(x – y)² 等于多少? 这个问题看似简单,实则蕴含着代数运算的重要基础,理解它,能为后续更复杂的数学学习打下坚实的基础。我们可以从多个角度来剖析它:
1. 直接展开:最直接的方法
(x – y)² 实际上是 (x – y) * (x – y)。 运用乘法分配律,我们一步步展开:
(x – y) * (x – y) = x * (x – y) – y * (x – y)
= x * x – x * y – y * x + y * y
= x² – xy – xy + y²
= x² – 2xy + y²
因此,(x – y)² = x² – 2xy + y²
关键点:乘法分配律的正确运用,注意符号的处理。
2. 图形解释:用面积来理解
我们可以将 (x – y)² 看作一个正方形的面积,其中正方形的边长为 (x – y)。 设想一个边长为x的大正方形,然后从中切掉两个长为y,宽为(x-y)的长方形,再补回一个小正方形,从而得到边长为(x-y)的正方形,如下图所示:
x
+-------+
x | |
| | y (x-y)
+-------+---+
| y | y*y |
+-------+---+
y (x-y)
大正方形面积:x²
两个长方形面积之和:2 * x * y
小正方形面积:y²
边长为(x-y)的正方形的面积 = 大正方形面积 – 两个长方形的面积 + 小正方形的面积。
即: (x – y)² = x² – 2xy + y²
关键点:将代数问题转化为几何问题,更直观地理解公式。
3. 公式记忆:完全平方公式
(x – y)² = x² – 2xy + y² 这是一个非常重要的完全平方公式。 记住这个公式,可以快速解决类似的问题。 同样地,(x + y)² = x² + 2xy + y² 也是完全平方公式,两者只有中间项的符号不同。
记忆技巧:平方和加上(或减去)两倍的乘积。
4. 特例验证:代入数字检验
为了检验公式的正确性,我们可以代入一些具体的数字:
例如,设 x = 5, y = 2
(x – y)² = (5 – 2)² = 3² = 9
根据公式:x² – 2xy + y² = 5² – 2 * 5 * 2 + 2² = 25 – 20 + 4 = 9
结果一致,验证了公式的正确性。 可以尝试更多不同的数字组合进行验证。
关键点: 代入数字,避免计算错误,增强对公式的信心。
5. 应用场景:简化计算和解决问题
完全平方公式在代数运算中非常常见,它可以帮助我们简化复杂的计算,并解决各种数学问题。 例如:
- 化简代数式: 例如化简 (a + b)² – (a – b)²
- 求解方程: 例如求解 x² – 4x + 4 = 0 (可以看作 (x – 2)² = 0)
- 证明恒等式: 例如证明 (x + y)² – (x – y)² = 4xy
总结:
(x – y)² = x² – 2xy + y² 理解它的推导过程、掌握公式、学会用图形解释,并通过实例验证, 就能灵活运用它解决各种数学问题。