探索、研究:仪器箱按如图方式堆放(自下而上依次为第1层、第2层、…),受堆放条件限制,堆放时应符合下列条件:每层堆放仪器箱的个数an与层数n之间满足关系式an=n2-

发布时间:2020-08-06 14:07:39

探索、研究:仪器箱按如图方式堆放(自下而上依次为第1层、第2层、…),受堆放条件限制,堆放时应符合下列条件:每层堆放仪器箱的个数an与层数n之间满足关系式an=n2-32n+247,1≤n<16,n为整数.
(1)例如,当n=2时,a2=22-32×2+247=187,则a5=______,a6=______;
(2)第n层比第(n+1)层多堆放多少个仪器箱;(用含n的代数式表示)
(3)如果不考虑仪器箱堆放所承受的压力,请根据题设条件判断仪器箱最多可以堆放几层?并说明理由;
(4)设每个仪器箱重54N(牛顿),每个仪器箱能承受的最大压力为160N,并且堆放时每个仪器箱承受的压力是均匀的.
①若仪器箱仅堆放第1、2两层,求第1层中每个仪器箱承受的平均压力;
②在确保仪器箱不被损坏的情况下,仪器箱最多可以堆放几层?为什么?

网友回答

解:(1)当n=5时,原式=25-160+247=112,
当n=6时,则原式=36-192+247=91.

(2)方法一:an-an+1=(n2-32n+247)-[(n+1)2-32(n+1)+247]=31-2n,
即第n层比第(n+1)层多堆放(31-2n)个仪器箱.
方法二:a1-a2=29=31-2×1,a2-a3=27=31-2×2,
a3-a4=25=31-2×3,a4-a5=23=31-2×4,
由此得an-an+1=31-2n,
即第n层比第(n+1)层多堆放(31-2n)个仪器箱.(4)

(3)方法一:an=(n2-32n+256)+247-256=(n-16)2-9,
由题设条件,当n≤13时,an≥0,
∴仪器箱最多可以堆放12层.
方法二:由an=n2-32n+247的图象知:当1≤n<16时,an随n的增大而减小.
∵a12=7>0,a13=0.
∴仪器箱最多可以堆放12层.

(4)①由题意得,
即第1层中每个仪器箱承受的平均压力为46.75N.
②当n=5时,第1层中每个仪器箱承受的平均压力为:

当n=6时,第1层中每个仪器箱承受的平均压力为:

因此,该仪器箱最多可以堆放5层.
解析分析:(1)把n=5,n=6分别代入进行计算;
(2)方法一:分别表示出n+1和n时的代数式,然后进行减法运算;
方法二是通过计算几个特殊值,找到规律,再进一步计算;
(3)令an≥0进行分析求解;
(4)①根据公式分别求得第二层和第一层的个数,再根据第二层的总重量除以第一层的个数进行计算;
②根据①中的方法进行估算,求得最多可以堆放的层数.

点评:本题体现了“估算”思想,体现了“优选”思想,对这类问题能从“中点”处、“黄金分割点”处思考,是学生数学素养的体现.此题要能够根据所给的公式进行分析计算.
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