内容正文:
培优(4)——第十四章
整式的乘法与因式分解
一、幂的运算及应用
1.若am=3,an=4,则am+n=( )
A.7 B.12
C.43 D.34
B
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2.已知x+y-3=0,则2y·2x的值是___.
3.已知3m=a,3n=b,则32m+3n值(用a,b表示)为______
8
a2b3
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4.已知a=813,b=275,c=97,则a,b,c的大小关系是( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.a<b<c D.b>c>a
5.比较a=255,b=344,c=433的大小,正确的是( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.b<c<a D.c<a<b
D
B
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6.已知a=240,b=332,c=424,则a,b,c的大小关系为( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.b<a<c D.c<b<a
7.计算(-0.25)2 022×42 021的结果是( )
A.-1 B.1
C.0.25 D.44 020
B
C
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-4
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9.若a+b+c=3,求22a-1·23b+2·2a+3c的值.
解:22a-1·23b+2·2a+3c=22a-1+3b+2+a+3c=23(a+b+c)+1,
∵a+b+c=3,
∴原式=23×3+1=210=1 024.
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10.在幂的运算中规定:若ax=ay(a>0且a≠1,x,y是正整数),则x=y.利用上面结论解答下列问题:
(1)若9x=36,求x的值;
解: 9x=36,
∴32x=36,
∴2x=6,
解得x=3;
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(2)若3x+2-3x+1=18,求x的值;
解:∵3x+2-3x+1=18,
∴3x+1×3-3x+1=18,
2×3x+1=2×32,
∴x+1=2,
解得x=1;
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(3)若m=2x+1,n=4x+2x,用含m的代数式表示n.
解:∵m=2x+1,n=4x+2x,
∴n=(2x)2+2x=2x(2x+1)=m2x=m(m-1)=m2-m.
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11.(1)已知9n+1-32n=72,求n的值.
解:∵9n+1-32n=72,
∴9×9n-(32)n=72,
∴9×9n-9n=72,
∴8×9n=72,
∴9n=9,∴n=1;
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(2)已知2a×3b×37c=3 996,其中a,b,c为正整数,求(a-b-c)10的值.
解:∵2a×3b×37c=3 996,3 996=22×33×37,
∴a=2,b=3,c=1,
∴(a-b-c)10=(2-3-1)10=(-2)10=1 024.
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12.阅读理解:我们知道,一般地,加减运算是互逆运算,乘除运算也是互逆运算;其实乘方运算也有逆运算;如我们规定式子23=8可以变形为log28=3,log525=2也可以变形为52=25.在式子23=8中,3叫做以2为底8的对数,记为log28.一般地,若an=b(a>0且a≠1,b>0),则n叫做以a为底b的对数,记为logab,即logab=n.
根据上面的规定,请解决下列问题:
(1)计算:log232=___,log216+log24=___;
5
6
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(2)小明在计算log1025+log104的时候,采用了以下方法:
设log1025=x,log104=y,
∴10x=2 510y=4,
∴10x+y=10x×10y=25×4=100=102,
∴x+y=2,
∴log1025+log104=2.
通过以上计算,我们猜想logaM+logaN=______________.
loga(M×N)
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二、整式乘法及乘法公式
13.已知关于x的四次三项式ax4-(a-12)x3-(b+3)x2-bx+11中不含x3及x2项,则这个多项式为______________
14.已知(x2+ax)与(x2-3x+b)所得乘积的结果中不含x2和x3的项,则a+b=____.
15.已知a2+b2=5,ab=2,则(a+b)2的值为___.
16.若a-b=10,ab=5,则a2+b2的值为_____.
17.已知(x-1)2=2,则代数式2x2-4x+5=___.
12x4+3x+11
12
9
110
7
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18.已知m-n=3,则m2-n2-6n的值___.
19.把式子(2+1)(22+1)(24+1)(28+1)…(2256+1)化简的结果为_________.
9
2512-1
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20.已知x2+2mx+16是完全平方式,则m的值为( )
A.±4 B.4
C.±8 D.8
A
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21.如图,学校操场主席台前计划修建一块凹字形花坛,用含a,b的整式表示花坛的面积.(单位:米)
解:(a+a+3b)(2a+b)-3b·2a
=(2a+3b)(2a+b)-6ab
=4a2+2ab+6ab+3b2-6ab
=(4a2+2ab+3b2)平方米,
∴用含a,b的整式表示花坛的面积为(4a2+2ab+3b2)平方米.
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22.如图,学校有一块长为(3a+b)米,宽为(2a+b)米的长方形地块,学校计划将阴影部分进行绿化,中间将修建一座雕像.当a=3米,b=2米时,绿化成本为50元/平方米,则完成绿化共需要多少元?
解:阴影的面积S=(3a+b)(2a+b)-(a+b)(a+b)
=6a2+3ab+2ab+b2-(a2+2ab+b2)
=6a2+5ab+b2-a2-2ab-b2
=(5a2+3ab)平方米,
当a=3,b=2时,50(5a2+3ab)=50(5×9+3×2×3)=3 150(元);
答:完成绿化共需要3 150元.
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23.如图是某学校大门口指示牌.已知该指示牌长为(m+2n)cm,宽为(m+n)cm.根据图中所标数据,求空白部分的面积和箭头的面积.
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24.张老师用4张长为a、宽为b的小长方形(如图1)拼成了一个边长为a+b的正方形(如图2)观察图形,回答下列问题:
图1 图2
(1)图2中,阴影部分的面积是______________;
(2)观察图1、图2,请你写出代数式(a+b)2,(a-b)2,ab之间的关系:_______________________.
(a+b)2-4ab
(a+b)2=(a-b)2+4ab
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(3)应用:已知x+y=8,xy=12,求值:①(x-y)2;②x-y.
解:因为x+y=8,xy=12,
①(x-y)2=(x+y)2-4xy=82-48=16;
②∵(x-y)2=16,
∴x-y=±4.
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25.在数学中,有许多关系都是在不经意间被发现的,当然,没有敏锐的观察力是做不到的,数学家们往往是这样来研究问题的:特值探究—猜想归纳—逻辑证明—总结应用,下面我们也来像数学家们那样分四步找出这两个代数式的关系:对于代数式(a+b)(a-b)与a2-b2.
(1)特值探究:当a=-5,b=3时,(a+b)(a-b)=____;a2-b2=____;
(2)猜想归纳:观察(1)的结果,写出(a+b)(a-b)与a2-b2的关系:______________________.
16
16
a2-b2=(a+b)(a-b)
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(3)逻辑证明:如图,边长为a的正方形纸片剪出一个边长为b的小正方形之后,剩余部分(即阴影部分)又剪拼成一个矩形(不重叠无缝隙),则图1中阴影面积可表示为________,图2中阴影部分面积可表示为____________,由阴影部分的面积相等得到等式__________________;
图1 图2
a2-b2
(a+b)(a-b)
a2-b2=(a+b)(a-b)
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(4)总结应用:利用你发现的关系,求:
①若a2-b2=6,且a+b=2,则a-b=___;
②计算:1022-982.
解:1022-982=(102+98)(102-98)=200×4=800.
3
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26.图1是一个长为2b,宽为2a的长方形,沿虚线平均分成四块,然后按图2拼成一个正方形.解答下列问题.
(1)图2中阴影部分的面积可表示为_________;对于(b-a)2,(b+a)2,ab,这三者间的等量关系为_______________________;
(2)利用(1)中所得到的结论计算:若x+y=-3,xy=- ,则x-y=_____;
(b-a)2
(b-a)2=(b+a)2-4ab
±4
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解:∵整个长方形是长为a+3b,宽为a+b,
∴面积为(a+3b)(a+b),
∵长方形面积是由8个部分组成,a2+4ab+3b2,
∴(a+3b)(a+b)=a2+4ab+3b2;
由答图看出m2+4mn+3n2=(m+n)(m+3n),
∵m2+4mn+3n2=0,∴(m+n)(m+3n)=0,
(3)观察图3,从图中你能得到怎样的一个代数恒等式?再根据你所得到的这个代数恒等式探究:若m2+4mn+3n2=0(n≠0),试求 的值.
答图
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27.填空:
(a-b)(a+b)=a2-b2;
(a-b)(a2+ab+b2)=a3-b3;
(a-b)(a3+a2b+ab2+b3)=a4-b4;
…
(1)(a-b)(a2 022+a2 021b+…+ab2 021+b2 022)=________________;
(2)猜想:
(a-b)(an-1+an-2b+…+abn-2+bn-1)=________;(其中n为正整数,且n≥2)
a2 023-b2 023
an-bn
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(3)利用(2)中猜想的结论计算:
①1+2+22+…+22 021+22 022+22 023;
解:原式=22 023+22 022×1+22 021×12+…+22×12 021+2×12 022+12 023,
∴a=2,b=1,
∴原式=22 024-1;
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②310-39+38-37+…+34-33+32-3.
解:由题意可得:a=3,b=-1,
∴原式=[3-(-1)]×[310+39×(-1)1+38×(-1)2+…+33×(-1)7+32×(-1)8-31×(-1)9+(-1)10]
=311-(-1)11
=177 148,
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28.如图,甲长方形的长为m+7,宽为m+1,面积为S1;乙长方形的长为m+4,宽为m+2,面积为S2.(m为正整数)
(1)试比较S1,S2的大小;
解:S1=(m+1)(m+7)=m2+8m+7,
S2=(m+2)(m+4)=m2+6m+8,
∴S1-S2=(m2+8m+7)-(m2+6m+8)=2m-1,
∵m为正整数,
∴2m-1>0,
∴S1>S2;
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(2)现有一正方形,其周长与图中的甲长方形周长相等,试探究:该正方形面积S与图中的甲长方形面积S1的差(即S-S1)是一个常数,求出这个常数.
解:∵甲的周长为2(m+7+m+1)=4m+16,
∴正方形的边长为(4m+16)÷4=m+4,
∴正方形的面积S=(m+4)2=m2+8m+16,
∴S-S1=m2+8m+16-(m2+8m+7)=9,
∴这个常数是9.
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29.两个边长分别为a和b的正方形如图放置(图1),其未叠合部分(阴影)面积为S1;若再在图1中大正方形的右下角摆放一个边长为b的小正方形(如图2),两个小正方形叠合部分(阴影)面积为S2.
(1)用含a,b的代数式分别表示S1,S2;
解:由图可得,S1=a2-b2,S2=2b2-ab,
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(2)若a+b=8,ab=15,求S1+S2的值;
解:∵a+b=8,ab=15,
∴S1+S2=a2-b2+2b2-ab=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab=82-3×15=19;
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(3)当S1+S2=37时,求出图3中阴影部分的面积S3.
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三、因式分解
30.把下列各式分解因式:
(1)4a2+25b2+20ab;
(2)1-2xy+x2y2;
解:原式=4a2+20ab+25b2=(2a+5b)2;
解:原式=(1-xy)2;
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(4)(a+b)2-4(a+b-1);
(5)4-12(y-x)+9(x-y)2.
解:原式=(a+b)2-4(a+b)+4=(a+b-2)2;
解:原式=4+12(x-y)+9(x-y)2=[2+3(x-y)]2=(2+3x-3y)2.
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31.因式分解:
(1)a2(x-y)+16(y-x);
(2)x2(x-4)+10x(x-4)+25(x-4).
解:原式=a2(x-y)-16(x-y)=(x-y)(a2-16)=(x-y)(a+4)(a-4);
解:原式=(x-4)(x2+10x+25)=(x-4)(x+5)2.
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32.阅读与思考:
整式乘法与因式分解是方向相反的变形.
由(x+p)(x+q)=x2+(p+q)x+pq,得x2+(p+q)x+pq=(x+p)(x+q);
利用这个式子可以将某些二次项系数是1的二次三项式因式分解.
例如:将式子x2+3x+2因式分解.
分析:这个式子的常数项2=1×2,一次项系数3=1+2,所以x2+3x+2=x2+(1+2)x+1×2.
解:x2+3x+2=(x+1)(x+2).
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请仿照上面的方法,解答下列问题:
(1)x2+7x-18=______________;
(2)填空:若x2+px-8可分解为两个一次因式的积,则整数p的所有可能值是__________;
(x-2)(x+9)
±2,±7
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(3)利用因式解法解方程:x2-6x+8=0.
解:x2-6x+8=0,(x-2)(x-4)=0,
(x-2)=0或(x-4)=0,∴x1=2,x2=4.
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33.先阅读下列材料,再解答下列问题:
材料:因式分解:(x+y)2+2(x+y)+1.
解:将“x+y”看成整体,设x+y=m,则原式=m2+2m+1=(m+1)2.
再将x+y=m代入,得原式=(x+y+1)2.
上述解题用到的是“整体思想”,“整体思想”是数学解题中常用的一种思想方法.请你完成下列各题:
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(1)因式分解:1-2(x-y)+(x-y)2;
(2)因式分解:25(a+2)2-10(a+2)+1;
解:设x-y=m,
原式=1-2m+m2=(1-m)2=[1-(x-y)]2=(1-x+y)2;
解:设a+2=m,
原式=25m2-10m+1=(5m-1)2=[5(a+2)-1]2=(5a+9)2;
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(3)因式分解:(y2-6y)(y2-6y+18)+81.
解:设y2-6y=m,
原式=m(m+18)+81=m2+18m+81=(m+9)2=(y2-6y+9)2=(y-3)4.
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34.(1)已知:a2-b2=(a-b)(a+b);
a3-b3=(a-b)(a2+ab+b2);
a4-b4=(a-b)(a3+a2b+ab2+b3);
按此规律,则:
①a5-b5=________________________________________;
a5-b5=(a-b)(a4+a3b+a2b2+ab3+b4)
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(2)观察下列各式:
(x2-1)÷(x-1)=x+1
(x3-1)÷(x-1)=x2+x+1
(x4-1)÷(x-1)=x3+x2+x+1
(x5-1)÷(x-1)=x4+x3+x2+x+1
…
③能得到一般情况下(xn-1)÷(x-1)=________________________;
④根据公式计算:1+2+22+23+…+262+263=__________________
______________________________________________.
xn-1+xn-2+…+x+1
1+2+22+23+24+…
+262+263=(264-1)÷(2-1)=264-1
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