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列二元一次方程组解决几何图殂问题

2008-07-22

关键词:等量包装盒方程组

刘 顿

我们知道,二元一次方程组在实际生活中有极为广泛的应用,真是生活中处处有数学啊.

例1用8块相同的长方形地砖拼成一块长方形地面,地砖的拼放方式及相关数据如图1所示,求每块地砖的长与宽.

分析:要求每块地砖的长与宽,由于这8块长方形地砖的大小是相同的,由题目提供的几何图形来看,大长方形的对边相等,所以有这样两个等量关系:一是一个小长方形的宽与一个小长方形的长的和为60 cm,二是2个小长方形的长等于一个小长方形的长与3个小长方形的宽的和.这样设出未知数,即可列二元一次方程组求解.

解:设每块地砖的长为x cm,宽为y cm,则根据题意,得x+y=60,

2x=x+3y.解得x=45,

y=15.

即每块地砖的长为45 cm,宽为15 cm.

说明:本题的等量关系都隐含在图形中,所以掌握几何图形的特征,从隐含条件中发现相等关系是解决问题的关键.

例2小明在拼图时,发现8个一样大小的小长方形恰好可以拼成一个大的长方形,如图2所示,小红看见了,说:“我来试一试!”结果小红七拼八凑,拼成了如图3所示的正方形,不过中间还留下一个洞,恰好是边长为2 mm的小正方形!你能算出每个小长方形的长和宽分别是多少吗?

分析:本题有两个未知量,即小长方形的长与宽.观察图形得到两个等量关系:由图2得,长的3倍等于宽的5倍;由图3得,长的2倍+2 mm=长+宽的2倍.于是根据这两个等量关系即可列出方程组求解.

解:设小长方形的长为x mm,宽为y mm.则根据题意,得3x=5y,

2x+2=x+2y.解得x=10,

y=6.

答:这些小长方形的长为10 mm,宽为6 mm.

说明:本题巧妙地运用了两个拼图,建立起小长方形的长与宽的关系,它体现了数与形之间的相互关系,突破了用语言描述两个量之间关系的常规方法,渗透了数形结合的数学思想.

例3扬子江药业集团生产的某种药品包装盒的展开图如图4所示.如果长方体盒子的长比宽多4 cm,求这种药品包装盒的体积.

分析:若能求出药品包装盒的长、宽、高,就易得药品包装盒的体积.所以本题可间接设未知数.

解:设这种药品包装盒的宽为x cm,高为y cm,所以长为(x+4) cm.

则根据题意,得2x+2y=14,

(x+4)+2y=13.解得x=5,

y=2.

所以x+4=9.故体积V=9×5×2=90(cm3).

答:这种药品包装盒的体积为90 cm3.

说明:在求解本题时,要从图形出发,发挥空间想象力,即由药品包装盒的展开图想象出实物的模型,从而实现实物与展开图之间的转化,使问题简单获解.

例4如图5,某纸盒加工厂用边角料裁出正方形和长方形两种硬纸片来制作甲、乙两种无盖的长方体小盒,其中长方形的宽与正方形的边长相等.现将150张正方形硬纸片和300张长方形硬纸片全部用于制作这两种小盒,如果恰好用完,可以分别做成甲、乙两种小盒多少个?

分析:通过分析题意,可以发现题目中有两个等量关系:一是做一个甲种小盒需要4个长方形硬纸片,1个正方形硬纸片;二是做一个乙种小盒需要3个长方形硬纸片,2个正方形硬纸片.这样若设做甲种小盒x个,乙种小盒y个,即可列出二元一次方程组求解.

解:设可以做成甲种小盒x个,乙种小盒y个,则根据题意,得4x+3y=300,

x+2y=150.

解得x=30,

y=60.

答:可做甲种小盒30个,乙种小盒60个.

说明:本题的等量关系隐含在图形中,解决问题需要认真观察图形,从图形中发现解题信息.

例5如图6,正方形是由k个相同的小长方形组成,上下各有2个水平放置的小长方形,中间竖放若干个小长方形,则k=.

分析:要想直接求出k的值,还真的有点难度,但考虑到正方形的对边相等,所以若设每个小长方形的长为x,宽为y,于是根据对边相等,即可找出两个相等的关系式.

解:设每个小长方形的长为x,宽为y,则根据题意,得2x=x+2y,

2x=(k-4)y.

由2x=x+2y,得x=2y,代入2x=(k-4)y,得4y=(k-4)y,解得k=8.

说明:解答本题并没有直接求小长方形的边长,但通过设出小长方形的长和宽构造方程组,借助方程组来确定k的值,这里的x、y叫做辅助未知数.设辅助未知数法是一种重要的思想方法.

综上所述,运用列二元一次方程组解决有关几何图形的问题时,要学会看图与识图,充分发挥数形结合的作用,仔细分析图形中隐含的等量关系,再构造出方程组求解.

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