14. 若$a=1+\sqrt{2}$,$b=1-\sqrt{2}$,求代数式$a^2 - ab + b^2$的值.
答案
7
解析
先将代数式$a^2 - ab + b^2$变形为$(a+b)^2 - 3ab$,方便计算。
计算$a+b=(1+\sqrt{2})+(1-\sqrt{2})=2$;
计算$ab=(1+\sqrt{2})(1-\sqrt{2})=1^2 - (\sqrt{2})^2=1 - 2=-1$;
将$a+b=2$、$ab=-1$代入变形后的式子,得$2^2 - 3×(-1)=4 + 3=7$。
计算$a+b=(1+\sqrt{2})+(1-\sqrt{2})=2$;
计算$ab=(1+\sqrt{2})(1-\sqrt{2})=1^2 - (\sqrt{2})^2=1 - 2=-1$;
将$a+b=2$、$ab=-1$代入变形后的式子,得$2^2 - 3×(-1)=4 + 3=7$。
15. 已知$\sqrt{x - 3y} + |x - 3| = 0$,求$\dfrac{x + 1}{y + 1}$的值.
答案
2
解析
因为算术平方根$\sqrt{x - 3y}$和绝对值$|x - 3|$都是非负数,若两个非负数的和为0,则每个非负数都为0,因此可得方程组:$\begin{cases}x - 3 = 0 \\ x - 3y = 0\end{cases}$,解方程组得$\begin{cases}x = 3 \\ y = 1\end{cases}$。将$x=3$,$y=1$代入$\dfrac{x + 1}{y + 1}$,得$\dfrac{3 + 1}{1 + 1} = \dfrac{4}{2} = 2$。
16. 已知长方形的长宽分别为$\frac{1}{2}\sqrt{48}$,$\frac{1}{3}\sqrt{27}$.
(1)求长方形的周长;
(2)求与长方形等面积的正方形的周长,并比较长方形周长与正方形周长的大小关系.
(1)求长方形的周长;
(2)求与长方形等面积的正方形的周长,并比较长方形周长与正方形周长的大小关系.
答案
(1)长方形周长为$6\sqrt{3}$;
(2)正方形周长为$4\sqrt{6}$,长方形周长大于正方形周长。
(2)正方形周长为$4\sqrt{6}$,长方形周长大于正方形周长。
解析
(1)先化简长方形的长和宽:
长:$\frac{1}{2}\sqrt{48} = \frac{1}{2} × 4\sqrt{3} = 2\sqrt{3}$,
宽:$\frac{1}{3}\sqrt{27} = \frac{1}{3} × 3\sqrt{3} = \sqrt{3}$,
根据长方形周长公式$C=2(长+宽)$,代入得:
$C_{长方形}=2×(2\sqrt{3}+\sqrt{3})=2×3\sqrt{3}=6\sqrt{3}$;
(2)先计算长方形面积:$S_{长方形}=长×宽=2\sqrt{3}×\sqrt{3}=6$,
因为正方形与长方形等面积,所以正方形面积$S_{正方形}=6$,
则正方形边长$a=\sqrt{6}$,正方形周长$C_{正方形}=4a=4\sqrt{6}$;
比较周长大小:计算两者平方,$(6\sqrt{3})^2=108$,$(4\sqrt{6})^2=96$,
因为$108>96$,且$6\sqrt{3}$、$4\sqrt{6}$均为正数,所以$6\sqrt{3}>4\sqrt{6}$,即长方形周长大于正方形周长。
长:$\frac{1}{2}\sqrt{48} = \frac{1}{2} × 4\sqrt{3} = 2\sqrt{3}$,
宽:$\frac{1}{3}\sqrt{27} = \frac{1}{3} × 3\sqrt{3} = \sqrt{3}$,
根据长方形周长公式$C=2(长+宽)$,代入得:
$C_{长方形}=2×(2\sqrt{3}+\sqrt{3})=2×3\sqrt{3}=6\sqrt{3}$;
(2)先计算长方形面积:$S_{长方形}=长×宽=2\sqrt{3}×\sqrt{3}=6$,
因为正方形与长方形等面积,所以正方形面积$S_{正方形}=6$,
则正方形边长$a=\sqrt{6}$,正方形周长$C_{正方形}=4a=4\sqrt{6}$;
比较周长大小:计算两者平方,$(6\sqrt{3})^2=108$,$(4\sqrt{6})^2=96$,
因为$108>96$,且$6\sqrt{3}$、$4\sqrt{6}$均为正数,所以$6\sqrt{3}>4\sqrt{6}$,即长方形周长大于正方形周长。
17. 射击时,子弹射出枪口的速度可以用公式 $v=\sqrt{2as}$ 进行计算,其中 $a$ 是子弹的加速度,$s$ 为枪筒的长度。已知 $a=5× 10^{5}\ \mathrm{m/s}^2$,$s=0.64\ \mathrm{m}$,求子弹射出枪口时的速度。
答案
$800\ \mathrm{m/s}$
解析
将$a=5×10^{5}\ \mathrm{m/s}^2$,$s=0.64\ \mathrm{m}$代入公式$v=\sqrt{2as}$,先计算$2as=2×5×10^{5}×0.64=6.4×10^{5}$,再开平方得$v=\sqrt{6.4×10^{5}}=800\ \mathrm{m/s}$。
四、拓展题
18. 已知$a=\frac{1}{2+\sqrt{3}}$,求$2a^2 - 8a + 1$的值,小明是这样分析与解答的:
∵$a=\frac{1}{2+\sqrt{3}}=\frac{2-\sqrt{3}}{(2+\sqrt{3})(2-\sqrt{3})}=2-\sqrt{3}$,∴$a - 2=-\sqrt{3}$.
∴$(a - 2)^2=3$,即$a^2 - 4a + 4=3$.
∴$a^2 - 4a=-1$,∴$2a^2 - 8a + 1=2(a^2 - 4a) + 1=2×(-1) + 1=-1$.
请你根据小明的分析过程,解决如下问题.
(1)计算:$\frac{1}{\sqrt{2}+1}=\_\_\_\_\_\_$;
(2)计算:$\frac{1}{\sqrt{2}+1}+\frac{1}{\sqrt{3}+\sqrt{2}}+\frac{1}{\sqrt{4}+\sqrt{3}}+\dots+\frac{1}{\sqrt{2024}+\sqrt{2023}}$;
(3)若$a=\frac{1}{\sqrt{5}-2}$,求$2a^2 - 8a + 1$的值.
18. 已知$a=\frac{1}{2+\sqrt{3}}$,求$2a^2 - 8a + 1$的值,小明是这样分析与解答的:
∵$a=\frac{1}{2+\sqrt{3}}=\frac{2-\sqrt{3}}{(2+\sqrt{3})(2-\sqrt{3})}=2-\sqrt{3}$,∴$a - 2=-\sqrt{3}$.
∴$(a - 2)^2=3$,即$a^2 - 4a + 4=3$.
∴$a^2 - 4a=-1$,∴$2a^2 - 8a + 1=2(a^2 - 4a) + 1=2×(-1) + 1=-1$.
请你根据小明的分析过程,解决如下问题.
(1)计算:$\frac{1}{\sqrt{2}+1}=\_\_\_\_\_\_$;
(2)计算:$\frac{1}{\sqrt{2}+1}+\frac{1}{\sqrt{3}+\sqrt{2}}+\frac{1}{\sqrt{4}+\sqrt{3}}+\dots+\frac{1}{\sqrt{2024}+\sqrt{2023}}$;
(3)若$a=\frac{1}{\sqrt{5}-2}$,求$2a^2 - 8a + 1$的值.
答案
(1)$\sqrt{2}-1$;
(2)$2\sqrt{506}-1$;
(3)$3$
(2)$2\sqrt{506}-1$;
(3)$3$
解析
(1)对$\frac{1}{\sqrt{2}+1}$分母有理化,分子分母同乘$\sqrt{2}-1$,得:
$\frac{1}{\sqrt{2}+1}=\frac{\sqrt{2}-1}{(\sqrt{2}+1)(\sqrt{2}-1)}=\frac{\sqrt{2}-1}{2-1}=\sqrt{2}-1$;
(2)观察每一项,对$\frac{1}{\sqrt{n+1}+\sqrt{n}}$(n为正整数)分母有理化,得$\sqrt{n+1}-\sqrt{n}$,因此原式展开后中间项相互抵消,剩余:
$\sqrt{2024}-1$,化简$\sqrt{2024}=2\sqrt{506}$,故结果为$2\sqrt{506}-1$;
(3)先对$a=\frac{1}{\sqrt{5}-2}$分母有理化,分子分母同乘$\sqrt{5}+2$,得:
$a=\frac{\sqrt{5}+2}{(\sqrt{5}-2)(\sqrt{5}+2)}=\sqrt{5}+2$,
则$a-2=\sqrt{5}$,两边平方得$(a-2)^2=5$,整理得$a^2-4a=1$,
代入$2a^2-8a+1=2(a^2-4a)+1=2×1+1=3$。
$\frac{1}{\sqrt{2}+1}=\frac{\sqrt{2}-1}{(\sqrt{2}+1)(\sqrt{2}-1)}=\frac{\sqrt{2}-1}{2-1}=\sqrt{2}-1$;
(2)观察每一项,对$\frac{1}{\sqrt{n+1}+\sqrt{n}}$(n为正整数)分母有理化,得$\sqrt{n+1}-\sqrt{n}$,因此原式展开后中间项相互抵消,剩余:
$\sqrt{2024}-1$,化简$\sqrt{2024}=2\sqrt{506}$,故结果为$2\sqrt{506}-1$;
(3)先对$a=\frac{1}{\sqrt{5}-2}$分母有理化,分子分母同乘$\sqrt{5}+2$,得:
$a=\frac{\sqrt{5}+2}{(\sqrt{5}-2)(\sqrt{5}+2)}=\sqrt{5}+2$,
则$a-2=\sqrt{5}$,两边平方得$(a-2)^2=5$,整理得$a^2-4a=1$,
代入$2a^2-8a+1=2(a^2-4a)+1=2×1+1=3$。
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