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01
先把减法变成乘法
计算 (1−1/4)×(1−1/9)×(1−1/16)×(1−1/25)。四项依次对应 k=2、3、4、5;先把每项写成 (k−1)(k+1)/k²。
分步演示:从 k=2 到 5
同一组因子分成两条链;每按一次,检查一次结构。
第 1 / 5 步:明确原式(1−1/4) × (1−1/9) × (1−1/16) × (1−1/25)
共有四项;先看每项结构,不把减号两侧直接约去。
演示结论
3/5
两条链分别得到1/5和6/2。
只能约乘法中的非零因子。
不能跨加减直接约分;两条链要各自数清因子的出现次数,再保留两端。
02
学习目标与准备
S班 · 方法单元
先把每项拆成因子,再寻找贯穿整串的约分链。
两链分解首尾与重数S班为本项目的教学深度编排,不代表当地或机构官方课纲。
学完要能做到
- 区分加减中的“项”和连乘中的“因子”。
- 把一个连乘拆成两条链,解释为何中间因子能约掉。
- 按出现次数保留首尾,并检查零因子。
必要前置
会分数乘法、约分、乘法交换律和结合律,知道平方表示两个相同数相乘。无需预先背诵平方差公式。
本页的“从 k=a 到 b 连乘”表示:把 k 依次取整数 a、a+1、…、b 后得到的各项相乘,包含两端。
03
从一条链,到两条链
分数相乘时,可以把所有分子相乘、所有分母相乘,再约去共同的非零因子。
(1/2) × (2/3) × (3/4) × (4/5) = 1/5
分子的 2、3、4 各与分母同一个数配对。不是“中间的分数消失了”,而是每一对相同非零因子的商等于 1。
遇到减法,先变成乘法结构
以 k=4 为例:1 − 1/16=15/16,而 15=3×5。因此这一项可以写成 (3/4)×(5/4)。为什么换别的整数也成立?
(k−1)(k+1) = k×k+k−k−1 = k²−1
这里是把乘法分配到括号内,两个相反的 k 抵消。因此 k≠0 时:
1 − 1/k² = (k²−1)/k² = [(k−1)/k] × [(k+1)/k]
原来每项都有减号,现在成为两个分数因子的乘积。有限乘法允许重新分组:把所有 (k−1)/k 放在一组,把所有 (k+1)/k 放在另一组,各自约分。
可推广的结论与边界
对整数 2≤m≤n,第一链从 (m−1)/m 到 (n−1)/n,剩 (m−1)/n;第二链从 (m+1)/m 到 (n+1)/n,剩 (n+1)/m。因此:
从 k=m 到 n 连乘 (1−1/k²)
= [(m−1)/n] × [(n+1)/m]
m=n 时也成立,只是单项分解,没有链内相消。若起点为 1,原式含 1−1/1²=0,乘积为 0;不能为了“倒数链”去除以 k−1=0。起点为 0 时原式无定义。本页只处理起止明确的有限乘积。
04
两道完整例题
例题一 · 每项拆成两条链
计算从 k=2 到 10 的连乘 (1−1/k²)。
- 先核条件:k 为 2 至 10 的整数,共 9 项,分母与待约因子全非零。
- 每项写成 [(k−1)/k]×[(k+1)/k],按乘法交换律与结合律重新分组。
第一链:(1/2)×(2/3)×…×(9/10)=1/10。分子分母的 2 至 9 各约一次。
第二链:(3/2)×(4/3)×…×(11/10)=11/2。分子分母的 3 至 10 各约一次。
- 两链相乘:1/10 × 11/2=11/20。
合理性检查:每项介于 0 和 1 之间,乘积也应在 0 与 1 之间。这只能发现部分错误,不能替代精确计算。
例题二 · S班结构变式:跨两格,留几项?
计算从 k=3 到 8 的连乘 (1−4/k²)。
- 4=2²;(k−2)(k+2)=k²−4,所以每项=[(k−2)/k]×[(k+2)/k]。k≥3,约分因子均非零。
第一链:(1/3)×(2/4)×(3/5)×(4/6)×(5/7)×(6/8)
=(1×2)/(7×8)=1/28。
分子是 1 至 6,分母是 3 至 8;共同的 3 至 6 各约掉一次,首尾各留两个数。第二链:(5/3)×(6/4)×(7/5)×(8/6)×(9/7)×(10/8)
=(9×10)/(3×4)=15/2。
共同的 5 至 8 各约一次。- 相乘得 (1/28)×(15/2)=15/56。
两链的 3、4 等数可能在不同位置出现多次。每次约分只消掉一对,不能看见同一个数就把所有位置都划掉。“跨两格”指因子编号相差 2,不代表只算两项。
05
迁移练习
先展开首尾,再打开解析。以下题目均为本页自拟。
练习一 · 改变起点
计算从 k=4 到 9 的连乘 (1−1/k²)。为什么不能直接套 1/9×10/2?
查看完整解析
仍拆为两链。第一链 (3/4)×(4/5)×…×(8/9)=3/9=1/3。第二链 (5/4)×(6/5)×…×(10/9)=10/4=5/2。相乘得 5/6。
起点为 4,两链保留的起端分别是 3 和 4,不是 1 和 2。公式中的 m 必须随起点改变。
练习二 · 因子的重复次数
计算 (2/4)×(3/5)×(4/6)×(5/7)×(6/8)×(7/9)。有人只保留 2/9,哪里漏了?
查看完整解析
合并为 (2×3×4×5×6×7)/(4×5×6×7×8×9)。共同因子 4、5、6、7 各约去一对,剩 (2×3)/(8×9)=1/12。
分子和分母相差两格,前端剩 2、3,后端剩 8、9。只保留 2/9 漏掉了 3/8,不能凭“只剩首尾”猜答案。
边界追问 · 把起点改为 1
从 k=1 到 5 连乘 (1−1/k²),结果如何?
查看边界分析
第一项为 0,其余项有定义,故乘积为 0。无需也不能把零因子作为除数约去。零因子不会让整个乘法无定义;零出现在分母才会使表达式无定义。
06
易错对照与回顾
错误:跨加减直接约
(2+3)/(2+5) 不能约去两个 2 得 3/5。实际为 5/7。只有整体已写成乘法因子,才能约共同非零因子。
正确:先分解,再配对
(2×3)/(2×5)=3/5,因为分子分母都有非零因子 2。对长链要记录每个因子出现的次数。
- 看条件:有限、起止清楚、分母非零。
- 找结构:用等值分解把加减变成乘法因子。
- 分链展开:至少写出足够判断跨度的首尾项。
- 逐对核销:同值非零因子一对一约分,保留重数。
- 复查答案:算剩余因子,检查范围与零因子边界。
07
逐章回看
文字稿默认展开。点击章节标题,定位到视频中的对应讲解。
从二到五,连乘一减去k平方的倒数。先别急着算,四项里藏着两条约分链。
看k等于四这一项。一减十六分之一,等于十六分之十五。十五又等于三乘五。
所以它等于四分之三,乘四分之五。一般地,k减一乘k加一,展开就是k平方减一。
每项都这样分解。把较小的分子放进第一链,较大的分子放进第二链,分母都保留k。
这只是交换、结合乘法因子,没有改变乘积。注意,减号两侧不能直接约分。
第一链,分子分母的二、三、四,分别配成一对。它们都非零,每对约分后等于一。
第二链,三、四、五也分别配对。每次只约去一对,不能看到同一个数就全部划掉。
第一链剩五分之一,第二链剩二分之六。两链相乘,得到五分之三。
把终点延伸到十,第一链剩十分之一,第二链剩二分之十一,乘积就是二十分之十一。
如果起点改成一,第一项就是零,整串乘积为零。零不能当除数约去。先查条件,再找约分链。
08
学习与图示说明
S班表示本项目的教学深度;A/S编排不代表佛山南海或任何机构已核实的官方分班课纲。