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用平方差公式求xy的值并非全是彎路

 樊賢澤 2018-07-03


a=x+y,b=x-y,利用平方差公式易得等式(x+y)2-(x-y)2=4xy。利用這個式子中的(x+y)2-(x-y)2可計算4xy的值,從而得到xy的值。多數(shù)情況下,這樣計算xy的值,是走了彎路。當x、y的和是定值的情況下,利用式子(x+y)2-(x-y)2=4xy判斷積xy的值隨xy的變化情況是很直觀的。

一、判斷兩個正數(shù)和一定與它們的積隨差值的改變而變化的情況

兩個正數(shù)的積隨它們的差值改變:兩個正數(shù)的和一定,兩個正數(shù)的差越小,它們的積越大,當這兩個數(shù)相等時,它們的積最大。判斷這個結論的方法已有多種,這里不贅述。除了那些判斷方法外,還可以利用平方差公式來判定這個結論。

令兩個正數(shù)是x和y,那么,它們的和是(x+y),它們的差是(x-y)。它們的平方差:(x+y)2-(x-y)2=4xy。因x>0y>0, 所以xy>0,式子中的(x+y)2>(x-y)2。基于(x+y)2是定值,這兩個正數(shù)的積4xy(x-y)2的增大而減小。當x=y時,(x-y)2有最小值,相應的有積xy是最大值。

利用式子(x+y)2-(x-y)2=4xy(相當于xy=[(x+y)2-(x-y)2)]÷4)容易看出:兩個正數(shù)和一定,兩數(shù)的差越小,它們的積越大,當兩數(shù)相等時,它們的積最大。

x、y是兩個大于0的正數(shù)時,xy=│x│·│y,而(-x·(-)y=xy,所以,當兩個不為0的負數(shù)的和一定時,兩個負數(shù)的差越小,它們的積也越大,最大積為(x+y)2÷4。

二、利用圖形判斷兩個正數(shù)和一定與它們的積隨差值的改變而變化的情況

令式子(x+y)2-(x-y)2=4xy中的x>0、y>0y>x。把(x+y)2的值看成是以(x+y)為邊長的正方形的面積,(x-y)2的值看成是以(y-x)為邊長的正方形的面積,把xy的值看成是邊長為xY的矩形的面積,利用圖形可證明:在x>0、y>0的情況下的(x+y)2-(y-x)2=4xy。

將四個相同的邊長都是xy的矩形按圖示的那樣排列,它們所圍成的邊框是正方形Ay>x),它的面積就是(x+y)2。中間空著的部分也是正方形的,這個正方形B的邊長是(y-x),面積就是(y-x)2。

 

依據(jù)圖形可看出:正方形A的面積=四個相同矩形的面積+正方形B的面積,即(x+y)2=4xy+y-x)2,變形后得(x+y)2-(y-x)2=4xy。

在保證和(x+y)不變基礎上,通過調整差(y-x)的值,利用圖形可演示結論:兩個正數(shù)和一定,兩個正數(shù)的差越小,它們的積大,當兩數(shù)相等時,它們的積最大。設x+y=10,且都取整數(shù)。

 

X=2

             Y=8

 

1

2

1

2

3

4

5

6

7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

Y=8

1

1

 

X=2

2

2

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Y=8

4

 

 

 

 

 

 

2

5

 

 

 

 

 

 

3

6

 

 

 

 

 

 

4

7

 

 

 

 

 

 

5

8

 

 

 

 

 

 

6

 

X=2

1

7

2

8

 

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

 

               Y=8

X=2

 


 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

   x =3           

Y=7

 

1

2

3

1

2

3

4

5

6

7

   Y=7

1

1

 

X=3

2

2

3

3

4

 

 

 

 

1

 

 

 

 

  Y=7

5

 

 

 

 

2

6

 

 

 

 

3

7

 

 

 

 

4

X=3

1

5

2

6

3

7

 

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

 

 

      y  ==7      

X=3

 

 

 

 

X=4

Y=6

 

 

1

2

3

4

1

2

3

4

5

6

 

 

 

Y=6

 

 

1

1

 

X=4

2

2

3

3

4

4

5

 

 

1

 

 

 

Y=6

6

 

 

2

 

 

X=4

1

3

2

4

3

5

4

6

 

 

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

 

 

Y=6

X=4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

X=5

y=5

 

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

 

 

 

y=5

1

1

 

 

 

x=5

 

 

 

2

2

3

3

4

4

5

5

 

 

1

1

 

y=5

2

2

3

3

4

4

5

5

 

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

 

y =5

x=5

X

y

X+y

y-X

X·y

2

8

10

6

16

3

7

10

4

21

4

6

10

2

24

5

5

10

0

25

兩個正數(shù)和一定,兩數(shù)的差越小,它們的積越大,當兩數(shù)相等時,它們的積最大。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    設兩個正數(shù)中的大數(shù)是A,它們的差是a,則這兩個正數(shù)的積是A(A-a)=A2-Aa,用算術的方法也是容易判斷前面所述的結論的,但圖示就不那么直觀了,因為A的值不確定。

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