15. (2025·深圳期中) 在一次综合实践活动课上, 张老师给每位同学各发了一张正方形纸片, 请同学们思考如何通过折纸的方法求出 $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$ 的值.
【操作探究】“乘风”小组的同学经过一番思考和讨论交流后, 进行了如下操作: 如图甲, 将一个边长为 1 的正方形纸片分割成 7 个部分, 第(1)部分是边长为 1 的正方形纸片面积的一半, 第(2)部分是第(1)部分面积的一半, 第(3)部分是第(2)部分面积的一半……依次类推, 则图甲中空白部分的面积为 $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+$ $\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$.
“破浪”小组是这样思考的: 设 $S= \frac{1}{2}+\frac{1}{4}+$ $\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$,
将等式两边同时乘 $\frac{1}{2}$ 得 $\frac{1}{2} S= \frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+$ $\frac{1}{2^6}+\frac{1}{2^7}$,
将上式减去下式得 $\frac{1}{2} S= \frac{1}{2}-\frac{1}{2^7}$, 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

【过程思考】
(1) 图甲中阴影部分的面积是____, $\frac{1}{2}+$ $\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^7}= $____.
(2) 请你利用图乙, 再设计能求 $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+$ $\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^6}$ 的值的几何图形. (只画出图形即可)
(3) 根据以上规律, 计算:
(1) $\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+…+\frac{1}{2^n}= $____; ( $n$ 为正整数)
(2) $2+4+8+16+…+2^n= $____. ( $n$ 为正整数)
答案:(1) $\frac{1}{64}$ $\frac{127}{128}$ 解析:由题知,正方形每次被分割的部分是前一部分面积的一半,所以题图中阴影部分的面积与第⑥部分的面积相等.又因为第①部分的面积为 $\frac{1}{2}$ = $\frac{1}{2¹}$,第②部分的面积为 $\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$ = $\frac{1}{4}$ = $\frac{1}{2²}$,第③部分的面积为 $\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$ = $\frac{1}{8}$ = $\frac{1}{2³}$……依次类推,第 n 部分的面积为 $\frac{1}{2ⁿ}$. 当 n = 6 时,$\frac{1}{2ⁿ}$ = $\frac{1}{2⁶}$ = $\frac{1}{64}$,所以阴影部分的面积为 $\frac{1}{64}$.因为 $\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{2²}$ + $\frac{1}{2³}$ + … + $\frac{1}{2⁷}$ + $\frac{1}{2⁷}$ = 1,所以 $\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{4}$ + $\frac{1}{8}$ + … + $\frac{1}{2⁷}$ = 1 - $\frac{1}{2⁷}$ = $\frac{127}{128}$.(2) 如图所示(标序号部分)即为求 $\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{4}$ + $\frac{1}{8}$ + … + $\frac{1}{2⁶}$ 的值的几何图形.(所画图形合理即可)

(3) ① 1 - $\frac{1}{2ⁿ}$ 解析:根据前面的分析可知 $\frac{1}{2}$ + $\frac{1}{4}$ + $\frac{1}{8}$ + … + $\frac{1}{2ⁿ}$ = 1 - $\frac{1}{2ⁿ}$.② 2ⁿ⁺¹ - 2 解析:令 S = 2 + 4 + 8 + 16 + … + 2ⁿ ①,将等式两边同时乘 2 得 2S = 4 + 8 + 16 + … + 2ⁿ + 2ⁿ⁺¹ ②,将②式减去①式得 S = 2ⁿ⁺¹ - 2,即 2 + 4 + 8 + 16 + … + 2ⁿ = 2ⁿ⁺¹ - 2.