给出下面的数表序列: 表11 表22 表3113135…448123113135…44812 其中标n(n=1,2,3,…)n(n=1,2,3,…)有nn行,第11行的nn个数是11,33,55,……,2n−12n-1,从第22行起,每行中的每个数都等于它肩上的两数之和. 写出表44,验证表44各行中的数的平均数按从上到下的顺序构成等比数列,并将结论推广到表n(n⩾3)(n(n\geqslant 3)(不要求证明)).

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完整解法

1. 根据规则写出表4的各项数值

根据题意,第 11 行有 44 个数:1,3,5,71, 3, 5, 7。
从第 22 行起,每行中的每个数都等于它肩上(即上一行相邻两数)之和:
第 22 行为:1+3=4,3+5=8,5+7=121+3=4, 3+5=8, 5+7=12,即 4,8,124, 8, 12;
第 33 行为:4+8=12,8+12=204+8=12, 8+12=20,即 12,2012, 20;
第 44 行为:12+20=3212+20=32,即 3232。
所以表 44 为:

13574812122032\begin{matrix} 1 & 3 & 5 & 7 \\ & 4 & 8 & 12 \\ & & 12 & 20 \\ & & & 32 \end{matrix}

2. 计算表4中各行数字的平均数

计算表 44 各行数的平均数如下:
第 11 行平均数为 1+3+5+74=4\frac{1+3+5+7}{4} = 4;
第 22 行平均数为 4+8+123=8\frac{4+8+12}{3} = 8;
第 33 行平均数为 12+202=16\frac{12+20}{2} = 16;
第 44 行平均数为 321=32\frac{32}{1} = 32。
表 4 各行数的平均数依次为 4,8,16,324, 8, 16, 32。

3. 验证平均数构成等比数列

因为 84=2\frac{8}{4} = 2,168=2\frac{16}{8} = 2,3216=2\frac{32}{16} = 2,
所以表 44 各行中的数的平均数按从上到下的顺序构成以 44 为首项,公比为 22 的等比数列,结论成立。

4. 将结论推广至表n并写出通项规律

观察表 11:第 11 行平均数为 11,构成首项为 11,公比为 22 的等比数列;
表 22:第 11、 22 行平均数分别为 2,42, 4,构成首项为 22,公比为 22 的等比数列;
表 33:各行平均数依次为 3,6,123, 6, 12,构成首项为 33,公比为 22 的等比数列;
表 44:各行平均数依次为 4,8,16,324, 8, 16, 32,构成首项为 44,公比为 22 的等比数列。
由此推广到表 n(n⩾3)n(n \geqslant 3):表 n(n⩾3)n(n \geqslant 3) 各行中的数的平均数按从上到下的顺序构成首项为 nn,公比为 22 的等比数列。

答案

表 4 为:

135748121220321 \quad 3 \quad 5 \quad 7 \\ \quad 4 \quad 8 \quad 12 \\ \quad\quad 12 \quad 20 \\ \quad\quad\quad 32

表 4 各行数的平均数分别为 4,8,16,324, 8, 16, 32,构成以 44 为首项,公比为 22 的等比数列。
推广结论:表 n(n⩾3)n(n \geqslant 3) 各行中的数的平均数按从上到下的顺序构成首项为 nn,公比为 22 的等比数列。

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