15. (2025·深圳期中) 在一次綜合實(shí)踐活動(dòng)課上, 張老師給每位同學(xué)各發(fā)了一張正方形紙片, 請(qǐng)同學(xué)們思考如何通過(guò)折紙的方法求出 $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$ 的值.
【操作探究】“乘風(fēng)”小組的同學(xué)經(jīng)過(guò)一番思考和討論交流后, 進(jìn)行了如下操作: 如圖甲, 將一個(gè)邊長(zhǎng)為 1 的正方形紙片分割成 7 個(gè)部分, 第(1)部分是邊長(zhǎng)為 1 的正方形紙片面積的一半, 第(2)部分是第(1)部分面積的一半, 第(3)部分是第(2)部分面積的一半……依次類(lèi)推, 則圖甲中空白部分的面積為 $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+$ $\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$.
“破浪”小組是這樣思考的: 設(shè) $S= \frac{1}{2}+\frac{1}{4}+$ $\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$,
將等式兩邊同時(shí)乘 $\frac{1}{2}$ 得 $\frac{1}{2} S= \frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+$ $\frac{1}{2^6}+\frac{1}{2^7}$,
將上式減去下式得 $\frac{1}{2} S= \frac{1}{2}-\frac{1}{2^7}$, 即 $S= 1-\frac{1}{2^6}= $ $\frac{63}{64}$, 即 $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}= \frac{63}{64}$.
甲
乙

【過(guò)程思考】
(1) 圖甲中陰影部分的面積是____, $\frac{1}{2}+$ $\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^7}= $____.
(2) 請(qǐng)你利用圖乙, 再設(shè)計(jì)能求 $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+$ $\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$ 的值的幾何圖形. (只畫(huà)出圖形即可)
(3) 根據(jù)以上規(guī)律, 計(jì)算:
(1) $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^n}= $____; ( $n$ 為正整數(shù))
(2) $2+4+8+16+…+2^n= $____. ( $n$ 為正整數(shù))
答案:(1) $\frac{1}{64}$ $\frac{127}{128}$ 解析:由題知,正方形每次被分割的部分是前一部分面積的一半,所以題圖中陰影部分的面積與第⑥部分的面積相等.又因?yàn)榈冖俨糠值拿娣e為 $\frac{1}{2}$ = $\frac{1}{21}$,第②部分的面積為 $\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$ = $\frac{1}{4}$ = $\frac{1}{22}$,第③部分的面積為 $\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$ = $\frac{1}{8}$ = $\frac{1}{23}$……依次類(lèi)推,第 n 部分的面積為 $\frac{1}{2?}$. 當(dāng) n = 6 時(shí),$\frac{1}{2?}$ = $\frac{1}{2?}$ = $\frac{1}{64}$,所以陰影部分的面積為 $\frac{1}{64}$.因?yàn)?$\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{22}$ + $\frac{1}{23}$ + … + $\frac{1}{2?}$ + $\frac{1}{2?}$ = 1,所以 $\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{4}$ + $\frac{1}{8}$ + … + $\frac{1}{2?}$ = 1 - $\frac{1}{2?}$ = $\frac{127}{128}$.(2) 如圖所示(標(biāo)序號(hào)部分)即為求 $\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{4}$ + $\frac{1}{8}$ + … + $\frac{1}{2?}$ 的值的幾何圖形.(所畫(huà)圖形合理即可)

(3) ① 1 - $\frac{1}{2?}$ 解析:根據(jù)前面的分析可知 $\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{4}$ + $\frac{1}{8}$ + … + $\frac{1}{2?}$ = 1 - $\frac{1}{2?}$.② 2??1 - 2 解析:令 S = 2 + 4 + 8 + 16 + … + 2? ①,將等式兩邊同時(shí)乘 2 得 2S = 4 + 8 + 16 + … + 2? + 2??1 ②,將②式減去①式得 S = 2??1 - 2,即 2 + 4 + 8 + 16 + … + 2? = 2??1 - 2.