2. 阅读下面因式分解的过程,再回答所提出的问题:
$ 1 + x + x ( x + 1 ) + x ( x + 1 )^{2} = ( 1 + x ) [ 1 + x + x ( x + 1 ) ] = ( 1 + x )^{2} ( 1 + x ) = ( 1 + x )^{3}。 $
(1) 上述分解因式的方法是_______;
(2) 分解因式 $ 1+x+x(x+1)+x(x+1)^{2}+···+x(x+1)^{2023} $的结果是 ___ ;
(3) 利用(2)中结论计算: $ 5+5^{2}+5^{3}+··· +5^{2 0 2 3}。 $
$ 1 + x + x ( x + 1 ) + x ( x + 1 )^{2} = ( 1 + x ) [ 1 + x + x ( x + 1 ) ] = ( 1 + x )^{2} ( 1 + x ) = ( 1 + x )^{3}。 $
(1) 上述分解因式的方法是_______;
(2) 分解因式 $ 1+x+x(x+1)+x(x+1)^{2}+···+x(x+1)^{2023} $的结果是 ___ ;
(3) 利用(2)中结论计算: $ 5+5^{2}+5^{3}+··· +5^{2 0 2 3}。 $
答案
2. 解:(1)提公因式法
(2)$(1+x)^{2024}$
(3)原式$=\frac{1}{4}×4×(5+5^{2}+5^{3}+\dots+5^{2023})$
$=\frac{1}{4}×(4×5+4×5^{2}+4×5^{3}+\dots+4×5^{2023})$
$=\frac{1}{4}×(1+4+4×5+4×5^{2}+4×5^{3}+\dots+4×5^{2023})-\frac{5}{4}$
$=\frac{(1+4)^{2024}}{4}-\frac{5}{4}$
$=\frac{5^{2024}-5}{4}$。
(2)$(1+x)^{2024}$
(3)原式$=\frac{1}{4}×4×(5+5^{2}+5^{3}+\dots+5^{2023})$
$=\frac{1}{4}×(4×5+4×5^{2}+4×5^{3}+\dots+4×5^{2023})$
$=\frac{1}{4}×(1+4+4×5+4×5^{2}+4×5^{3}+\dots+4×5^{2023})-\frac{5}{4}$
$=\frac{(1+4)^{2024}}{4}-\frac{5}{4}$
$=\frac{5^{2024}-5}{4}$。
3. 【发现问题】数形结合是解决数学问题的一种重要的思想方法,借助图的直观性,可以帮助我们更容易理解数学问题,现有图4-2-1 $ \textcircled{1} $中的A,B,C三种卡片若干,用这些卡片可以拼成各式各样的图形,根据这些图形的面积的不同表示可以将一些多项式因式分解。
【小试牛刀】(1)请问用1张A卡片、2张B卡片、1张C卡片可以拼成一个长方形吗?若可以,请求出长方形的长和宽;若不可以,请说明理由。
【自主探索】(2)请利用图4-2-1 $ \textcircled{1} $的卡片,通过拼图将多项式 $ 2 a^{2}+4 a b+2 b^{2} $因式分解,并把图形画在图4-2-1 $ \textcircled{2} $中。
【拓展迁移】(3)事实上,拼图不仅限于平面图形,利用立体图形的体积也可以将一些多项式因式分解。请你用此方法从体积角度简要说明如何把 $ a^{3}+4 a^{2} b+4 a b^{2} $因式分解。

【小试牛刀】(1)请问用1张A卡片、2张B卡片、1张C卡片可以拼成一个长方形吗?若可以,请求出长方形的长和宽;若不可以,请说明理由。
【自主探索】(2)请利用图4-2-1 $ \textcircled{1} $的卡片,通过拼图将多项式 $ 2 a^{2}+4 a b+2 b^{2} $因式分解,并把图形画在图4-2-1 $ \textcircled{2} $中。
【拓展迁移】(3)事实上,拼图不仅限于平面图形,利用立体图形的体积也可以将一些多项式因式分解。请你用此方法从体积角度简要说明如何把 $ a^{3}+4 a^{2} b+4 a b^{2} $因式分解。
答案
3. 解:(1)可以拼成一个长方形。理由:
如答图4-2-1①,该长方形是由1张A卡片、2张B卡片、1张C卡片拼成的,该长方形的长为$(a+2b)$,宽为$(a+b)$。
(2)图形如答图4-2-1②所示。
$\therefore2a^{2}+4ab+2b^{2}=2a^{2}+3ab+(a+2b)b=2(a+b)^{2}$。
(3)观察可知$a^{3}+4a^{2}b+4ab^{2}=a(a^{2}+4ab+4b^{2})$,
$\therefore$我们可以把$a^{3}+4a^{2}b+4ab^{2}$看作是一个高为$a$,底面积为$a^{2}+4ab+4b^{2}$的长方体的体积,
如答图4-2-1③,底面是由1张A卡片、2张B卡片、2张C卡片拼成的,
$\therefore a^{2}+4ab+4b^{2}=(a+2b)^{2}$,
$\therefore a^{3}+4a^{2}b+4ab^{2}=a(a+2b)^{2}$。
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