识别算式的特点及各数之间的关系,巧妙、灵活地运用运算定律,使计算变得简单易行。因此,解决好计算问题,对于开拓学生的视野,启迪学生的思维,培养学生综合应用知识的能力,将会起到重要的作用。
一、利用法则进行运算。
在很多的数学竞赛中,经常出现这样一类的运算。从算式的特征和各数的关系上,并不具备简算和巧算的特点。这类计算通常是考察同学们的运算能力。
这类题目通常数目较大,并且计算较繁琐,在解题的过程中需要同学们要有足够的耐心,并且要具有扎实的基本功。
例1计算:分析:这道题目计算步骤较多,同时又不具备简算和巧算的条件,主要是考察同学们的计算能力。
但在计算的过程中,同学们也要注意合理地运用法则,恰当地使用通分和约分及分数和小数转化的手段,从而使计算变得相对简单,提高计算的准确性。
解答:说明:本道例题选自《第八届华罗庚金杯复赛》的第一题,不难看出要准确地解答这道题目,要求学生具备扎实的基本功。
但是“硬算”并不等于傻算。如果能像解答中合理的控制分数与小数的转化,掌握好约分和通分的时机,也可以使解答变得相对简单。
二、合理、灵活地运用所学的定律和性质进行计算。
在较复杂的运算中,利用所学的运算定律和性质进行简算和巧算,是很常见的一种变化类型。由于一般情况下数比较大,运算比较复杂,因此要求学生要善于观察数与运算符号的特点。抓住它们之间的联系,合理地运用定律和性质。
例2计算:分析:这道例题初看时,并不具备简算的特点,但是仔细观察可以看出两步乘法运算中分数的分母都是19;并且两步乘法运算之间的运算是加法,具备乘法分配率逆运算的运算特征。
如果能找出公因数,就可以进行简算。进一步观察可以看出;,从而发现公因数,因此可以利用乘法分配率进行运算。
解答:说明:竞赛中的题目,通常难度都较大,需要同学们要善于捕捉题目中可利用的条件。
只有善于观察的人,才有可能找到解题的捷径。但是值得注意的是运用定理和性质必须要合理,不能够为了简算随意编造,这样反而会适得其反。
三、学会使用完全平方公式和平方差公式。
完全平方公式和平方差公式在小学的课程并不要求掌握,但是在小学的数学竞赛的计算中,它们却起着相当重要的作用。这就要求同学们很好的了解并掌握它们。学会使用这两个公式,将使一些看似复杂的计算变得相对简单。
下面我们首先了解这两个公式的具体内容:
平方差公式:
完全平方公式:
在使用这两个公式时,既可以正向使用,又可以逆向使用。值得注意的是在使用时,同学们一定要注意计算过程中运算的特点和数的特征。只有恰当地合理地使用公式,才会起到事半功倍的效果。
例3分析:不难看出这道题如果按部就班的进行计算,将会非常复杂。了解了平方差公式的特点,就可以发现恰好符合平方差公式的特征。利用公式对算式进行转化,将会使计算变得简单。
解答:说明:可以看出,由于合理地利用了平方差公式对算式进行了转化,从而使计算变得相对简单。
但要注意的是(100+99)×(100-99)并没有立刻计算成199,而是在计算时充分利用了数列的特点,将计算转化成了1至100的等差数列,从而使计算变得更加简单。因此,在使用公式的时候要相对灵活,随时观察运算的特征,善于抓住任何可利用的有利条件。
例4计算:分析:这道题数目很大,按常规进行计算很难解决。
尤其是题目中的两个平方数,更是难于计算出结果,分子和分母之间又不具备公因数,不能通过约分使数目简化。这样一道看似无法解决的题目,如果利用完全平方公式进行合理的转化,就可以使它得以解决。
分母中的***可以看成(20022000+2)2=20020002+2×2×20022000+22,这时,分母中的***就利用完全平方公式转化成了20022000,再加上分母中本身含有的1个20022000,就可以将分母进一步进行转化,从而确定分母与分子之间的联系,使计算简化,并且得以进行。
解答:说明:本道例题选自2024年我爱数学少年夏令营计算竞赛的第7题。
在解答的过程中,巧妙的利用了完全平方公式。通过合理的转化,使分母中的***转化成了20022000,并在此基础上又进行了二次转化,从而得到了分子与分母的公因数20022001,通过约分使计算。
得以进行。题目中公式的使用,隐蔽性很强,需要同学们很好的观察分子与分母数的特征,并根据数之间的联系及运算的特点,合理的选择公式进行使用。
四、巧用字母进行计算。
在我们常见的复杂计算中,很多计算数目很大,或者运算很烦琐。其中有一类情况,就是算式中部分运算或数目相同或相近。在这种情况下,完全可以利用字母来代替这些相同或相近的运算或数目,从而使运算简化。
例5计算:分析:通过观察不难发现,算式中有许多运算和数,多次重复的出现。
如果按正常情况展开计算,不仅繁琐,而且很容易出现重复或遗漏。容易造成不必要的错误。如果利用字母来代定相同的算式,并且利用字母来进行计算。
不仅可以使计算简化,避免了重复的环节,而且大大降低了运算的难度、减少了出错的可能。
解答:设;。
说明:从解答可以看出,利用字母进行计算,减少了中间的环节,降低了错误率。但值得注意的是,设定字母要恰当,不是越多越好,设定字母的数量要根据需要,以能够使计算简化为标准。
在这道例题中,设定一个或两个字母均可以。设定字母过多,有时不能达到简算的目的。
五、要善于运用转化。
在前面的例题中,其实我们已经多次提到过转化的问题。合理的利用定律和性质对运算进行拆解或合并,转化运算的形式,从而使计算简化。这里,我们再次强调转化的问题,主要是指在解题过程中,合理的转化问题的途径。
通常在没有定律和性质可以利用的前提下,通过转化问题,使复杂的计算得以解决。
例6计算:分析:这道题目通过观察不难看出,通分是一个很困难的环节,如果2的次方数再大一些,解决起来就更加困难。
同时,并不具备性质和定律可以使计算简化。这时,我们不妨通过转化问题,使计算得以简化。如果我们给算式乘2可以发现算式中每一个加数都相应扩大,再利用错位加减法减去原式,抵消掉中间项。
从而使看似简单的问题变得简单了。
解答:说明:通过例题的分析和解答可以发现,利用问题的转化,计算变得简单了。
这需要同学们在遇到计算困难时,要随时具有转化的意识。只要善于把复杂的问题进行合理的转化,才有可能使复杂的问题得以解决。
阅读材料。趣味24点。
趣味24点”源自于一种“抢24点”的扑克牌游戏。随机产生的四个数通过四则计算(每个数只能使用一次),使。
其结果为24.本游戏对培养我们的注意力、计算力(尤其是心算能力),开阔我们的思路,大有益处。
把下面每组中的四个数按规定组成“24”:
练习题。1.计算:
解答:2.计算:
解答:3.计算:
解答:说明:题目的解答过程中,运用了乘法的分配率,把看似不相关的分子和分母联系了起来。当然,这道题转化分母也可以达到同样的效果。
4.计算:333×332332333-332×333333332
解答:原式=333×(332×1001001+1)-332×(333×1001001-1)
说明:第四题和第三题一样都运用了乘法的分配率。但是与第三题不同的是这道题更侧重因数的组成。只有观察到因数的组成规律,才有可能使简算得以实施。
5.计算:解答:
6.计算:解答:
说明:本题的解答合理的运用了平方差公式,对算式进行了转化。与例题不同的是,转化后根据分子和分母的特点,利用乘法的交换律、结合律,对算式进行了分类和组合,从而使计算变得更为简便。
7.计算:解答:
说明:这道题目在解答过程中,既利用完全平方公式的逆向使用,又利用了平方差公式。解题的关键在于同学们对公式特征的熟悉程度。
以及对算式的重新构造。只有合理的构造出符合公式应用的条件,才可以顺利的使用公式。
8.计算:解答:设。
说明:这道题目利用了字母代定算式进行计算,使问题的解决得到了简化。值得注意的是在字母运算的过程中遇到了减法性质的应用,这时运算符号的变化是比较易错的,解题时要格外小心。
9.计算:解答:设,那么,说明:
本题的解答利用了合理的转化,通过错位相减,抵消掉了许多中间项,从而使计算简便。但与例题不同的是数列并不是连续变化的,因此,在抵消时要认真注意数的变化。切不可简单套用。
10.计算:
解答:因为,所以。
说明:在计算过程中,有些公式平时并不经常使用,或者有时被遗忘掉。这时同学们根据题目中的规律,自己进行推导。
然后,根据推导出的公式或规律,对运算进行相应的转化。从而达到简化运算的目的。
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