初中数学规律型：图形的变化类试题

下列图案是用长度相同的火柴棒按一定规律拼搭而成，图案①需8根火柴棒，图案②需15根火柴棒， $\dots$，按此规律，图案⑦需　　根火柴棒．

观察下列图中所示的一系列图形，它们是按一定规律排列的，依照此规律，第2018个图形共有　　个〇．

已知直线 $l_1:y=(k-1)x+k+1$和直线 $l_2:y=\mathit{kx}+k+2$，其中 $k$为不小于2的自然数．

（1）当 $k=2$时，直线 $l_1$、 $l_2$与 $x$轴围成的三角形的面积 $S_2=$　　；

（2）当 $k=2$、3、4， $\dots \dots$，2018时，设直线 $l_1$、 $l_2$与 $x$轴围成的三角形的面积分别为 $S_2$， $S_3$， $S_4$， $\dots \dots$， $S_{2018}$，则 $S_2+S_3+S_4+\dots \dots +S_{2018}=$　　．

按照如图所示的方法排列黑色小正方形地砖，则第14个图案中黑色小正方形地砖的块数是　　．

如图所示，将形状、大小完全相同的“●”和线段按照一定规律摆成下列图形，第1幅图形中“●”的个数为 $a_1$，第2幅图形中“●”的个数为 $a_2$，第3幅图形中“●”的个数为 $a_3$， $\dots$，以此类推，则 $\frac{1}{a_1}+\frac{1}{a_2}+\frac{1}{a_3}+\dots +\frac{1}{a_{19}}$的值为 $($　　 $)$

A． $\frac{20}{21}$B． $\frac{61}{84}$C． $\frac{589}{840}$D． $\frac{431}{760}$

如图所示，下列图形都是由相同的玫瑰花按照一定的规律摆成的，按此规律摆下去，第 $n$个图形中有120朵玫瑰花，则 $n$的值为 $($　　 $)$

A．28B．29C．30D．31

如图，点 $A_1$的坐标为 $(2,0)$，过点 $A_1$作 $x$轴的垂线交直线 $l:y=\sqrt{3}x$于点 $B_1$，以原点 $O$为圆心， $O{B}_1$的长为半径画弧交 $x$轴正半轴于点 $A_2$；再过点 $A_2$作 $x$轴的垂线交直线 $l$于点 $B_2$，以原点 $O$为圆心，以 $O{B}_2$的长为半径画弧交 $x$轴正半轴于点 $A_3$； $\dots$．按此作法进行下去，则 $\stackrel{̂}{A_{2019}{B}_{2018}}$的长是　　．

我们将如图所示的两种排列形式的点的个数分别称作“三角形数”（如1，3，6，10…）和“正方形数”（如1，4，9，16…），在小于200的数中，设最大的“三角形数”为 $m$，最大的“正方形数”为 $n$，则 $m+n$的值为 $($　　 $)$

A．33B．301C．386D．571

庄子说：“一尺之椎，日取其半，万世不竭”．这句话（文字语言）表达了古人将事物无限分割的思想，用图形语言表示为图1，按此图分割的方法，可得到一个等式（符号语言） $:1=\frac{1}{2}+\frac{1}{2^2}+\frac{1}{2^3}+\dots +\frac{1}{2^n}+\dots$．

图2也是一种无限分割：在 $\mathit{\Delta ABC}$中， $\angle C=90°$， $\angle B=30°$，过点 $C$作 $C{C}_1\perp \mathit{AB}$于点 $C_1$，再过点 $C_1$作 $C_1{C}_2\perp \mathit{BC}$于点 $C_2$，又过点 $C_2$作 $C_2{C}_3\perp \mathit{AB}$于点 $C_3$，如此无限继续下去，则可将利 $\mathit{\Delta ABC}$分割成 $\mathit{\Delta AC}{C}_1$、△ $C{C}_1{C}_2$、△ $C_1{C}_2{C}_3$、△ $C_2{C}_3{C}_4$、 $\dots$、△ $C_{n-2}{C}_{n-1}{C}_n$、 $\dots$．假设 $\mathit{AC}=2$，这些三角形的面积和可以得到一个等式是　　．

如图，在平面直角坐标系 $\mathit{xOy}$中，直线 $y=-\frac{1}{3}x+\frac{13}{3}$分别与 $x$轴、 $y$轴交于点 $P$、 $Q$，在 $\text{Rt}\Delta \text{OPQ}$中从左向右依次作正方形 $A_1{B}_1{C}_1{C}_2$、 $A_2{B}_2{C}_2{C}_3$、 $A_3{B}_3{C}_3{C}_4\dots A_n{B}_n{C}_n{C}_{n+1}$，点 $A_1$、 $A_2$、 $A_3\dots A_n$在 $x$轴上，点 $B_1$在 $y$轴上，点 $C_1$、 $C_2$、 $C_3\dots C_{n+1}$在直线 $\mathit{PQ}$上；再将每个正方形分割成四个全等的直角三角形和一个小正方形，其中每个小正方形的边都与坐标轴平行，从左至右的小正方形（阴影部分）的面积分别记为 $S_1$、 $S_2$、 $S_3\dots S_n$，则 $S_n$可表示为 $($　　 $)$

A．． $\frac{3^{2n-2}}{4^{2n-3}}$B．． $\frac{3^{n-1}}{4^{n-2}}$

C．． $\frac{3^n}{4^{n-1}}$D．． $\frac{3^{2n}}{4^{2n-1}}$

在公园内，牡丹按正方形种植，在它的周围种植芍药，如图反映了牡丹的列数 $\left(n\right)$和芍药的数量规律，那么当 $n=11$时，芍药的数量为 $($　　 $)$

A．84株B．88株C．92株D．121株

如图所示，将形状大小完全相同的“ $▱$”按照一定规律摆成下列图形，第1幅图中“ $▱$”的个数为 $a_1$，第2幅图中“ $▱$”的个数为 $a_2$，第3幅图中“ $▱$”的个数为 $a_3$， $\dots$，以此类推，若 $\frac{2}{a_1}+\frac{2}{a_2}+\frac{2}{a_3}+\dots +\frac{2}{a_n}=\frac{n}{2020}$． $(n$为正整数），则 $n$的值为　　．

观察下列图形：它们是按一定规律排列的，依照此规律，第9个图形中共有　　个点．

如图，在 $\mathit{\Delta ABC}$中， $\mathit{AB}=5$， $\mathit{AC}=4$，若进行以下操作，在边 $\mathit{BC}$上从左到右依次取点 $D_1$、 $D_2$、 $D_3$、 $D_4$、 $\dots$；过点 $D_1$作 $\mathit{AB}$、 $\mathit{AC}$的平行线分别交 $\mathit{AC}$、 $\mathit{AB}$于点 $E_1$、 $F_1$；过点 $D_2$作 $\mathit{AB}$、 $\mathit{AC}$的平行线分别交 $\mathit{AC}$、 $\mathit{AB}$于点 $E_2$、 $F_2$；过点 $D_3$作 $\mathit{AB}$、 $\mathit{AC}$的平行线分别交 $\mathit{AC}$、 $\mathit{AB}$于点 $E_3$、 $F_3\dots$，则 $4(D_1{E}_1+D_2{E}_2+\dots +D_{2019}{E}_{2019})+5(D_1{F}_1+D_2{F}_2+\dots +D_{2019}{F}_{2019})=$　        　．

（阅读）

数学中，常对同一个量（图形的面积、点的个数、三角形的内角和等）用两种不同的方法计算，从而建立相等关系，我们把这一思想称为“算两次”．“算两次”也称做富比尼原理，是一种重要的数学思想．

（理解）

（1）如图1，两个直角边长分别为 $a$、 $b$、斜边长为 $c$的直角三角形和一个两条直角边都是 $c$的直角三角形拼成一个梯形．用两种不同的方法计算梯形的面积，并写出你发现的结论；

（2）如图2， $n$行 $n$列的棋子排成一个正方形，用两种不同的方法计算棋子的个数，可得等式： $n^2=$　                      　；

（运用）

（3） $n$边形有 $n$个顶点，在它的内部再画 $m$个点，以 $(m+n)$个点为顶点，把 $n$边形剪成若干个三角形，设最多可以剪得 $y$个这样的三角形．当 $n=3$， $m=3$时，如图3，最多可以剪得7个这样的三角形，所以 $y=7$．

①当 $n=4$， $m=2$时，如图4， $y=$　   　；当 $n=5$， $m=$　 　时， $y=9$；

②对于一般的情形，在 $n$边形内画 $m$个点，通过归纳猜想，可得 $y=$　　（用含 $m$、 $n$的代数式表示）．请对同一个量用算两次的方法说明你的猜想成立．