中考数学全面突破:题型1 规律探索型问题 含解析答案
展开题型1 规律探索型问题
对于规律探索题型常常会有一定的通式或循环规律,解题时一般先列出前几项,找出规律或通式求解.1.常考类型:①数字规律探索;②数式规律探索;③图形规律探索;④坐标系中图形规律探索;⑤与函数图象相关的规律探索.2.考查形式与题型:一般都是给出一列数字或者图形,求其第n个数字、第n个式子或第n个图形或求末位数值;题型为选择、 填空.
类型一 数字规律探索
1.观察下列等式:71=7,72=49,73=343,74=2401,75=16807,76=117649,…,那么:71+72+73+…+72016的末位数字是( )
A. 9 B. 7 C. 6 D. 0
2.按一定规律排列的一列数:,1,1,,,,,…,请你仔细观察,按照此规律方框内的数字应为________.
3.观察下列等式:31=3,32=9,33=27,34=81,35=243,36=729,….试猜想,32016的个位数字是________.
类型二 数式规律探索
4. “数学是将科学现象升华到科学本质认识的重要工具”.比如在化学中,甲烷的化学式是CH4,乙烷的化学式是C2H6,丙烷的化学式是C3H8,…,设碳原子的数目为n(n为正整数),则它们的化学式都可用下列哪个式子来表示( )
A. CnH2n+2 B. CnH2n C. CnH2n-2 D. CnHn+3
5.古希腊数学家把数1,3,6,10,15,21,……叫做三角形数,它有一定的规律性.若把第一个三角形数记为x1,第二个三角形数记为x2,…,第n个三角形数记为xn,则xn+xn+1=________.
6.观察下列等式:
1+2+3+4+…+n=n(n+1);
1+3+6+10+…+n(n+1)=n(n+1)(n+2)
1+4+10+20+…+n(n+1)(n+2)=n(n+1)(n+2)(n+3);
则有:1+5+15+35+…+n(n+1)(n+2)(n+3)=________.
类型三 图形规律探索
7.如图,正方形ABCD的边长为2,其面积标记为S1,以CD为斜边作等腰直角三角形,以该等腰直角三角形的一条直角边为边向外作正方形,其面积标记为S2,…,按照此规律继续下去,则S9的值为( )
A. ()6 B. ()7 C. ()6 D. ()7
第7题图 第8题图 第9题图
8.如图,在矩形ABCD中,已知AB=4,BC=3,矩形在直线l上绕其右下角的顶点B向右旋转90°至图①位置,再绕右下角的顶点继续向右旋转90°至图②位置,…,依次类推,这样连续旋转2015次后,顶点A在整个旋转过程中所经过的路程之和是( )
A. 2015π B. 3019.5π C. 3018π D. 3024π
9.将一些相同的“○”按如图所示的规律依次摆放,观察每个“龟图”中“○”的个数,若第n个“龟图”中有245个“○”,则n=________.
10.如图,△ABC的面积为1,第一次操作:分别延长AB,BC,CA至点A1,B1,C1,使A1B=AB,B1C=BC,C1A=CA,顺次连接A1,B1,C1,得到△A1B1C1,第二次操作,分别延长A1B1,B1C1,C1A1至点A2,B2,C2,使A2B1=A1B1,B2C1=B1C1,C2A1=C1A1,顺次连接A2,B2,C2,得到△A2B2C2,…,按此规律,要使得到的三角形的面积超过2016,最少经过________次操作.
第10题图 第11题图 第12题图
11.如图,∠MON=60°,作边长为1的正六边形A1B1C1D1E1F1,边A1B1、F1E1分别在射线OM、ON上,边C1D1所在的直线分别交OM、ON于点A2、F2,以A2F2为边作正六边形A2B2C2D2E2F2,边C2D2所在的直线分别交OM、ON于点A3、F3,再以A3F3为边作正六边形A3B3C3D3E3F3,…,依此规律,经第n次作图后,点Bn到ON的距离是________.
类型四 坐标中的图形规律探索
12.如图,已知菱形OABC的顶点O(0,0),B(2,2),若菱形绕点O逆时针旋转,每秒旋转45°,则第60秒时,菱形的对角线交点D的坐标为( )
A. (1,-1) B. (-1,-1) C. (,0) D. (0,-)
13.如图,在平面直角坐标系中,边长为1的正方形OA1B1C1的两边在坐标轴上,以它的对角线OB1为边作正方形OB1B2C2,再以正方形OB1B2C2的对角线OB2为边作正方形OB2B3C3,依次类推…,则正方形OB2015B2016C2016的顶点B2016的坐标是________.
第13题图 第14题图 第15题图
14.如图,点A1的坐标为(1,0),A2在y轴的正半轴上,且∠A1A2O=30°,过点A2作A2A3⊥A1A2,垂足为A2,交x轴于点A3;过点A3作A3A4⊥A2A3,垂足为A3,交y轴于点A4;过点A4作A4A5⊥A3A4,垂足为A4,交x轴于点A5;过点A5作A5A6⊥A4A5,垂足为A5,交y轴于点A6,…,按此规律进行下去,则点A2016的纵坐标为____________.
15.如图,在平面直角坐标系中,矩形AOCB的两边OA、OC分别在x轴和y轴上,且OA=2,OC=1.在第二象限内,将矩形AOCB以原点O为位似中心放大为原来的倍,得到矩形A1OC1B1,再将矩形A1OC1B1以原点O为位似中心放大倍,得到矩形A2OC2B2…,依此规律,得到的矩形AnOCnBn的对角线交点的坐标为________.
16.如图,在平面直角坐标系中,△A1A2A3,△A3A4A5,△A5A6A7,△A7A8A9,…,都是等边三角形,且点A1,A3,A5,A7,A9的坐标分别为A1(3,0),A3(1,0),A5(4,0),A7(0,0),A9(5,0),依据图形所反映的规律,则A100的坐标为________.
类型五 与函数图象相关的规律探索
17.如图,在坐标轴上取点A1(2,0),作x轴的垂线与直线y=2x交于点B1,作等腰直角三角形A1B1A2;又过点A2作x轴的垂线与直线y=2x交于点B2,作等腰直角三角形A2B2A3;…,如此反复作等腰直角三角形,当作到An(n为正整数)点时,则An的坐标是________.
第16题图 第17题图 第18题图
18.如图,在平面直角坐标系中,将△ABO绕点B顺时针旋转到△A1BO1的位置,使点A的对应点A1落在直线y=x上,再将△A1BO1绕点A1顺时针旋转到△A1B1O2的位置,使点O1的对应点O2落在直线y=x上,依次进行下去…. 若点A的坐标是(0,1),点B的坐标是(,1),则点A8的横坐标是________.
答案与解析:
类型一 数字规律探索
1. D 【解析】根据题意,7的幂次方最终结果的末位数字是7,9,3,1这样的循环,其和的末位数字是0,因为2016=504×4,所以71+72+73+…+72016的末位数字是0.
2. 1 【解析】将原来的一列数变形为,,,□,,,,…通过观察可以得出分子依次为从小到大排列的连续奇数,分母是依次从小到大排列的质数,故方框内填,故答案为1.
3. 1 【解析】从前几个3的幂次方结果来看,它的个位数字依次是3,9,7,1,第5个数跟第一个数的个位数字相同,于是3的整数次幂是每四个数一个循环,2016÷4=504,于是32016的个位数字与34的个位数字相同,即为1.
类型二 数式规律探索
4. A 【解析】由H的下标可得第1个是4,第二个为6,第三个为8,所以第n个为2n+2,由C的下标可得第1个是1,第二个是2,…,所以碳原子的数目为n时,化学式为CnH2n+2.
5. (n+1)2或n2+2n+1 【解析】∵x1+x2=1+3=4=22,x2+x3=3+6=9=32,x3+x4=6+10=16=42,x4+x5=10+15=25=52,x5+x6=15+21=36=62,∴xn+xn+1=(n+1)2=n2+2n+1.
6. n(n+1)(n+2)(n+3)(n+4) 【解析】观察所给等式可以发现,第一个等式的右边系数为=1×,因式为n(n+1);第二个等式的右边系数为=×,因式为n(n+1)(n+2);第三个等式的右边系数为=×,因式为n(n+1)(n+2)(n+3),所以第四个等式的右边系数为×=,因式为n(n+1)(n+2)(n+3)(n+4),结果为n(n+1)(n+2)(n+3)(n+4).
类型三 图形规律探索
7. A 【解析】由题意得:S1=22=()-2,S2=()2=()-1,S3=(1)2=()0,S4=()2=()1,…,S9=()9-3=()6.故选A.
8. D 【解析】本题考查旋转规律探索和弧长公式.在矩形ABCD中,AB=4,BC=3,由勾股定理得:AC==5,画出经过旋转六次后点A经过的路线,由题图可知经过第①次旋转,点A运动过的路程是以B为圆心,AB长为半径,圆心角为90°的;经过第②次旋转,点A运动过的路程是以AC长为半径,圆心角为90°的;经过第③次旋转,点A运动过的路程是以AD长为半径,圆心角为90°的;第④次旋转,点A在直线上不变化;经过第⑤次旋转,点A运动过的路程与第①次旋转运动过的路程一致. 故点A每经过四次旋转后,重复前四次旋转的路程.∵2015÷4=503……3,∴点A经过的路程正好是503个前四次运动的路程和再加上一个前三次运动的路程和,即一共是504个前三次运动的路程和.由弧长公式得的长为πAB=2π,的长为πAC=π;的长为πAD=π,∴经过2015次旋转后,点A经过的路程为504×(2π+π+π)=3024π.
9. 16 【解析】根据题意得:第1个图形中小圆的个数为5,第2个图形中小圆的个数为7,第3个图形中小圆的个数为11,得出第n个图形中小圆的个数为n(n-1)+5.据此可以求出“龟图”中有245个“○”时n的值.方法①:第1个图形有:5个○,第2个图形有:2×(2-1)+5=7个○,第3个图形有:3×(3-1)+5=11个○,第4个图形有:4×(4-1)+5=17个○,…,据此得出:第n个图形有:n(n-1)+5个○,则可得方程n(n-1)+5=245,解得n1=16,n2=-15(不合题意,舍去).故答案为:16.方法②:设y=an2+bn+c,根据题意得,解得,∴y=n2-n+5.当y=245时,可得:n2-n+5=245.
10. 四 【解析】△ABC与△A1BB1的底相等(AB=A1B),高为1∶2(BB1=2BC),故面积比为1∶2,∵S△ABC=1,∴S△A1BB1=2.同理可得,S△C1B1C=2,S△AA1C1=2,∴S△A1B1C1=S△C1B1C+S△AA1C1+S△A1B1B+S△ABC=2+2+2+1=7,同理可证:S△A2B2C2=7S△A1B1C1=49,第三次操作后的面积为7×49=343,第四次操作后的面积为7×343=2401.故按此规律,要使得到的三角形的面积超过2016,最少经过四次操作.
11. 3n-1 【解析】由题可知,∠MON=60°,不妨设Bn到ON的距离为hn,∵正六边形A1B1C1D1E1F1的边长为1,则A1B1=1,易知△A1OF1为等边三角形,∴A1B1=OA1=1,∴OB1=2,则h1=2×=,又OA2=A2F2=A2B2=3,∴OB2=6,则h2=6×=3,同理可求:OB3=18,则h3=18×=9,…,依此可求:OBn=2×3n-1,则hn=2×3n-1×=3n-1,∴Bn到ON的距离hn=3n-1.
类型四 坐标中的图形规律探索
12. B 【解析】∵菱形OABC的顶点O(0,0),点B的坐标是(2,2),∴BO与x轴的夹角为45°,∵菱形的对角线互相垂直平分,∴点D 是线段OB的中点,∴点D 的坐标是(1,1),∵菱形绕点O逆时针旋转,每秒旋转45°,360°÷45°=8,∴每旋转8秒,菱形的对角线交点就回到原来的位置(1,1),∵60÷8=7……4,∴第60秒时菱形绕点O逆时针旋转了7周回到原来位置后,又旋转了4秒,即又旋转了4×45°=180°,∴点D的对应点落在第三象限,且对应点与点D关于原点O成中心对称,∴第60秒时,菱形的对角线交点D的坐标为(-1,-1).
13. (21008,0) 【解析】点B的位置依次落在第一象限、y轴正半轴、第二象限、x轴负半轴、第三象限、y轴负半轴、第四象限、x轴正半轴,…,每8次一循环.2016÷8=252,所以点B2016落在x轴正半轴,故B2016的纵坐标是0;OBn是正方形的对角线,OB1=,OB2=2=()2,OB3=2=()3,…,所以OB2016=()2016=21008,所以点B2016的坐标为(21008,0).
14. -31007 【解析】∵A1(1,0),∠A1A2O=30°,∴A2(0,),∵A3A2⊥A1A2 ,∴∠A3A2O=60°,∴∠A2A3O=30°, ∴A3(-3,0),同理:A4(0,-3),A5(9,0),A6(0,9),A7(-27,0),A8(0,-27),…,即:A2(0,),A4(0,-3),A6(0,9),A8(0,-27),列表如下:
A2
×(-3)0
…
(2-2)÷2=0
A4
×(-3)1
…
(4-2)÷2=1
A6
×(-3)2
…
(6-2)÷2=2
A8
×(-3)3
…
(8-2)÷2=3
A2016
×(-3)n
…
(2016-2)÷2=n
∴n=1007,∴A2016的纵坐标是-31007.
15. (-,) 【解析】在矩形OABC中,OA=2,OC=1,∴A(-2,0),C(0,1),∴对角线的交点为(-1,),将矩形OABC以原点O为位似中心,放大为原来的倍,∴矩形A1OC1B1对角线的交点为(-,),即(-,×),继续放大为原来的倍,∴矩形A2OC2B2对角线的交点为(-,),即(-,×),…,依次类推,∴矩形AnOCnBn对角线的交点为(-,).
第16题解图
16. (,-) 【解析】如解图,继续排列图形如下,观察发现,A1、A5、A9、…、A4n-3在点(2,0)的右侧,A3、A7、A11、…、A4n-1在点(2,0)的左侧,A2、A6、A10、…、A4n-2在第一象限,A4、A8、A12、…、A4n在第四象限,∴A100在第四象限,进一步观察发现:①A4、A8、A12、A4n的横坐标都为,②A4n所在等边三角形边长为2n+1,可求得A100所在等边三角形边长为2×25+1=51,进一步可求点A100的纵坐标为-(×51)=-,从而解得A100的坐标为(,-).
类型五 与函数图象相关的规律探索
17. (2×3n-1,0) 【解析】∵A1(2,0)=(2×30,0),且A1B1⊥x轴,与直线y=2x交于点B1,∴B1(2,4),∵作等腰直角三角形△A1B1A2是等腰直角三角形,∴A2(6,0)=(2×31,0),∵A2B2⊥x轴,且与直线y=2x交于点B2,∴B2(6,12),∴A3(18,0)=(2×32,0),如此反复作等腰直角三角形,An(2×3n-1,0).
18. 6+6 【解析】由A点的坐标得OA=1,由B点的坐标得OB=2,则AB=,由图象得直线OB与x轴的正方向的夹角为30°,于是A1的横坐标为:OA1·cos30°=(2+)×;A2的横坐标为:OO2·cos30°=(2++1)×;A3的横坐标为:OA3·cos30°=(2++1+2+)×;A4的横坐标为:(2++1+2++1)×;…,于是A8的横坐标为:(2++1+2++1+2++1+2++1)×=6+6.
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