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有这样一道操作题:
将6×4(单位:厘米)的小方格矩形纸,沿着格线剪去一个正方形后,剩下来的新图形的周长与这张矩形纸的面积在数值上相等,而且新图形的面积与这张矩形纸的周长在数值上也相等,那么剪去的正方形边长是多少?怎样剪法(试举一例)?
分析与解:因为矩形纸的面积是24平方厘米,周长是20厘米,据题意剪剩下来的新图形的周长应是24厘米,面积应是20平方厘米。所以剪去的正方形面积应是(24-20)=4平方厘米,可見这个正方形的边长是2厘米。
由图1所示,剪去的正方形不可能剪在矩形纸的角上,因为剪剩下来的新图形的周长没有增加4厘米,所以剪去的2×2的正方形只能在矩形纸的一条边上,如图2与图3所示。经验算,两个图形的面积都是20平方厘米,周长都是24厘米。
现在我们把上题改成下面更一般的问题:
将m×n(单位:厘米)的小方格矩形纸,沿着格线剪去一个正方形后,剩下来的新图形的周长与这张矩形纸的面积在数值上相等,而且新图形的面积与这张矩形纸的周长在数值上也相等,那么剪去的正方形的边长是多少?这张矩形纸可能有几种规格?试各举一种符合题意的剪法。
分析与解:设剪去的正方形的边长是x厘米,根据上题的解法,可以知道剪去的正方形不能剪在矩形纸的角上,只能剪在矩形纸的一条边上。注意到,剪剩下来的新图形(如图4)的面积应是mn-x2,周长应是2m+2n+2x,根据题设条件可得如下两个等式:
m+2n+2x=mn①
mn-x2=2m+2n ②
由①+②得2m+2n+2x+mn-x2=mn+2m+2n,经整理得2x-x2=0,所以x=2(x=0舍去),这就是说,剪去的正方形边长是2厘米;将x=2代入②式,经整理得mn-2m-2n-4=0,于是(m-2)(n-2)=8③,因为m,n都是正整数,所以由③式及题意可知m-2, n-2也都是正整数,所以有m-2=8, n-2=1或m-2=1, n-2=8或m-2=2, n-2=4,或m-2=4, n-2=2, 由此可以解得:m=10, n=3 或 m=3, n=10或m=4, n=6或 m=6, n=4。这就是说,共有两种规格的小方格矩形纸6×4,10×3。对6×4的剪法,见图2,3。对10×3的剪法,见图5。
(作者单位:331508江西省永丰县瑶田中学)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
将6×4(单位:厘米)的小方格矩形纸,沿着格线剪去一个正方形后,剩下来的新图形的周长与这张矩形纸的面积在数值上相等,而且新图形的面积与这张矩形纸的周长在数值上也相等,那么剪去的正方形边长是多少?怎样剪法(试举一例)?
分析与解:因为矩形纸的面积是24平方厘米,周长是20厘米,据题意剪剩下来的新图形的周长应是24厘米,面积应是20平方厘米。所以剪去的正方形面积应是(24-20)=4平方厘米,可見这个正方形的边长是2厘米。
由图1所示,剪去的正方形不可能剪在矩形纸的角上,因为剪剩下来的新图形的周长没有增加4厘米,所以剪去的2×2的正方形只能在矩形纸的一条边上,如图2与图3所示。经验算,两个图形的面积都是20平方厘米,周长都是24厘米。
现在我们把上题改成下面更一般的问题:
将m×n(单位:厘米)的小方格矩形纸,沿着格线剪去一个正方形后,剩下来的新图形的周长与这张矩形纸的面积在数值上相等,而且新图形的面积与这张矩形纸的周长在数值上也相等,那么剪去的正方形的边长是多少?这张矩形纸可能有几种规格?试各举一种符合题意的剪法。
分析与解:设剪去的正方形的边长是x厘米,根据上题的解法,可以知道剪去的正方形不能剪在矩形纸的角上,只能剪在矩形纸的一条边上。注意到,剪剩下来的新图形(如图4)的面积应是mn-x2,周长应是2m+2n+2x,根据题设条件可得如下两个等式:
m+2n+2x=mn①
mn-x2=2m+2n ②
由①+②得2m+2n+2x+mn-x2=mn+2m+2n,经整理得2x-x2=0,所以x=2(x=0舍去),这就是说,剪去的正方形边长是2厘米;将x=2代入②式,经整理得mn-2m-2n-4=0,于是(m-2)(n-2)=8③,因为m,n都是正整数,所以由③式及题意可知m-2, n-2也都是正整数,所以有m-2=8, n-2=1或m-2=1, n-2=8或m-2=2, n-2=4,或m-2=4, n-2=2, 由此可以解得:m=10, n=3 或 m=3, n=10或m=4, n=6或 m=6, n=4。这就是说,共有两种规格的小方格矩形纸6×4,10×3。对6×4的剪法,见图2,3。对10×3的剪法,见图5。
(作者单位:331508江西省永丰县瑶田中学)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”