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五年级:数学宝塔

 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

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