彭 林
形体各异,千姿百态的宝塔,是我国古代文明的瑰宝。古都西安的大雁塔,苏州的北寺塔,北京的白塔举世闻名。
在民间文学里头,有一种“宝塔诗”,至今还是人们喜闻乐见的创作形式。例如:
学
数学
很容易
概念清晰
计算要准确
多动脑要心细
趣味无穷有进益
愉快学习方见成绩
在晚会上用英语单词造宝塔的游戏很受欢迎,这种宝塔可以建筑到十几层。例如:
I (我)
IS (是)
ICE (冰)
IR O N (铁)
IDEAL (理想的)
IN C O M E (收入)
IRELAND (爱尔兰)
ID E N TIT Y (恒等式)
IMAGINARY (幻想的)
IM P R E S SIO N (印象)
ICOSAHEDRON (二十面体)
用自然数也可以组成妙趣横生的“宝塔”,同样会使你感到妙不可言。
先看下面的“双塔”:
1
1 3
1 3 5
1 3 5 7
1 3 5 7 9
1 3 5 7 9 1 1
… … … … …
1
1 2 1
1 2 3 2 1
1 2 3 4 3 2 1
1 2 3 4 5 4 3 2 1
… … … … … …
不难看出,这两个“塔”的结构明显不同。有趣的是,如果分别计算两个“塔”各层所有数的和,你会发现:同一层的各数的和相同,都等于这一层“层数”的平方。例如,左边这个“塔”的第5层(从上向下数,下同):1+3+5+7+9=25=52;右边那个“塔”的第5层:1+2+3+4+5+4+3+2+1=25=52。
为什么会这样呢?请小读者自己想一想。
再看另一个用奇数组成的“宝塔”:
1
3 5
7 9 11
13 15 17 19
21 23 25 2729
… … … … …
你能继续写出第6层、第7层么?分别计算各层所有数的和,你会发现它有什么规律?
第四个“宝塔”是用自然数组成的:
1 2 3
4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 23 24
这个宝塔也十分有趣:
(1)最上面一层的“中间数”是2,2的两侧各有1个数;第2层的“中间数”是6,6的两侧各有2个数;第n层“中间数”的两侧各有n个数,因此第n层共有n+n+1=2×n+1个数。
(2)每一层左边第1个数,恰是它所在“层数”n的平方。例如,第3层左边第1个数是9,9=32。
(3)尤为有趣的是,在每一层中,以“中间数”为界,右边的n个数的和,减去左边的n个数的和,正好等于“中间数”。例如,在第4层中:(21+22+23+24)-(16+17+18+19)=90-70=20。换句话说,每一层前(n+1)个数的和恰恰等于后n个数的和。
在自然数王国里,还有更多、更有趣的“宝塔”。
法国数学家路加,对式题建筑成的“宝塔”特别有兴趣,他收集和研究了大量有关的例题。例如:
(1)
1×9+2=11
12×9+3=111
123×9+4=1111
1234×9+5=11111
12345×9+6=111111
123456×9+7=1111111
1234567×9+8=11111111
12345678×9+9=111111111
123456789×9+10=1111111111
(2)
0×9+8= 8
9×9+7=88
98×9 + 6= 888
987×9+ 5= 8888
9876×9+4= 88888
98765×9 +3= 888888
987654×9+2=8888888
9876543×9+1=88888888
98765432 × 9+0=88888888
(3)
11×11=121
111×111=12321
1111×1111=1234321
11111×11111=12345321
111111×111111=12345654321
1111111×1111111=1234567654321
11111111×11111111 = 123456787654321
111111111×111111111 = 12345678987654321
(4)
22×55=1210
222×555=123210
2222 ×5555=12343210
22222×55555=123453210
222222×555555=123456543210
2222222×5555555=12345676543210
22222222×55555555=1234567876543210
222222222× 555555555=123456789876543210
以上“宝塔”都只有九级,不能再继续造下去了。这是因为受到十进位记数法的限制。不过,也有许多用计算题建造的“宝塔”,它们是可以无限制地造下去的。例如:
(1)
7×7=49
67×67= 4489
667×667= 444889
… …
(2)
4×4=16
34×34=1156
334×334= 111556
… …
(3)
7×9=63
77×99= 7623
777×999=776223
… …
(4)
9×9=81
99×99=9801
999×999=998001
… …
想 想 练 练
1.在下列塔形空圈中填入适当的数。
2.计算下列各题。
1×8+1
12×8+2
123×8+3
1234×8+4
12345×8+5
123456×8+6
1234567×8+ 7
12345678×8+8
123456789×8+9