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我们知道:由于圆是中心对称图形有,所以过圆心的任何一条直线都可以将圆分割成面积相等的两部分(如图1)。
探索下列问题:
(
1)在图2给出的四个正方形中,各画出一条直线(依次是:水平方向的直线、竖直方向的直线、与水平方向成45°角的直线和任意直线),将每个正方形都分割成面积相等的两部分;![]()
(2
)一条竖直方向的直线m以及任意直线n,在由左向右平移的过程中,将六边形分成左右两部分,其面积分别记为S1和S2。① 你在图3中相应图形下方的横线上分别填写S1与S2的数量关系式(用摚紨,摚綌,摚緮连接);
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② 请你在图4中分别画出反映S1与S2三种大小关系的直线n,并在相应图形下方的横线上分别填写S1与S2的数量关系式(用摚紨,摚綌,摚緮连接)。
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(3
)是否存在一条直线,将一个任意平面图形(如图11-5)分割成面积相等的两部分?请简略说明理由。
(2)试设计另外一种图形,求1+3+5+7+…+(2n-1)的值,其中n是正整数(要求:画出图形,并利用图形做必要的推理说明)。
(2)试设计另外一种图形,求1+3+5+7+…+(2n-1)的值,其中n是正整数。(要求:画出图形,并利用图形做必要的推理说明)
数形结合的基本思想,就是在研究问题的过程中,注意把数和形结合起来考察,斟酌问题的具体情形,把图形性质的问题转化为数量关系的问题,或者把数量关系的问题转化为图形性质的问题,使复杂问题简单化,抽象问题具体化,化难为易,获得简便易行的成功方案。
例如,求1+2+3+4+…+n的值,其中n是正整数。
对于这个求和问题,如果采用纯代数的方法(首尾两头加),问题虽然可以解决,但在求和过程中,需对n的奇偶性进行讨论。
如果采用数形结合的方法,即用图形的性质来说明数量关系的事实,那就非常的直观,现利用图形的性质来求1+2+3+4+…+n 的值,方案如下:如图,斜线左边的三角形图案是由上到下每层依次分别为1,2,3,…,n个小圆圈排列组成的.而组成整个三角形小圆圈的个数恰为所求式子1+2+3+4+…+n的值,为求式子的值,现把左边三角形倒放于斜线右边,与原三角形组成一个平行四边形,此时,组成平行四边形的小圆圈共有n行,每行有(n+1)个小圆圈,所以组成平行四边形小圆圈的总个数为n(n+1)个,因此,组成一个三角形小圆圈的个数为
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(2)试设计另外一种图形,求1+3+5+7+…+(2n-1)的值,其中n是正整数。(要求:画出图形,并利用图形做必要的推理说明)
在前面的学习中,我们通过对同一面积的不同表达和比较,根据图①和图②发现并验证了平方差公式和完全平方公式
这种利用面积关系解决问题的方法,使抽象的数量关系因集合直观而形象化。
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【研究速算】
提出问题:47×43,56×54,79×71,……是一些十位数字相同,且个位数字之和是10的两个两位数相乘的算式,是否可以找到一种速算方法?
几何建模:
用矩形的面积表示两个正数的乘积,以47×43为例:
(1)画长为47,宽为43的矩形,如图③,将这个47×43的矩形从右边切下长40,宽3的一条,拼接到原矩形的上面。
(2)分析:原矩形面积可以有两种不同的表达方式,47×43的矩形面积或(40+7+3)×40的矩形与右上角3×7的矩形面积之和,即47×43=(40+10)×40+3×7=5×4×100+3×7=2021,用文字表述47×43的速算方法是:十位数字4加1的和与4相乘,再乘以100,加上个位数字3与7的积,构成运算结果。
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归纳提炼:
两个十位数字相同,并且个位数字之和是10的两位数相乘的速算方法是(用文字表述) .
【研究方程】
提出问题:怎么图解一元二次方程![]()
几何建模:
(1)变形:![]()
(2)画四个长为
,宽为
的矩形,构造图④
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(3)分析:图中的大正方形面积可以有两种不同的表达方式,
或四个长
,宽
的矩形之和,加上中间边长为2的小正方形面积
即: ![]()
∵![]()
∴![]()
∴![]()
∵![]()
∴![]()
归纳提炼:求关于
的一元二次方程
的解
要求参照上述研究方法,画出示意图,并写出几何建模步骤(用钢笔或圆珠笔画图,并标注相关线段的长)
【研究不等关系】
提出问题:怎么运用矩形面积表示
与
的大小关系(其中
)?
几何建模:
(1)画长
,宽
的矩形,按图⑤方式分割
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(2)变形:![]()
(3)分析:图⑤中大矩形的面积可以表示为
;阴影部分面积可以表示为
,
画点部分的面积可表示为
,由图形的部分与整体的关系可知:
>
,即
>![]()
归纳提炼:
当
,
时,表示
与
的大小关系
根据题意,设
,
,要求参照上述研究方法,画出示意图,并写出几何建模步骤(用钢笔或圆珠笔画图,并标注相关线段的长)
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