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解:​$2010×2012=(2011-1)(2011+1)=2011²-1$​
​$2008×2014=(2011-3)(2011+3)=2011²-3²$​
所以​$2010×2012>2008×2014$​
解:原式​$=-(2a-3b)(2a+3b)+4a²-4ab+b²$​
​$=-(4a²-9b²)+4a²-4ab+b²$​
​$=10b²-4ab$​
当​$a=\frac 12,$​​$b=1$​时
原式​$=10×1²-4×\frac 12×1$​
​$=8$​
$>$
$>$
$=$
$=$
解:​$a²+b²≥2ab$​
因为​$a²+b²-2ab=(a-b)²≥0$​
所以​$a²+b²≥2ab$​
解:(1)正方形铁框所围面积为$\left(\frac{a + b}{2}\right)^2;$
(2)面积之差为$\frac{(a - b)^2}{4};$
(3)当围成正方形(即长和宽相等)时,面积最大。
【分析】
观察要比较的两个乘积中的四个数,发现它们都接近2011,我们可以通过换元法设中间数2011为a,将每个数用含a的代数式表示,再利用平方差公式展开两个乘积,转化为比较两个简单代数式的大小,这样能避免复杂的直接计算,高效得出结果。具体思路为:先设元表示各数,再用平方差公式展开乘积,最后比较展开后式子的大小。
【解析】
设$a = 2011$,则:
$2010 = a - 1$,$2012 = a + 1$,$2008 = a - 3$,$2014 = a + 3$。
$2010×2012 = (a - 1)(a + 1) = a^2 - 1$,
$2008×2014 = (a - 3)(a + 3) = a^2 - 9$。
因为$a^2 - 1 > a^2 - 9$,所以$2010×2012 > 2008×2014$。
【答案】
$2010×2012 > 2008×2014$
【知识点】
平方差公式,换元法比较大小
【点评】
本题借助换元法将接近中间数的数用含字母的式子表示,结合平方差公式简化乘积运算,把复杂的乘积大小比较转化为简单代数式的大小比较,简化了计算过程,体现了转化的数学思想,是解决此类数的乘积大小比较问题的常用技巧。
【难度系数】
0.6
【分析】
这是一道整式化简求值题,直接代入数值计算会比较繁琐,所以优先考虑利用乘法公式化简原式。首先观察到$(2a - 3b)(-2a - 3b)$可变形为$(-3b + 2a)(-3b - 2a)$,符合平方差公式$(m+n)(m-n)=m^2-n^2$的形式,可利用该公式展开;$(-2a + b)^2$是完全平方的形式,可利用完全平方公式$(m+n)^2=m^2+2mn+n^2$展开。之后去括号、合并同类项得到最简式,最后代入$a=\frac{1}{2}$,$b=1$计算即可。
【解析】
1. 化简原式:
$\begin{aligned}&(2a - 3b)(-2a - 3b) + (-2a + b)^2 \\=&[(-3b)^2 - (2a)^2] + [(-2a)^2 + 2(-2a)b + b^2] \\=&(9b^2 - 4a^2) + (4a^2 - 4ab + b^2) \\=&9b^2 - 4a^2 + 4a^2 - 4ab + b^2 \\=&10b^2 - 4ab\end{aligned}$
2. 代入$a = \frac{1}{2}$,$b = 1$计算:
$\begin{aligned}10b^2 - 4ab &= 10×(1)^2 - 4×\frac{1}{2}×1 \\&=10 - 2 \\&=8\end{aligned}$
【答案】
8
【知识点】
平方差公式、完全平方公式、整式化简求值
【点评】
本题主要考查平方差公式和完全平方公式的灵活运用,通过先化简再代入的方式,能有效简化计算过程,避免直接代入的复杂运算。解题时需注意公式中的符号问题,确保展开和合并同类项的准确性。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先我们需要先分别计算每组算式左右两边的具体数值,通过计算结果比较大小;接着观察这几组式子的共同结构,发现都是两个数的平方和与这两个数乘积的2倍进行比较,进而尝试归纳出一般性的规律;最后利用完全平方的非负性来证明归纳出的规律的正确性。
【解析】
1. 计算第一组:
$4^2 + 3^2 = 16 + 9 = 25$,$2×4×3 = 24$,因为$25>24$,所以填“>”;
2. 计算第二组:
$(-2)^2 + 1^2 = 4 + 1 = 5$,$2×(-2)×1 = -4$,因为$5>-4$,所以填“>”;
3. 计算第三组:
$3^2 + 3^2 = 9 + 9 = 18$,$2×3×3 = 18$,因为$18 = 18$,所以填“=”;
4. 计算第四组:
$(-2)^2 + (-2)^2 = 4 + 4 = 8$,$2×(-2)×(-2) = 8$,因为$8 = 8$,所以填“=”;
规律归纳:对于任意实数$a$,$b$,都有$a^2 + b^2 ≥ 2ab$,当且仅当$a = b$时,等号成立。
说明:因为任何实数的平方都为非负数,即$(a - b)^2 ≥ 0$,将其展开可得$a^2 - 2ab + b^2 ≥ 0$,移项后得到$a^2 + b^2 ≥ 2ab$。当$(a - b)^2 = 0$时,也就是$a = b$时,等号成立。
【答案】
>;>;=;=;规律:对于任意实数$a$,$b$,$a^2 + b^2 ≥ 2ab$,当且仅当$a = b$时等号成立。
【知识点】
完全平方公式;实数非负性;归纳推理
【点评】
本题通过具体算式的计算,引导学生从特殊到一般归纳出重要的不等式结论,既考查了实数的运算能力,又培养了归纳推理能力,同时利用完全平方公式的非负性进行证明,加深了对公式的理解与应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
(1) 要计算正方形的面积,需先求出正方形的边长。由于两根铁丝长度相同,所以正方形的周长等于长方形的周长。先根据长方形的长和宽算出长方形的周长,再除以4得到正方形的边长,最后根据正方形面积公式计算面积。
(2) 先分别写出正方形和长方形的面积表达式,再作差,利用完全平方公式化简得出结果。
(3) 根据(2)中得到的面积差的表达式,结合平方数的非负性,分析得出周长相等时哪种图形的面积更大。
【解析】
(1) 已知长方形的长为$a\ m$,宽为$b\ m$,则长方形的周长为$2(a + b)\ m$。
因为两根铁丝长度相同,所以正方形的周长也为$2(a + b)\ m$,那么正方形的边长为$\frac{2(a + b)}{4} = \frac{a + b}{2}\ m$。
根据正方形面积公式,正方形铁框所围部分的面积为:
$(\frac{a + b}{2})^2 = \frac{(a + b)^2}{4}\ m^2$。
(2) 长方形铁框所围部分的面积为$a × b = ab\ m^2$。
则正方形铁框所围部分与长方形铁框所围部分的面积之差为:
$\frac{(a + b)^2}{4} - ab$
$=\frac{a^2 + 2ab + b^2 - 4ab}{4}$
$=\frac{a^2 - 2ab + b^2}{4}$
$=\frac{(a - b)^2}{4}\ m^2$。
(3) 由(2)可知,面积差为$\frac{(a - b)^2}{4}$,因为$(a - b)^2 ≥ 0$,所以$\frac{(a - b)^2}{4} ≥ 0$,当且仅当$a = b$时,等号成立。
这说明正方形铁框的面积大于等于长方形铁框的面积,当长方形的长和宽相等(即围成正方形)时,所围部分的面积更大。
【答案】
(1) $\boldsymbol{\frac{(a + b)^2}{4}\ m^2}$
(2) $\boldsymbol{\frac{(a - b)^2}{4}\ m^2}$
(3) 当长和宽相等(即围成正方形)时,所围部分的面积更大。
【知识点】
长方形正方形周长、长方形正方形面积、完全平方公式
【点评】
本题通过实际问题考查了代数式的运算与几何图形的周长、面积计算,利用完全平方公式化简代数式,同时通过面积差的分析,直观理解周长相等时正方形面积大于长方形面积的结论,锻炼了代数运算能力与逻辑分析能力。
【难度系数】
0.7