1. 阅读下列材料,完成相应任务.
数学活动课上,老师出示了如下问题:找一组都不为0的数$a,b,c,d$,使得分式$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$成立(即$a,b,c,d$成比例).由这组数值计算下面各组中的两个分式的值,看看它们之间有什么关系.试猜想各组中的两个分式之间的关系,并证明.
(1)$\frac{a}{c}$和$\frac{b}{d}$;(2)$\frac{a-b}{b}$和$\frac{c-d}{d}$;(3)$\frac{a+b}{c+d}$和$\frac{a-b}{c-d}$($a≠b,c≠d$).
“兴趣小组”找了一组能使分式$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$成立的数:$a=2,b=3,c=4,d=6$.并对(1)(2)进行了探究.
(1)计算:当$a=2,b=3,c=4,d=6$时,$\frac{a}{c}=\frac{1}{2}$,$\frac{b}{d}=\frac{1}{2}$.
猜想:若$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,则$\frac{a}{c}=\frac{b}{d}$.
证明:∵$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,
∴$\frac{a}{b}·\frac{b}{c}=\frac{c}{d}·\frac{b}{c}$(依据1).
∴$\frac{a}{c}=\frac{b}{d}$.
(2)计算:当$a=2,b=3,c=4,d=6$时,$\frac{a-b}{b}=-\frac{1}{3}$,$\frac{c-d}{d}=-\frac{2}{6}=-\frac{1}{3}$.
猜想:若$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,则$\frac{a-b}{b}=\frac{c-d}{d}$.
证明:方法一:∵$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,
∴$\frac{a}{b}-1=\frac{c}{d}-1$(依据2).
∴$\frac{a-b}{b}=\frac{c-d}{d}$.
方法二(作差法):∵$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,∴$ad=bc$.
∴$\frac{a-b}{b}-\frac{c-d}{d}=\frac{ad-bd}{bd}-\frac{bc-bd}{bd}$(依据3)
$=\frac{ad-bd-bc+bd}{bd}$
$=\frac{ad-bc}{bd}$
$=0$.
∴$\frac{a-b}{b}=\frac{c-d}{d}$.
任务一:上述材料中,“依据1”“依据2”“依据3”分别指的是:依据1:
任务二:请你说明材料中的(3)$\frac{a+b}{c+d}$和$\frac{a-b}{c-d}$($a≠b,c≠d$)的关系,并进行证明.
数学活动课上,老师出示了如下问题:找一组都不为0的数$a,b,c,d$,使得分式$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$成立(即$a,b,c,d$成比例).由这组数值计算下面各组中的两个分式的值,看看它们之间有什么关系.试猜想各组中的两个分式之间的关系,并证明.
(1)$\frac{a}{c}$和$\frac{b}{d}$;(2)$\frac{a-b}{b}$和$\frac{c-d}{d}$;(3)$\frac{a+b}{c+d}$和$\frac{a-b}{c-d}$($a≠b,c≠d$).
“兴趣小组”找了一组能使分式$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$成立的数:$a=2,b=3,c=4,d=6$.并对(1)(2)进行了探究.
(1)计算:当$a=2,b=3,c=4,d=6$时,$\frac{a}{c}=\frac{1}{2}$,$\frac{b}{d}=\frac{1}{2}$.
猜想:若$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,则$\frac{a}{c}=\frac{b}{d}$.
证明:∵$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,
∴$\frac{a}{b}·\frac{b}{c}=\frac{c}{d}·\frac{b}{c}$(依据1).
∴$\frac{a}{c}=\frac{b}{d}$.
(2)计算:当$a=2,b=3,c=4,d=6$时,$\frac{a-b}{b}=-\frac{1}{3}$,$\frac{c-d}{d}=-\frac{2}{6}=-\frac{1}{3}$.
猜想:若$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,则$\frac{a-b}{b}=\frac{c-d}{d}$.
证明:方法一:∵$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,
∴$\frac{a}{b}-1=\frac{c}{d}-1$(依据2).
∴$\frac{a-b}{b}=\frac{c-d}{d}$.
方法二(作差法):∵$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$,∴$ad=bc$.
∴$\frac{a-b}{b}-\frac{c-d}{d}=\frac{ad-bd}{bd}-\frac{bc-bd}{bd}$(依据3)
$=\frac{ad-bd-bc+bd}{bd}$
$=\frac{ad-bc}{bd}$
$=0$.
∴$\frac{a-b}{b}=\frac{c-d}{d}$.
任务一:上述材料中,“依据1”“依据2”“依据3”分别指的是:依据1:
等式的性质2
;依据2:等式的性质1
;依据3:分式的基本性质
;任务二:请你说明材料中的(3)$\frac{a+b}{c+d}$和$\frac{a-b}{c-d}$($a≠b,c≠d$)的关系,并进行证明.
答案
任务一:等式的性质2 等式的性质1 分式的基本性质
任务二:$\frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}$. 证明如下:
$\because \frac{a}{b}=\frac{c}{d},$
$\therefore ad=bc.$
$\because \frac{a+b}{c+d}-\frac{a-b}{c-d}$
$=\frac{(a+b)(c-d)}{(c+d)(c-d)}-\frac{(a-b)(c+d)}{(c+d)(c-d)}$
$=\frac{ac+bc-ad-bd-ac+bc-ad+bd}{(c+d)(c-d)}$
$=\frac{2bc-2ad}{(c+d)(c-d)}$
$=0,$
$\therefore \frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}.$
任务二:$\frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}$. 证明如下:
$\because \frac{a}{b}=\frac{c}{d},$
$\therefore ad=bc.$
$\because \frac{a+b}{c+d}-\frac{a-b}{c-d}$
$=\frac{(a+b)(c-d)}{(c+d)(c-d)}-\frac{(a-b)(c+d)}{(c+d)(c-d)}$
$=\frac{ac+bc-ad-bd-ac+bc-ad+bd}{(c+d)(c-d)}$
$=\frac{2bc-2ad}{(c+d)(c-d)}$
$=0,$
$\therefore \frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}.$
解析
【分析】
任务一解题思路:结合三个依据对应的操作匹配对应性质:①依据1对应等式两边同时乘不为0的$\frac{b}{c}$,对应等式的性质2;②依据2对应等式两边同时减1,对应等式的性质1;③依据3对应异分母分式通分的操作,对应分式的基本性质。
任务二解题思路:首先由已知$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$可得$ad=bc$,判断两个分式的关系可采用作差法:若两式的差为0则两式相等,先对两个分式通分,再将$ad=bc$代入化简后的分子,即可证明分子为0,从而得到两式相等的结论。
【解析】
任务一:
1. 操作是等式两边同时乘不为0的$\frac{b}{c}$,等式仍然成立,对应依据1为等式的性质2;
2. 操作是等式两边同时减1,等式仍然成立,对应依据2为等式的性质1;
3. 操作是对分式通分,分子分母同乘不为0的整式后分式值不变,对应依据3为分式的基本性质。
任务二:
猜想两式关系:$\frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}$($c+d≠0,c-d≠0$)
证明如下:
$\because \frac{a}{b}=\frac{c}{d},$
$\therefore ad=bc.$
对两式作差得:
$\begin{aligned}\frac{a+b}{c+d}-\frac{a-b}{c-d}&=\frac{(a+b)(c-d)}{(c+d)(c-d)}-\frac{(a-b)(c+d)}{(c+d)(c-d)}\\&=\frac{ac+bc-ad-bd-ac+bc-ad+bd}{(c+d)(c-d)}\\&=\frac{2bc-2ad}{(c+d)(c-d)}\end{aligned}$
将$ad=bc$代入分子得$2bc-2ad=0$,即差为0,
$\therefore \frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}.$
【答案】
任务一:等式的性质2;等式的性质1;分式的基本性质
任务二:$\frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}$,证明如上。
【知识点】
等式的性质;分式的基本性质;分式运算
【点评】
本题是比例性质的探究题,遵循从特殊到一般的探究逻辑,既考查了基础性质的识记,又考查了作差法证明分式相等的应用,能有效锻炼逻辑推理能力。
【难度系数】
0.7
任务一解题思路:结合三个依据对应的操作匹配对应性质:①依据1对应等式两边同时乘不为0的$\frac{b}{c}$,对应等式的性质2;②依据2对应等式两边同时减1,对应等式的性质1;③依据3对应异分母分式通分的操作,对应分式的基本性质。
任务二解题思路:首先由已知$\frac{a}{b}=\frac{c}{d}$可得$ad=bc$,判断两个分式的关系可采用作差法:若两式的差为0则两式相等,先对两个分式通分,再将$ad=bc$代入化简后的分子,即可证明分子为0,从而得到两式相等的结论。
【解析】
任务一:
1. 操作是等式两边同时乘不为0的$\frac{b}{c}$,等式仍然成立,对应依据1为等式的性质2;
2. 操作是等式两边同时减1,等式仍然成立,对应依据2为等式的性质1;
3. 操作是对分式通分,分子分母同乘不为0的整式后分式值不变,对应依据3为分式的基本性质。
任务二:
猜想两式关系:$\frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}$($c+d≠0,c-d≠0$)
证明如下:
$\because \frac{a}{b}=\frac{c}{d},$
$\therefore ad=bc.$
对两式作差得:
$\begin{aligned}\frac{a+b}{c+d}-\frac{a-b}{c-d}&=\frac{(a+b)(c-d)}{(c+d)(c-d)}-\frac{(a-b)(c+d)}{(c+d)(c-d)}\\&=\frac{ac+bc-ad-bd-ac+bc-ad+bd}{(c+d)(c-d)}\\&=\frac{2bc-2ad}{(c+d)(c-d)}\end{aligned}$
将$ad=bc$代入分子得$2bc-2ad=0$,即差为0,
$\therefore \frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}.$
【答案】
任务一:等式的性质2;等式的性质1;分式的基本性质
任务二:$\frac{a+b}{c+d}=\frac{a-b}{c-d}$,证明如上。
【知识点】
等式的性质;分式的基本性质;分式运算
【点评】
本题是比例性质的探究题,遵循从特殊到一般的探究逻辑,既考查了基础性质的识记,又考查了作差法证明分式相等的应用,能有效锻炼逻辑推理能力。
【难度系数】
0.7
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