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解:(1)草坪面积为$a^2 - 4b^2$平方米;
(2)当$a=13.6,$$b=1.8$时,$a^2 - 4b^2=(a-2b)(a+2b)=(13.6 - 2×1.8)(13.6 + 2×1.8)=(13.6 - 3.6)(13.6 + 3.6)=10×17.2=172,$所以草坪面积为172平方米。
(a - b)(a² + ab + b²)
$a^3 - b^3=(a - b)(a^2 + ab + b^2)$
(x - 3)(x² + 3x + 9)
解:$(4)$因为$ 2a-3b=3,$$ab=1,$
所以
$8a^3b-27ab^4$
​$=ab[(2a)^3-(3b)^3]$​
​$=ab(2a-3b)(4a^2+6ab+9b^2)$​
​$=ab(2a-3b)[(2a-3b)^2+18ab]$​
​$=1×3×(3^2+18×1)$​
​$=3×27$​
​$=81$​
【分析】
(1)要计算草坪的面积,可先求出边长为$a$的正方形空地的面积,再减去四个边长为$b$的正方形花坛的总面积,即可得到草坪面积;
(2)先将表示草坪面积的代数式利用平方差公式进行因式分解,再代入给定的$a$、$b$的值进行计算,这样能简化运算过程,避免复杂的平方计算。
【解析】
(1)已知大正方形空地的边长为$a$ m,根据正方形面积公式,其面积为$a^2$ $m^2$;
每个小正方形花坛的边长为$b$ m,一个花坛的面积为$b^2$ $m^2$,四个花坛的总面积为$4b^2$ $m^2$;
因此草坪的面积为:$a^2 - 4b^2$($m^2$)。
(2)对$a^2 - 4b^2$利用平方差公式因式分解可得:
$a^2 - 4b^2=(a+2b)(a-2b)$
将$a = 13.6$,$b = 1.8$代入上式:
$\begin{aligned}(a+2b)(a-2b)&=(13.6+2×1.8)(13.6-2×1.8)\\&=(13.6+3.6)(13.6-3.6)\\&=17.2×10\\&=172\end{aligned}$
即此时草坪的面积为$172$ $m^2$。
【答案】
(1) 草坪的面积为$\boldsymbol{(a^2 - 4b^2)m^2}$;
(2) 草坪的面积为$\boldsymbol{172m^2}$。
【知识点】
正方形面积公式,平方差公式,因式分解的应用
【点评】
本题主要考查了代数式的表示与因式分解的实际应用,通过正方形面积公式列出代数式,再利用平方差公式因式分解简化计算,既考查了基础的面积计算,又体现了因式分解在实际运算中的便捷性,需注意单位的规范书写以及因式分解的正确运用。
【难度系数】
0.8
【分析】
1. 第(1)问:观察式子结构,发现每一项都含有公因式$(a - b)$,根据因式分解的提取公因式法,先提取公因式,再将剩余部分合并即可得到结果。
2. 第(2)问:根据等体积法,同一个立体图形的体积可用两种不同方式表示。图①的体积是大正方体体积减去小正方体体积,即$a^3 - b^3$;图③三个长方体的体积和是第(1)问的结果,因此两者相等,从而推导出立方差公式。
3. 第(3)问:先将$27$转化为$3^3$,使式子$x^3 - 27$符合立方差公式$a^3 - b^3=(a - b)(a^2 + ab + b^2)$的形式,再将$a=x$,$b=3$代入公式进行因式分解。
4. 第(4)问:先对原式提取公因式$ab$,再将剩余部分转化为立方差的形式,利用立方差公式分解;接着对分解后的二次三项式进行变形,使其能用已知条件$2a - 3b=3$和$ab=1$整体代入,最后代入数值计算得到结果,避免直接求解$a$、$b$的复杂运算。
【解析】
(1) 对多项式提取公因式$(a - b)$:
$\begin{aligned}a^{2}(a - b) + ab(a - b) + b^{2}(a - b)&=(a - b)(a^2 + ab + b^2)\end{aligned}$
(2) 图①的体积为大正方体体积减去小正方体体积,即$a^3 - b^3$;
图③中三个长方体的体积和为$a^{2}(a - b) + ab(a - b) + b^{2}(a - b)$,由(1)知其等于$(a - b)(a^2 + ab + b^2)$;
根据等体积法,同一立体图形的体积相等,因此得到等式:
$a^3 - b^3=(a - b)(a^2 + ab + b^2)$
(3) 因为$27=3^3$,所以$x^3 - 27=x^3 - 3^3$,代入立方差公式:
$\begin{aligned}x^3 - 3^3&=(x - 3)(x^2 + 3x + 9)\end{aligned}$
(4) 对原式进行因式分解:
$\begin{aligned}8a^4b - 27ab^4&=ab(8a^3 - 27b^3)\\&=ab[(2a)^3 - (3b)^3]\\&=ab(2a - 3b)[(2a)^2 + 2a·3b + (3b)^2]\\&=ab(2a - 3b)(4a^2 + 6ab + 9b^2)\end{aligned}$
将$4a^2 + 6ab + 9b^2$变形为含$2a - 3b$和$ab$的形式:
$4a^2 + 6ab + 9b^2=(2a - 3b)^2 + 18ab$
代入已知条件$2a - 3b=3$,$ab=1$:
$\begin{aligned}原式&=1×3×(3^2 + 18×1)\\&=3×(9 + 18)\\&=3×27\\&=81\end{aligned}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{(a - b)(a^2 + ab + b^2)}$
(2) $\boldsymbol{a^3 - b^3=(a - b)(a^2 + ab + b^2)}$
(3) $\boldsymbol{(x - 3)(x^2 + 3x + 9)}$
(4) $\boldsymbol{81}$
【知识点】
1. 因式分解-提取公因式法
2. 立方差公式
3. 代数式整体代入求值
【点评】
本题通过等体积法直观推导立方差公式,从公式推导到公式应用,层层递进。既考查了对因式分解基本方法(提取公因式法)的掌握,也考查了立方差公式的理解与运用,同时在代数式求值中渗透了整体代入的数学思想,要求学生能灵活对代数式进行变形,将未知转化为已知,简化计算过程。
【难度系数】
0.5