别再瞎猜了!“找规律填数”一步到位秘籍,看完秒变数字侦探:典型例题精讲
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2025-12-20
找规律填数:像侦探一样破解数字密码
💡 阿星起步:找规律填数 的底层逻辑
想象一下,你是个数字侦探。眼前有一串神秘的数字“密码”,你的任务就是找出它们背后的“暗号规则”。这个规则,就是数列的“规律”。
很多“小白”一开始只会用“后一个数减前一个数”这一招,这就像侦探只会看脚印。但有些狡猾的“数字案件”,规律藏在更深的地方。比如,每个数字可能和它的“出生编号”(我们叫它序号 \( n \) )有直接关系。
今天我们要掌握的核心武器就是:盯着每个数字的“座位号”(\( n \) ),看看它是不是被“平方”(\( n^2 \))过,或者乘了倍数,然后加加减减变成了现在的样子。 就像公式 \( n^2 + 1 \),当 \( n=1 \),数就是 \( 1^2+1=2\);当 \( n=2 \),数就是 \( 2^2+1=5\)。找到这个“通项公式”,你就能预测任何一个位置上的数字!
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】观察数列:2,5,10,17,26,… 请问第6个数是多少?
阿星拆解:
第一步,给每个数字贴上“座位号”(序号 \( n \)):
- 第1个数 2, 座位号 \( n = 1 \)
- 第2个数 5, 座位号 \( n = 2 \)
- 第3个数 10,座位号 \( n = 3 \)
- 第4个数 17,座位号 \( n = 4 \)
- 第5个数 26,座位号 \( n = 5 \)
第二步,尝试用“平方关系”去匹配。我们试试 \( n^2 \):
- 当 \( n=1 \),\( 1^2 = 1 \),但实际数是2。\( 2 \) 比 \( 1 \) 多1。所以可能是 \( 1^2 + 1 = 2\) ✅
- 当 \( n=2 \),\( 2^2 = 4 \),实际数是5。\( 5 \) 比 \( 4 \) 多1。所以 \( 2^2 + 1 = 5\) ✅
- 当 \( n=3 \),\( 3^2 = 9 \),实际数是10。\( 10 \) 比 \( 9 \) 多1。所以 \( 3^2 + 1 = 10\) ✅
规律找到了!每个数 = 它的“座位号”的平方 + 1,也就是 \( n^2 + 1 \)。
第三步,求第6个数(\( n=6 \)):
\[ 第6个数 = 6^2 + 1 = 36 + 1 = 37 \]
所以答案是 37。
【进阶例题】数列 1,3,7,13,21,… 中,第10个数是多少?
阿星敲黑板:
⚠️ 陷阱提示:这个数列的“座位号” \( n \) 是从1开始的吗?我们用第一题的思路试试看。
第一步,先假设 \( n \) 从1开始:
- \( n=1 \), 数是1。 \( 1^2 = 1\),相等,好像不用加1?
- \( n=2 \), 数是3。 \( 2^2 = 4\),4比3多1,对不上。
假设失败!规律不是简单的 \( n^2 + 1 \)。
第二步,换个思路:试试 \( n^2 \) 之后是加还是减?或者,序号会不会从0开始?我们试试从 \( n=0 \) 开始编号:
- 第1个数1,座位号 \( n=0 \):\( 0^2 + 1 = 0 + 1 = 1\) ✅
- 第2个数3,座位号 \( n=1 \):\( 1^2 + 2 = 1 + 2 = 3\) ❌(不对,我们想要一个固定公式)
不对。再回到 \( n=1 \) 开始,观察 \( n^2 \) 和实际数的差:
- \( n=1 \),\( 1^2=1 \), 差是 \( 1 - 1 = 0 \)
- \( n=2 \),\( 2^2=4 \), 差是 \( 3 - 4 = -1 \)
- 差在变,不是固定的+1。但看差的规律:0, -1, ... 不明显。
第三步,终极发现:试试 \( n \) 和 \( (n-1) \) 的关系!我发现:
- \( n=1 \):\( 1 \times 0 + 1 = 1 \)
- \( n=2 \):\( 2 \times 1 + 1 = 3 \)
- \( n=3 \):\( 3 \times 2 + 1 = 7 \) ✅
- \( n=4 \):\( 4 \times 3 + 1 = 13 \) ✅
原来规律是:第 \( n \) 个数 = \( n \times (n-1) + 1 \)**,也就是 \( n^2 - n + 1 \)。
第四步,求第10个数(\( n=10 \)):
\[ 第10个数 = 10 \times (10-1) + 1 = 10 \times 9 + 1 = 90 + 1 = 91 \]
或者用 \( 10^2 - 10 + 1 = 100 - 10 + 1 = 91 \)。
所以答案是 91。这个题的“坑”在于,规律是 \( n^2 \) 的变体(\( n^2 - n + 1 \)),而不是标准的 \( n^2+1 \)。
【拔高例题】用火柴棒搭成如下一系列正方形图案,搭第 \( n \) 个图案需要多少根火柴棒?
(图案描述:第1个图:一个正方形,4根火柴。第2个图:两个并排的正方形,7根火柴。第3个图:三个并排的正方形,10根火柴。)
思维迁移:
这看起来是图形题,但本质上还是一个找规律填数问题!我们把图形翻译成数字序列:
第1个图:4根 → 数:4
第2个图:7根 → 数:7
第3个图:10根 → 数:10
序列就是:4, 7, 10, …
现在,给这个序列标序号 \( n \):
- \( n=1 \), 数=4
- \( n=2 \), 数=7
- \( n=3 \), 数=10
看相邻差:\( 7-4=3\), \( 10-7=3 \),差固定是3。这是一个等差数列。
但题目要求用含 \( n \) 的式子表示。我们可以联系图形思考:第一个正方形用4根,之后每多一个正方形,只需要多3根(因为共享一条边)。
所以公式是:火柴棒数 = 第一个正方形的4根 + 后面 (\( n-1 \)) 个正方形每个贡献的3根。
写成算式:\( 4 + 3 \times (n-1) \)
化简一下:\( 4 + 3n - 3 = 3n + 1 \)
看!它又变回了我们熟悉的“倍数关系”(\( 3n \))再加一个固定数(\( +1 \))的形式。虽然它不是 \( n^2 \),但核心思想一模一样:找到数和序号 \( n \) 之间的运算关系(乘一个倍数,再加一个修正值)。
所以,第 \( n \) 个图案需要 \( (3n + 1) \) 根火柴棒。
📝 阿星必背口诀:
数列规律别瞎猜,序号 n 是王牌。
平方倍数常考察,加减修正好戏来。
基础差商先试试,复杂关系拆解开。
🚀 举一反三:变式挑战
数列 5, 8, 13, 20, 29, … 中,第7个数是多少?(提示:想想 \( n^2 \) 加几)
已知一个数列的通项公式是 \( n^2 + 3 \),那么这个数列的第5个数是什么?这个数列的第几项是28?
观察数列:0, 3, 8, 15, 24, … 请写出它的通项公式(用 \( n \) 表示),并求出第100个数。
解析与答案
【详尽解析】
变式一解析:标序号 \( n \),发现 \( n=1\)时5,\( 1^2=1\),需加4;\( n=2\)时8,\( 2^2=4\),需加4;验证 \( n=3\): \( 9+4=13\) ✅。规律为 \( n^2 + 4 \)。第7项:\( 7^2 + 4 = 49 + 4 = 53 \)。
变式二解析:① 第5项:\( 5^2 + 3 = 25 + 3 = 28 \)。② 问第几项是28:设第 \( n \) 项是28,则 \( n^2 + 3 = 28 \),\( n^2 = 25 \),所以 \( n = 5 \)(取正整数)。第5项是28。
变式三解析:标序号 \( n \)。\( n=1\):0,\( 1^2=1\),差-1;\( n=2\):3,\( 4\),差-1?不对。观察:0=1-1,3=4-1,8=9-1,15=16-1。规律是 \( n^2 - 1 \)。通项公式:\( n^2 - 1 \)。第100项:\( 100^2 - 1 = 10000 - 1 = 9999 \)。
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