师:同学们,大家好。今天我们学习人教版初中数学八年级上册第15章第6课分式的乘除。这节课的学习目标,一是运用分式的乘除法解决一些简单的实际问题;二是熟练地进行分式乘除法的混合运算。同学们准备好了吗?让我们一起快乐地学习。
在上新课之前,我们先来复习上节课的知识。请看基础知识回顾:分式的乘除法则。分式乘以分式,用分子的积做积的分子,分母的积做积的分母。用式子表示为:$\frac{a}{b}×\frac{c}{d}=\frac{ac}{bd}$,其中$b≠0$,$d≠0$。分式除以分式,把除式中的分子分母颠倒位置后与被除数相除,用式子表示为:$\frac{a}{b}÷\frac{c}{d}=\frac{a}{b}×\frac{d}{c}=\frac{ad}{bc}$,其中$b≠0$,$d≠0$,$c≠0$。
下面让我们一起来学习新课。你能用分式的乘除法解决生活中的实际问题吗?请看典型例题一,这是课本第163页例3。如图,丰收1号小麦的实验田是边长为$a$米($a>1$)的正方形,去掉一个边长为1米的正方形蓄水池后,余下的部分。丰收2号小麦的实验田是边长为$(a - 1)$米的正方形。两块实验田的小麦都收获了500千克。请问:哪种小麦的单位面积产量高?高的单位面积产量是低的单位面积产量的多少倍?
我们先来解决第一问。你能说出小麦的单位面积产量的含义吗?单位面积产量等于总产量除以种植总面积。两块实验田的面积分别是多少?由题意可知,丰收1号小麦的实验田面积是$(a^2 - 1)$平方米,丰收2号小麦的实验田面积是$(a - 1)^2$平方米。要求两种小麦的单位面积产量,用总产量500去除以种植面积就可以了。
因此我们可以这样解,请看大屏幕:
解:丰收1号小麦的实验田面积是$(a^2 - 1)$平方米,单位面积产量是$\frac{500}{a^2 - 1}$千克每平方米。丰收2号小麦的实验田面积是$(a - 1)^2$平方米,单位面积产量是$\frac{500}{(a - 1)^2}$千克每平方米。
要比较两种小麦单位面积产量的高低,就是比较分式$\frac{500}{a^2 - 1}$与$\frac{500}{(a - 1)^2}$的大小。怎样比较这两个分式的大小呢?请大家观察一下这两个分式有什么共同点?
生:这两个分式的分子是相同的正数。
师:对的。根据比较分数大小的方法可知,分子是相同正数时,分母大的分式反而小,所以我们只需要比较分母的大小就可以了。由问题的实际意义可知,$a>1$,所以$a^2 - 1>0$,$(a - 1)^2$也大于0。那到底是$a^2 - 1$大,还是$(a - 1)^2$大呢?请尝试用多种方法来比较这两个整式的大小。同学们都想到了吗?老师想跟大家分享一种直观的方法,我们可以通过图形的面积来比较,请看图,这是一个边长为$a$米的正方形,它的面积是$a^2$。减去一个面积为1的正方形后,余下的空白部分的面积等于$a^2 - 1$。把边长为$a$的正方形各边长减一后,得到右上角这一个正方形,它的边长是$(a - 1)$,则它的面积是$(a - 1)^2$。很明显,它比$a^2 - 1$的部分少了两块小长方形。
由图可得,$(a - 1)^2<a^2 - 1$。同学们,你还有其他的方法吗?
生:我取了$a = 2$,代入计算很快就做出来了。
师:这确实是一种快捷的方法,通常我们把它叫做特殊值代入法,我们常利用它可快速得到问题的答案。不过它有一定的局限性,不能用作严格的推理证明,而且取值必须在正确的范围内。
你们能用更一般的方法证明吗?我们还可以类比比较两数大小的方法,用两式相减的差与0的大小来比较。请看,因为$a>1$,所以$(a - 1)^2 - (a^2 - 1)$,用完全平方式把它展开,得$a^2 - 2a + 1 - (a^2 - 1)$,去括号合并同类项得$-2a + 2$。
怎样比较$-2a + 2$与0的大小呢?提出一个$-2$得$-2(a - 1)$,因为$a>1$,所以$a - 1>0$,所以$-2(a - 1)<0$。当两式之差小于0时,被减数小于减数,即$(a - 1)^2<a^2 - 1$。再根据分子是相同正数时,分母大的分式反而小,得到$\frac{500}{a^2 - 1}<\frac{500}{(a - 1)^2}$,所以丰收2号小麦的单位面积产量高。
下面我们来看第二问,高的单位面积产量是低的单位面积产量的多少倍?同学们,你能列式表示上面的问题吗?
生:要求出高的单位面积产量是低的单位面积产量的多少倍,我们可以用高的单位面积产量除以低的单位面积产量,即$\frac{500}{(a - 1)^2}÷\frac{500}{a^2 - 1}$。
师:非常好。$\frac{500}{(a - 1)^2}÷\frac{500}{a^2 - 1}=\frac{500}{(a - 1)^2}×\frac{a^2 - 1}{500}=\frac{a^2 - 1}{(a - 1)^2}=\frac{(a + 1)(a - 1)}{(a - 1)^2}=\frac{a + 1}{a - 1}$。