本节定位:数字推理的“基本功”。特征数列是指数列中的数字本身具有鲜明的数学属性(如质数、合数、平方数、立方数),考生不需要进行复杂的运算(做差/做商),只需“一眼识别”即可秒杀。这是所有复杂数列的基础。
一、考点概述
1. 什么是特征数列?
特征数列是指数字本身具有特殊性质的数列。与需要计算差值的“多级数列”不同,特征数列的解题核心在于记忆和敏感度。
2. 考查形式
- 直接考查:整个数列就是质数、合数或幂次数。
- 作为子数列考查:在多级数列做差后,或者多重数列交叉后,出现特征数列。
二、核心特征分类详解
1. 质数数列(高频·必背)
定义:只能被 1 和它本身整除的大于 1 的自然数。
核心数列(前20个):
2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29,
31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71
常见陷阱:
- 陷阱1:把 1 当质数。记住:1 既不是质数也不是合数。数列 $1, 2, 3, 5 \dots$ 绝不是质数列。
- 陷阱2:把 9 当质数。看到 $3, 5, 7$,下意识填 9。这是错误的!如果是质数列,下一项是 11。
- 陷阱3:把 91, 119 当质数。
- $91 = 7 \times 13$(合数)
- $119 = 7 \times 17$(合数)
2. 合数数列(易被忽视)
定义:除了 1 和本身还有其他因数的自然数。
核心数列:
4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20...
特征识别:
- 当数列中出现 9(奇数)混在一堆偶数(4, 6, 8, 10)中间时,大概率是合数数列。
- 例如:$4, 6, 8, 9, 10, 12 \dots$
3. 基础幂次数列(一眼秒杀)
在此处我们只讨论最直观的“纯幂次”,复杂的幂次修正将在后续章节详细讲解。
(1) 平方数
1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100,
121, 144, 169, 196, 225, 256, 289, 324, 361, 400
敏感数字:看到 169, 196, 289 等三位数,立刻联想平方。
(2) 立方数
1, 8, 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729, 1000
敏感数字:看到 27, 64, 125,立刻联想立方。
(3) “变形金刚”数字(先不动原则)
有些数字既是平方又是立方,或者是多次方。在解题时,先不要急着定性,看它周围的数字规律。
- 1:可以是 $1^2, 1^3, 1^n, n^0$。
- 16:$4^2$ 或 $2^4$。
- 64:$8^2$ 或 $4^3$ 或 $2^6$。
- 81:$9^2$ 或 $3^4$。
- 256:$16^2$ 或 $4^4$ 或 $2^8$。
- 729:$27^2$ 或 $9^3$ 或 $3^6$。
三、典型例题解析
【例1】纯质数数列(基础)
2, 3, 5, 7, 11, ( )
A. 12 B. 13 C. 14 D. 15
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解析:典型的质数数列。11 后面的下一个质数是 13。
答案:B
【例2】合数数列(易错)
4, 6, 8, 9, 10, 12, ( )
A. 13 B. 14 C. 15 D. 16
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解析:观察数列,大部分是偶数,但出现了 9(奇数),排除偶数规律。检查发现都是合数。12 后面的下一个合数是 14(13 是质数)。
答案:B
【例3】幂次辨析(先不动原则)
1, 32, 81, 64, 25, ( )
A. 6 B. 10 C. 16 D. 21
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解析:
- 找确定项:
- 32 只能是 $2^5$。
- 25 只能是 $5^2$。
- 推导规律:
- 底数可能是 $\dots 2 \dots 5 \dots$
- 指数可能是 $\dots 5 \dots 2 \dots$
- 还原不确定项:
- 81:可以是 $9^2$ 或 $3^4$。结合规律,底数应为 3,指数为 4。$3^4$ 符合。
- 64:可以是 $8^2, 4^3, 2^6$。结合规律,底数应为 4,指数为 3。$4^3$ 符合。
- 1:结合规律 $1^6$。
- 完整规律:$1^6, 2^5, 3^4, 4^3, 5^2$。底数递增,指数递减。
- 推导答案:下一项应为 $6^1 = 6$。
答案:A
四、备考记忆清单
请务必在考前将以下数字烂熟于心(包含扩展版):
| 类型 | 核心数字 | 备注 |
|---|---|---|
| 质数 | 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31... | 注意 2 是偶数,91、119 是合数 |
| 平方数 | 121, 144, 169, 196, 225, 256, 289, 324, 361, 400 441, 484, 529, 576, 625 |
11-25 的平方是高频考点 |
| 立方数 | 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729 | 看到 216 别只想偶数 |
| 多次方 | $32(2^5), 128(2^7), 243(3^5), 1024(2^{10})$ | 常用于幂次数列还原 |