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仅测试专题 · 04

对称:让 $1+2+\dots+100$ 三秒投降

2026-06-11

和同桌打个赌:他掏出计算器,从 11 一路摁到 100100;你只用脑子,看谁先报出 1+2++1001+2+\dots+100。发令——他还在噼里啪啦,你已经把答案拍在桌上。他不服气,改成加到 10001000,你照样秒杀。你不是人形计算器,你只是看见了他没看见的东西。看见了什么?

把这 100100 个数一头一尾配对:11100100229999339898……每一对都恰好等于 101101。这不是巧合:从两端往中间走,一个加 11、一个减 11,和纹丝不动——这是一种对称100100 个数配成 5050 对,于是 1+2++100=50×101=5050.1+2+\dots+100=50\times101=5050. 更漂亮的看法:把这串数正着写一行、倒着写一行,上下一列列相加,每列都是 101101、共 100100 列,所以两倍的和是 100×101100\times101。它对任意 nn 都成立: 1+2++n=n(n+1)2.1+2+\dots+n=\frac{n(n+1)}2. 你甚至能用眼睛看见它:把 1,2,,n1,2,\dots,n 摆成一个点子三角形,再倒扣一个同样的,严丝合缝拼成 n×(n+1)n\times(n+1) 的长方形——2S=n(n+1)2S=n(n+1) 就明明白白画在那儿。

前三天”不变量”教我们说”不可能”;今天”对称”说的是”其实很容易”。它不替你多算一步,只是换个角度,让藏着的秩序自己跳出来——数学的美,常常就是找到那个让难题自己投降的视角

☝️ 今日开放思考(可讨论)

高斯靠的是”一头加一、一头减一,和不变”。那 1×2×3××1001\times2\times3\times\dots\times100(连乘)能用同样的配对招拍平吗?如果不能,是这串数变了,还是”对称”挑食?

🧩 今日难题

⭐ 挑战 把 11100100 里所有偶数的和,减去所有奇数的和,得多少?(别硬算,想想配对。)

🌟 星标(初联) 求 11×2+12×3+13×4++199×100\dfrac{1}{1\times2}+\dfrac{1}{2\times3}+\dfrac{1}{3\times4}+\dots+\dfrac{1}{99\times100}。(提示:每一项 1k(k+1)\dfrac{1}{k(k+1)} 都能拆成两半,拆开后会发生奇妙的事。)

参考答案与解析(点击展开) ⭐ 挑战|5050 配对相减:(21)+(43)++(10099)(2-1)+(4-3)+\dots+(100-99),每对都是 11,共 5050 对,答案 5050。(即偶数和 25502550 减奇数和 25002500。)

🌟 星标|99100\dfrac{99}{100} 关键一步:1k(k+1)=1k1k+1\dfrac{1}{k(k+1)}=\dfrac1k-\dfrac1{k+1}。于是整串变成 (112)+(1213)++(1991100),\left(1-\tfrac12\right)+\left(\tfrac12-\tfrac13\right)+\dots+\left(\tfrac1{99}-\tfrac1{100}\right), 中间每个数都被前后抵消,像望远镜一节节收拢,只剩头尾:11100=991001-\dfrac1{100}=\dfrac{99}{100}。高斯用”首尾配对”,这里用”前后相消”——都是让一长串自己坍缩。


下篇引线:明天周五,把这周两把钥匙——不变量对称——一起挂上腰,来场周末综合演练。