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数形结合的思想就是将数(量)与形(图)结合起来解决问题的一种方法. 我国著名数学家华罗庚曾说过:“数缺形时少直观,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休.” 可见数形结合的重要性,如何用图形来展示代数式的几何意义,体现数形结合的思想呢?下面列举几例,供大家参考.
一、验证平方差公式
例1从边长为的大正方形纸板中挖去一个边长为的小正方形纸板后,将其裁成四个相同的等腰梯形(如图1-1),然后拼成一个平行四边形(如图1-2),那么通过计算两个图形阴影部分的面积,可以验证成立的公式为_________.
解析:从边长为的大正方形纸板中挖去一个边长为的小正方形,则图1-1阴影部分的面积为22;每个等腰梯形的高为,则每个等腰梯形的面积为×.
∵两个图形中阴影部分的面积相等,
∴22 = 4××.
∴可以验证成立的公式为
22 = ( + )().
例2 如图2,在边长为的正方形中剪去一个边长为的小正方形(>),然后将阴影部分拼成一个长方形,分别计算这两个阴影部分的面积,验证的公式是_______.
解析:从边长为的正方形中剪去一个边长为的小正方形,则左图面积表示为22.将阴影部分拼成一个长方形,则右图的面积表示为( + )().因为这两个阴影部分的面积相等,所以22 = ( + )().
即验证的公式为22 = ( + )().
二、验证完全平方公式
例3 如图3,将边长为 + 的正方形割成四个部分:两个边长分别为 和的正方形,两个长为 、宽为的长方形,请你分别计算分割前和分割后的图形的面积,写出一个代数恒等式__________.
解析:利用分割前与分割后的图形面积相等的关系,
可列出( + )2 = 2 +++ 2 = 2 + 2 + 2.
∴代数恒等式为( + )2 = 2 + 2 + 2.
三、验证其它代数恒等式
例4阅读材料并解答问题:
我们已经知道,完全平方公式可以用平面几何图形的面积来表示,实际上还有一些代数恒等式也可以用这种形式表示,例如(2 + )( + )= 22 + 3 + 2就可以用图4-1或图4-2等图形的面积表示.
(1)请写出图4-3所表示的代数恒等式__________.
(2)试画出一个几何图形,使它的面积能表示( + )( + 3)= 2 + 4 + 32.
(3)请仿照上述方法另写一个含有、的代数恒等式,并画出与之对应的几何图形.
解析:(1)仿照例题,结合图4-3可知:( + 2)(2 + )= 22 + 5 + 22.
(2)如图4-4,画一个长为+ 3,宽为+的长方形,然后把它分割成1个边长为的正方形,4个长为、宽为的长方形和3个边长为 的小正方形.
(3)按题目要求可写出一个与上述不同的代数恒等式,画出与所写代数恒等式对应的平面几何图形即可(具体过程略).
例5如图5-1是一个边长为( + )的正方形,小颖将图5-1中的阴影部分拼成图5-2的形状,则由图5-1和图5-2能验证的式子是().
A.( + )2()2 = 4 B.( + )2(2 + 2) = 2
C.()2 + 2 = 2 + 2 D.( + )() = 22
解析:由题意可知,拼图前后阴影部分的面积保持不变.
∵一个小直角三角形的斜边长的平方为2 + 2,
∴小正方形的面积为2 + 2.
又∵图5-1中大正方形的面积为( + )2,
∴拼图前阴影部分的面积为( + )2(2 + 2).
∵拼图后形成的菱形(即图5-2)的面积为2,
∴( + )2(2 + 2) = 2.故选B.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
一、验证平方差公式
例1从边长为的大正方形纸板中挖去一个边长为的小正方形纸板后,将其裁成四个相同的等腰梯形(如图1-1),然后拼成一个平行四边形(如图1-2),那么通过计算两个图形阴影部分的面积,可以验证成立的公式为_________.
解析:从边长为的大正方形纸板中挖去一个边长为的小正方形,则图1-1阴影部分的面积为22;每个等腰梯形的高为,则每个等腰梯形的面积为×.
∵两个图形中阴影部分的面积相等,
∴22 = 4××.
∴可以验证成立的公式为
22 = ( + )().
例2 如图2,在边长为的正方形中剪去一个边长为的小正方形(>),然后将阴影部分拼成一个长方形,分别计算这两个阴影部分的面积,验证的公式是_______.
解析:从边长为的正方形中剪去一个边长为的小正方形,则左图面积表示为22.将阴影部分拼成一个长方形,则右图的面积表示为( + )().因为这两个阴影部分的面积相等,所以22 = ( + )().
即验证的公式为22 = ( + )().
二、验证完全平方公式
例3 如图3,将边长为 + 的正方形割成四个部分:两个边长分别为 和的正方形,两个长为 、宽为的长方形,请你分别计算分割前和分割后的图形的面积,写出一个代数恒等式__________.
解析:利用分割前与分割后的图形面积相等的关系,
可列出( + )2 = 2 +++ 2 = 2 + 2 + 2.
∴代数恒等式为( + )2 = 2 + 2 + 2.
三、验证其它代数恒等式
例4阅读材料并解答问题:
我们已经知道,完全平方公式可以用平面几何图形的面积来表示,实际上还有一些代数恒等式也可以用这种形式表示,例如(2 + )( + )= 22 + 3 + 2就可以用图4-1或图4-2等图形的面积表示.
(1)请写出图4-3所表示的代数恒等式__________.
(2)试画出一个几何图形,使它的面积能表示( + )( + 3)= 2 + 4 + 32.
(3)请仿照上述方法另写一个含有、的代数恒等式,并画出与之对应的几何图形.
解析:(1)仿照例题,结合图4-3可知:( + 2)(2 + )= 22 + 5 + 22.
(2)如图4-4,画一个长为+ 3,宽为+的长方形,然后把它分割成1个边长为的正方形,4个长为、宽为的长方形和3个边长为 的小正方形.
(3)按题目要求可写出一个与上述不同的代数恒等式,画出与所写代数恒等式对应的平面几何图形即可(具体过程略).
例5如图5-1是一个边长为( + )的正方形,小颖将图5-1中的阴影部分拼成图5-2的形状,则由图5-1和图5-2能验证的式子是().
A.( + )2()2 = 4 B.( + )2(2 + 2) = 2
C.()2 + 2 = 2 + 2 D.( + )() = 22
解析:由题意可知,拼图前后阴影部分的面积保持不变.
∵一个小直角三角形的斜边长的平方为2 + 2,
∴小正方形的面积为2 + 2.
又∵图5-1中大正方形的面积为( + )2,
∴拼图前阴影部分的面积为( + )2(2 + 2).
∵拼图后形成的菱形(即图5-2)的面积为2,
∴( + )2(2 + 2) = 2.故选B.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”