王国兵
针对同一个图形,从不同的角度计算它的面积,并借助面积相等得到一个代数恒等式的方法,我们称为面积法. 面积法作为数形结合思想中常用的方法,不仅可以验证乘法公式,而且在探求新知的过程中也有着广泛的应用.
一、 引例
引例1 如图1,现有边长为a、b、c的正方形纸片和长为b、宽为a的长方形纸片各若干张,用它们拼成如图2所示的长方形,则可以验证的代数恒等式是_____________.
二、 应用
应用1 求值
【评注】在解题时,我们可以依据条件边读题边画图,由a+b+c=11画出一个正方形,设其边长为11,并在相邻的两边上分别取两点,将正方形的边分为互不相等的三条线段a、b、c,然后分别过这两点作对边的垂线,将大正方形划分为9个长方形,用含a、b、c的字母分别表示出它们的面积后,答案一目了然,其实质就是把面积计算两次.
应用2 因式分解
例2 用图1中给出的若干个边长为a和边长为b的小正方形纸片及若干个宽为a、长为b的长方形纸片,请你拼出一个大长方形(画出示意图),并利用图形间的关系,将多项式2a2+5ab+2b2因式分解.
【分析】由多项式2a2+5ab+2b2,我们可将其分解为2a2、5ab、2b2三个部分,以形释数,把2a2理解成边长为a的正方形纸片2张,5ab理解成宽为a、长为b的长方形纸片5张,2b2理解成边长为b的正方形纸片2张,通过实验操作拼图如下(图4),从整体(大长方形)来看,其面积可以表示为:(a+2b)(2a+b),而这个长方形就是由零散的九张纸片拼成的,利用其前后面积相等关系可以得到2a2+5ab+2b2=(a+2b)(2a+b).
【评注】如果我们不通过拼图直接对多项式2a2+5ab+2b2进行因式分解,很多同学显得无从入手(可用“十字相乘法”),但是借助题干中的拼图经验,解决问题便可从容许多,所以我们在解题时需要多关注知识前后之间的联系.
三、 拓展
拓展1 以直角三角形为载体
例1 如图5,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB,垂足为D,BC=3,AC=4,AB=5,试求CD的长.
【分析】从计算Rt△ABC面积的思路出发,我们可以以BC为底、AC为高进行计算,也可以以AB为底、CD为高进行计算,易得:
AC·BC=AB·CD,
即×4×3=×5·CD,∴CD=.
拓展2 以平行四边形为载体
例2 如图6,平行四边形ABCD的周长为28,DE、DF分别为AB、BC边上的高,若DE=3,DF=4,求AB、BC的值.
【分析】平行四边形ABCD的面积等于底乘高,我们可以把AB作为底,也可以把BC作为底,利用其面积“自等”关系列出方程求解.
即S平行四边形ABCD=AB·DE=BC·DF,
若设AB=x,则BC=14-x,
∴3x=4(14-x),
解之得x=8.
∴AB=8,BC=6.
【评注】所谓“高不离积、积不离高”,就是见到高要能想到计算面积,反之,计算面积也离不开高. 把面积计算两次是面积法的根本,针对同一个图形,从不同的角度有两种不同的计算面积的方法,并以此建立等式关系解决问题,所以我们要善于捕捉和运用这样的条件.
由以上分析我们不难看出,面积法作为一种常见的数学方法在本章节的学习中有着重要的应用,以图形为载体,从不同角度对图形面积进行计算,给代数恒等式注入了生命与活力,体现了数与形的完美结合. 我们在今后的学习中一定要注意掌握与运用,以期举一反三、触类旁通.
(作者单位:江苏省东台市许河镇中学)
本文为“初中数学趣导——乐学教学模式的研究”课题成果之一,该课题系盐城市教育科学“十二五”规划课题. 项目编号为2014-L-023,主持人:李长春、赵军.