7年级下册泸科版数学 8.3完全平方公式与平方差公式 第2课时 逐字稿-4,646字

  师:同学们好,本节课我们将共同学习 8.3 节完全平方公式与平方差公式的第二课时。首先,我们来解决这样一个问题:通过多项式乘法计算((a + b)(a - b))。这是两个二项式相乘,可以利用多项式与多项式的乘法法则,将((a + b))与((a - b))中的每一项分别相乘,再把所得的积相加,最后得到结果(a^2 - b^2)。

  在这个问题中,我们得到结论:((a + b)(a - b)=a^2 - b^2)。式子左边是两个特殊的多项式乘法,由于这种乘法在今后经常会遇到,所以我们把这个结论作为一个公式直接使用。公式右边是两个数平方的差的形式,所以我们称它为平方差公式。

  同学们,能用文字语言描述一下平方差公式吗?我们观察到,公式左边是两个数的和与这两个数差的乘积,右边是这两个数的平方差。所以,平方差公式可以叙述为:两个数的和与这两个数差的积,等于这两个数的平方差。

  在上一节课探究完全平方公式的过程中,我们曾借助几何图形的面积求法对公式进行解释、验证。现在,能否借助类似的方法,构造合适的几何图形来验证平方差公式呢?请同学们在草稿纸上画一画、试一试。

  公式右边是两个数平方的差,可以理解为几何图形中两个正方形的面积。比如,在边长为(a)的正方形内部,除去一个边长为(b)的小正方形,此时剩余部分面积即为(a^2 - b^2)。现在关键是,如何将该部分图形的面积,也用公式左边((a + b)(a - b))这种形式表示呢?

  同样,我们可以考虑采用割补法对图形面积进行再次求解。怎么割补呢?如图,我们将该图形分割成上下两个长方形,发现上面长方形的长和下面长方形的宽都等于(a - b)。因此,可以将这两个长方形按照下面这种方式拼接,形成一个大长方形。这个长方形的长为(a + b),宽为(a - b),面积就可以表示成((a + b)(a - b)),从而对平方差公式进行了几何验证。

  当然,大家还有其他方法对该图形进行分割拼接吗?再尝试一下。我们还可以将这个图形按照这种方式分割成两个上底为(b)、下底为(a)、高是(a - b)的直角梯形。那又如何将这两个直角梯形拼接成一个完整的、面积可以用((a + b)(a - b))表示的几何图形呢?

  第一种方法,将两个直角梯形沿分割线拼成这样一个长方形,我们发现它的长是(a + b),宽就是梯形的高(a - b),面积可以表示为((a + b)(a - b))。

  第二种方式,将这两个直角梯形沿着图中的高线拼成这样的一个平行四边形。与原图形比较,观察这个平行四边形的一边长是(a + b),这条边上的高也是梯形的高(a - b)。利用平行四边形的面积公式,也可以计算出它的面积是((a + b)(a - b))。

  第三种方式,将这两个直角梯形拼成如图所示的较大的梯形。能观察出这个较大梯形的上底、下底和高分别是多少吗?与原图形对比观察,上底是(b),下底是(a),高是(a - b)。根据梯形的面积公式“(上底 + 下底)×高÷2”,化简计算结果也可以得到平方差公式左边的形式。

  以上分割拼接的方法,都可以从面积的角度对平方差公式进行解释验证。同学们课下还可以尝试其他割补求解的方法。

  好,了解了平方差公式的结构,如何利用平方差公式解决这一类的运算呢?请看例题。

  第一题:((x^2 + y)(x^2 - y))。要使用平方差公式解决运算,需要明确在具体问题中(a)、(b)所表示的内容,与平方差公式对应。通过观察发现,这个乘法可以看作是(x^2)与(y)的和乘以(x^2)与(y)的差,它的结果就等于(x^2)与(y)的平方差,最后化简等于(x^4 - y^2)。

  第二题:(( - m + n)( - m - n))。这两个二项式相乘,可以看作是哪两个数的和乘以哪两个数的差呢?通过观察发现,它可以看作是(-m)与(n)的和乘以(-m)与(n)的差,其结果等于(-m)与(n)的平方差。再次提醒大家,写(-m)的平方时要带上括号。最后化简等于(m^2 - n^2)。

  第三题:((x + 3)(x - 3)(x^2 + 9))。这是三个二项式相乘,可以使用平方差公式吗?我们发现,这三个二项式中,前两个二项式相乘符合平方差公式的结构,可以利用平方差公式进行计算,即((x + 3)(x - 3)=x^2 - 3^2 = x^2 - 9)。这时再乘以(x^2 + 9),又符合平方差公式的结构特征,结果是((x^2)^2 - 9^2 = x^4 - 81)。

  下面请大家尝试解决一些练习题。

  第一题,用合适的方法进行计算:((2a + 5b)(2a - 5b))。能够看到,这是(2a)与(5b)的和乘以(2a)与(5b)的差,那它的结果就等于(2a)与(5b)的平方差,答案是(4a^2 - 25b^2)。

  第二题:(( - \frac{1}{2}x - 3)( - \frac{1}{2}x + 3))。与第一题相比,符号较复杂,但也能看出它是(-\frac{1}{2}x)与(3)的差乘以(-\frac{1}{2}x)与(3)的和,可以使用平方差公式进行计算,结果是(( - \frac{1}{2}x)^2 - 3^2 = \frac{1}{4}x^2 - 9)。

  再看第三、四两题。

  第三题:((xy + 1)( - xy + 1))。整体上这两个二项式都是和的形式。

  第四题:((y - 2x)( - 2x - y))。整体上这两个二项式都是差的形式。而平方差公式要求是两个数的和乘以两个数的差,所以这两道题还可以利用平方差公式进行求解吗?

  我们再次观察平方差公式的结构特点:公式左边是两个二项式的乘积,其中有一项符号相同,比如(a)和(a),而另一项完全相反,比如(b)和(-b),它的结果用相同项的平方减去相反项的平方。

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