平方差公式的隱藏功能、公式變形以及靈活運用

2021-02-19 瀋陽奧數

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平方差公式是數學裡最基礎的公式之一,小學的有理數,初中的無理數以及高中的複數都可以應用平方差公式。

a²-b²=(a+b)(a-b)
把(a+b)(a-b)的括號打開就可以化簡成a²-b²,或者用幾何等很多方法都可以證明。小學階段經常用在簡便運算:
2018²-2017²=(2018+2017)×(2018-2017)=4035
2020²-2019×2021=2020²-(2020-1)×(2020+1)=1

這些基礎的應用大家都比較熟悉,今天主要介紹平方差公式的一些靈活運用。
隱蔽的平方差,打破一下思維定勢,比如下面這道題題很難發現平方差公式
例題:2018×2019-2017×2020

這道題其實也可以用平方差公式來簡算,但是我們不容易想到變成小數的平方差。2018與2019,2017與2020的平均數都是2018.5,所以:

2018×2019=(2018.5-0.5)×(2018.5+0.5)
2017×2020=(2018.5-1.5)×(2018.5+1.5)
原式=1.5²-0.5²=(1.5+0.5)×(1.5-0.5)=2

平方差公式的變形
a²=(a+b)(a-b)+ b²
我們利用它的變形公式可以心算一些數的平方
997×997=(997+3)×(997-3)+3×3=994009
其中a=997,b=3,通過這種變化,我們就可以簡算或心算。
1011×1011=(1011-11)×(1011+11)+11×11=1022121

平方差公式的靈活運用

由於平方差公式裡有平方,所以經常結合與平方有關的知識點進行考察:正方形面積,完全平方數等等。
例題1:一個大正方形紙片,從正中間剪下一個小正方形後,剩下的面積是71,已知大,小正方形的邊長恰好都是整數,那麼小正方形的面積是多少。

解析:設大小正方形邊長為x,y

則有x²-y²=(x+y)(x-y)。

由於71是質數,所以只能分解成71×1。

x+y=71;x-y=1 解得y=35,所以答案是1225.

例題2:一個自然數減去45後是一個完全平方數,這個自然數加上44也是一個完全平方數,那麼這個自然數是多少。

提示:和例題1類似,可以自己做一下。

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