完全平方公式是初中阶段需要掌握的另一个重要的公式,也有一些与图形相结合的问题,这些问题也都利用图形清晰地说明这一结论的几何意义 现选取试题供同学们参考。
例 1.如图的图形面积由以下哪个公式表示()
A. a 2﹣ b 2= a( a﹣ b)+ b( a﹣ b)
B.( a﹣ b) 2= a 2﹣ 2 ab+ b 2
C.( a+ b) 2= a 2+ 2 ab+ b 2
D. a 2﹣ b 2=( a+ b)( a﹣ b)
【分析】通过图中几个图形的面积的关系来进行推导.
【解答】解:根据图形可得出:大正方形面积为:( a+ b) 2,大正方形面积= 4个小图形的面积和= a 2+ b 2+ ab+ ab,
∴可以得到公式( a+ b) 2= a 2+ 2 ab+ b 2.
故选 C.
【点评】本题考查了完全平方公式的推导过程,运用图形的面积表示是解题的关键.
例 2.图①是一个边长为( m+ n)的正方形,小颖将图①中的阴影部分拼成图②的形状,由图①和图②能验证的式子是()
A.( m+ n) 2﹣( m﹣ n) 2= 4 mn
B.( m+ n) 2﹣( m 2+ n 2)= 2 mn
C.( m﹣ n) 2+ 2 mn= m 2+ n 2
D.( m+ n)( m﹣ n)= m 2﹣ n 2
【分析】根据图示可知,阴影部分的面积是边长为 m+ n的正方形减去中间白色的正方形的面积 m 2+ n 2,即为对角线分别是 2 m, 2 n的菱形的面积.据此即可解答.
【解答】解:( m+ n) 2﹣( m 2+ n 2)= 2 mn.
故选: B.
【点评】本题是利用几何图形的面积来验证( m+ n) 2﹣( m 2+ n 2)= 2 mn,解题关键是利用图形的面积之间的相等关系列等式.
例 3.图①是一个长为 2 m、宽为 2 n的长方形,沿图中虚线用剪刀均分成四块小长方形,然后按图②的形状拼成一个正方形.
( 1)请用两种不同的方法求图②中阴影部分的面积.
方法 1:
方法 2:
( 2)观察图②请你写出下列三个代数式:( m+ n) 2,( m﹣ n) 2, mn之间的等量关系. ;
( 3)根据( 2)题中的等量关系,解决如下问题:已知: a﹣ b= 5, ab=﹣ 6,求:( a+ b) 2的值;
【分析】( 1)表示出阴影部分的边长,然后利用正方形的面积公式列式;
利用大正方形的面积减去四周四个矩形的面积列式;
( 2)根据不同方法表示的阴影部分的面积相同解答;
( 3)根据( 2)的结论代入进行计算即可得解.
【解答】解:( 1)方法 1:( m﹣ n) 2;
方法 2:( m+ n) 2﹣ 4 mn;
( 2)( m﹣ n) 2=( m+ n) 2﹣ 4 mn;
故答案为:( m﹣ n) 2;( m+ n) 2﹣ 4 mn;( m﹣ n) 2=( m+ n) 2﹣ 4 mn;
( 3)解:∵ a﹣ b= 5, ab=﹣ 6,
∴( a+ b) 2=( a﹣ b) 2+ 4 ab= 5 2+ 4×(﹣ 6)= 25﹣ 24= 1;
小试牛刀:
练习:如图( 1)是一个长为 2 m,宽为 2 n的长方形,沿图中的虚线剪开均分成四个小长方形,然后按图( 2)形状拼成一个正方形.
( 1)你认为图( 2)中的阴影部分的正方形边长是多少?
( 2)请用两种不同的方法求图( 2)阴影部分的面积;
( 3)观察图( 2),你能写出下列三个代数式之间的等量关系吗?
三个代数式:( m+ n) 2,( m﹣ n) 2, mn.
( 4)根据( 3)题中的等量关系,解决下列问题:若 a+ b= 7, ab= 5,求( a﹣ b) 2的值.
【参考答案】解:( 1)阴影部分的正方形边长是 m﹣ n.
( 2)阴影部分的面积就等于边长为 m﹣ n的小正方形的面积,
方法 1:边长为 m+ n的大正方形的面积减去长为 2 m,宽为 2 n的长方形面积,
即( m﹣ n) 2=( m+ n) 2﹣ 4 mn;
方法 2:边长为 m+ n的大正方形的面积减去长为 2 m,宽为 2 n的长方形面积,
即( m﹣ n) 2=( m+ n) 2﹣ 2 m• 2 n=( m+ n) 2﹣ 4 mn;
( 3)( m+ n) 2=( m﹣ n) 2+ 4 mn.
( 4)( a﹣ b) 2=( a+ b) 2﹣ 4 ab= 49﹣ 4× 5= 29.