(a – b)² 等于多少?这个问题看似简单,实则蕴含着一些数学知识,让我们从多个角度来分析解答它:
1. 直接展开法 (代数角度)
这是最直接,也是最常用的方法。根据完全平方公式展开:
(a – b)² = (a – b) * (a – b)
= a * a – a * b – b * a + b * b
= a² – 2ab + b²
所以,(a – b)² = a² – 2ab + b²
2. 几何解释 (图形角度)
我们可以用几何图形来直观理解这个公式。
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想象一个边长为 a 的正方形,其面积为 a²。
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现在,在这个正方形的一条边上截去一段长度为 b 的距离(b < a)。
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结果我们会得到一个边长为 (a – b) 的正方形和一个矩形。 我们需要计算 (a-b) 的正方形的面积,即 (a-b)²。
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我们从 a² (大正方形) 中减去一个面积为 b * (a – b) 的矩形, 再减去另一个面积为 b * (a-b)的矩形。这样就剩余 (a – b)²
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将矩形展开:
a² – b(a – b) – b(a – b) = a² – ab + b² – ab + b² = a² – 2ab + 2b² -
但是你会发现我们减去了两次 (b)² , 所以要加上(b)² 的部分
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正确的算式是: a² – (ab-b²) – (ab-b²) = a² – 2ab + 2b² -b² = a² – 2ab + b²
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另一种理解是,你从a²中减去了两个面积为ab的矩形, 但又多减去了一块边长为b的正方形(b²),所以需要加上b²补回来。
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因此,(a – b)² = a² – 2ab + b²
3. 特例代入法 (举例角度)
为了验证公式的正确性,我们可以代入一些具体的数值。
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例子 1: 设 a = 5, b = 2
(a – b)² = (5 – 2)² = 3² = 9
a² – 2ab + b² = 5² – 2 * 5 * 2 + 2² = 25 – 20 + 4 = 9
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例子 2: 设 a = 10, b = 3
(a – b)² = (10 – 3)² = 7² = 49
a² – 2ab + b² = 10² – 2 * 10 * 3 + 3² = 100 – 60 + 9 = 49
通过这些例子可以看出,无论 a 和 b 取什么值,(a – b)² 总是等于 a² – 2ab + b²。
4. 与(a+b)² 的对比 (关联角度)
熟悉 (a + b)² 的公式有助于理解 (a – b)²。
(a + b)² = a² + 2ab + b²
可以看到,两者的区别在于中间项的符号。 (a + b)² 中间项是 +2ab,而 (a – b)² 中间项是 -2ab。这是因为 (a – b) 可以看作 (a + (-b)),所以中间项是 2 * a * (-b) = -2ab。
5. 应用场景 (实际角度)
(a – b)² 这个公式在很多数学问题中都有应用,例如:
- 化简代数式: 可以用于化简复杂的代数表达式。
- 解方程: 在解某些方程时,需要用到完全平方公式进行配方。
- 几何计算: 在计算某些几何图形的面积或体积时,可能需要用到这个公式。
- 统计学 方差和标准差的计算会用到
总而言之, (a – b)² = a² – 2ab + b² 这个公式是代数学中的一个基础且重要的公式,它不仅可以用代数方法推导,还可以用几何图形解释,并且在很多实际问题中都有应用。掌握这个公式对于学习数学非常有帮助。