6. 如图①是将边长为$a$的正方形纸片剪去一个边长为$b$的小正方形后,再把余下纸片剪开,拼成一个长方形.根据上述过程并结合图形的面积,验证了公式$(a + b)(a - b) = a^{2} - b^{2}$.
(1)请你分别在图②,图③中画出不同剪拼方法的示意图.
要求:① 与课本上的方法不相同;② 拼成的图形是四边形;③ 在图上画出剪切线(用虚线表示);④ 在拼出的图形上标出已知的边长.
(2)选择其中一种拼法,写出验证平方差公式的过程.

(1)请你分别在图②,图③中画出不同剪拼方法的示意图.
要求:① 与课本上的方法不相同;② 拼成的图形是四边形;③ 在图上画出剪切线(用虚线表示);④ 在拼出的图形上标出已知的边长.
(2)选择其中一种拼法,写出验证平方差公式的过程.
答案
(1)
图②:在L形图形右侧距离右边b处作垂直剪切线(虚线),将图形分为两个长方形,左侧长方形长a、宽(a - b),右侧长方形长b、宽(a - b);拼成长为(a + b)、宽(a - b)的长方形,标注长a + b,宽a - b。
图③:从L形图形右上角(小正方形右上角)向左下方至小正方形左下角作斜向剪切线(虚线),将图形分为两个直角梯形;拼成长为(a + b)、宽(a - b)的长方形,标注长a + b,宽a - b。
(2)选择图②验证:
原图形面积 = 大正方形面积 - 小正方形面积 = $a^2 - b^2$。
剪拼后长方形面积 = 长×宽 = $(a + b)(a - b)$。
因为面积相等,所以 $(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$,公式得证。
图②:在L形图形右侧距离右边b处作垂直剪切线(虚线),将图形分为两个长方形,左侧长方形长a、宽(a - b),右侧长方形长b、宽(a - b);拼成长为(a + b)、宽(a - b)的长方形,标注长a + b,宽a - b。
图③:从L形图形右上角(小正方形右上角)向左下方至小正方形左下角作斜向剪切线(虚线),将图形分为两个直角梯形;拼成长为(a + b)、宽(a - b)的长方形,标注长a + b,宽a - b。
(2)选择图②验证:
原图形面积 = 大正方形面积 - 小正方形面积 = $a^2 - b^2$。
剪拼后长方形面积 = 长×宽 = $(a + b)(a - b)$。
因为面积相等,所以 $(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$,公式得证。
解析
【分析】
首先,我们的核心目标是通过剪拼L形(大正方形剪去小正方形后的剩余图形),得到四边形并利用面积相等验证平方差公式。首先明确原图形面积为大正方形面积减去小正方形面积,即$a^2 - b^2$,剪拼后图形面积与原图形相等,因此需要将L形剪成两部分,再拼成长为$(a+b)$、宽为$(a-b)$的四边形。对于图②,可采用垂直剪切,将L形分成两个宽均为$(a-b)$的长方形,拼接后得到目标长方形;对于图③,可采用斜向剪切,将L形分成两个直角梯形,拼接后同样得到目标长方形。最后通过对比剪拼前后的面积完成公式验证。
【解析】
(1)剪拼示意图:
图②:在L形右侧距离右边$b$处作垂直于底边的虚线(剪切线),将L形分为两个长方形,左侧长方形长为$a$、宽为$(a - b)$,右侧长方形长为$b$、宽为$(a - b)$;将两个长方形拼接为长$(a + b)$、宽$(a - b)$的长方形,标注长$a+b$,宽$a-b$。
图③:从L形右上角(小正方形右上角)向左下方作斜向虚线(剪切线)至小正方形左下角,将L形分为两个直角梯形,每个梯形上底为$b$、下底为$a$、高为$(a - b)$;将两个梯形拼接为长$(a + b)$、宽$(a - b)$的长方形,标注长$a+b$,宽$a-b$。
(2)选择图②的拼法验证平方差公式:
① 计算原图形面积:原图形是边长为$a$的正方形剪去边长为$b$的小正方形,根据面积差可得$S_{原}=a^2 - b^2$。
② 计算剪拼后长方形面积:拼后长方形的长为$(a + b)$,宽为$(a - b)$,根据长方形面积公式可得$S_{拼}=(a + b)(a - b)$。
③ 由于剪拼过程中图形面积不变,即$S_{原}=S_{拼}$,因此$(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$,平方差公式得证。
【答案】
(1)剪拼示意图如上述解析所示;
(2)以图②为例,验证过程:原图形面积为$a^2 - b^2$,剪拼后长方形面积为$(a + b)(a - b)$,因剪拼前后面积相等,故$(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$。
【知识点】
平方差公式验证,图形剪拼,面积不变性
【点评】
本题通过图形剪拼直观验证平方差公式,考查了对图形面积的理解与动手操作能力,核心是抓住剪拼前后面积不变的原理,结合正方形、长方形的面积公式完成推导,有助于加深对平方差公式的几何意义的理解。
【难度系数】
0.6
首先,我们的核心目标是通过剪拼L形(大正方形剪去小正方形后的剩余图形),得到四边形并利用面积相等验证平方差公式。首先明确原图形面积为大正方形面积减去小正方形面积,即$a^2 - b^2$,剪拼后图形面积与原图形相等,因此需要将L形剪成两部分,再拼成长为$(a+b)$、宽为$(a-b)$的四边形。对于图②,可采用垂直剪切,将L形分成两个宽均为$(a-b)$的长方形,拼接后得到目标长方形;对于图③,可采用斜向剪切,将L形分成两个直角梯形,拼接后同样得到目标长方形。最后通过对比剪拼前后的面积完成公式验证。
【解析】
(1)剪拼示意图:
图②:在L形右侧距离右边$b$处作垂直于底边的虚线(剪切线),将L形分为两个长方形,左侧长方形长为$a$、宽为$(a - b)$,右侧长方形长为$b$、宽为$(a - b)$;将两个长方形拼接为长$(a + b)$、宽$(a - b)$的长方形,标注长$a+b$,宽$a-b$。
图③:从L形右上角(小正方形右上角)向左下方作斜向虚线(剪切线)至小正方形左下角,将L形分为两个直角梯形,每个梯形上底为$b$、下底为$a$、高为$(a - b)$;将两个梯形拼接为长$(a + b)$、宽$(a - b)$的长方形,标注长$a+b$,宽$a-b$。
(2)选择图②的拼法验证平方差公式:
① 计算原图形面积:原图形是边长为$a$的正方形剪去边长为$b$的小正方形,根据面积差可得$S_{原}=a^2 - b^2$。
② 计算剪拼后长方形面积:拼后长方形的长为$(a + b)$,宽为$(a - b)$,根据长方形面积公式可得$S_{拼}=(a + b)(a - b)$。
③ 由于剪拼过程中图形面积不变,即$S_{原}=S_{拼}$,因此$(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$,平方差公式得证。
【答案】
(1)剪拼示意图如上述解析所示;
(2)以图②为例,验证过程:原图形面积为$a^2 - b^2$,剪拼后长方形面积为$(a + b)(a - b)$,因剪拼前后面积相等,故$(a + b)(a - b) = a^2 - b^2$。
【知识点】
平方差公式验证,图形剪拼,面积不变性
【点评】
本题通过图形剪拼直观验证平方差公式,考查了对图形面积的理解与动手操作能力,核心是抓住剪拼前后面积不变的原理,结合正方形、长方形的面积公式完成推导,有助于加深对平方差公式的几何意义的理解。
【难度系数】
0.6
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