问题 如图(1),某小区规划在一个长为40 m,宽为26 m的矩形场地ABCD上修建三条同样宽的小路,使其中两条与AB平行,另一条与AD平行,其余部分种草,若想使草坪的面积为矩形面积的$\frac{54}{65}$,求小路的宽.

名师指导
解法一:若设小路宽为$x$,则两条平行于AB的小路面积为$2×26x\ \mathrm{m}^2$,另一条与AD平行的小路面积为$40x\ \mathrm{m}^2$,但在$(2×26x+40x)\mathrm{m}^2$中两条小路的交叉处都被计算了两次.因此,小路的实际面积为$(2×26x+40x-2x^2)\mathrm{m}^2$,小路所占面积再加上草坪的面积就等于矩形场地的面积.
解法二:如图(2),可以设想把两条与AB平行的小路靠在CD边上,一条与AD平行的小路靠在BC边上,那么草坪的面积$\frac{54}{65}×40×26\ \mathrm{m}^2$就等于矩形AEFG的面积,而$EF=40-2x$,$AE=26-x$,从而容易列出方程求解.
解题示范 (学生在教师指导下,独立完成)
解法一: 解法二:
答案:解:
解法一:
设小路的宽为$ x \, \mathrm{m} $。
矩形场地的总面积为:$ 40 × 26 = 1040 \, \mathrm{m}^2 $
根据题意,小路实际面积 + 草坪面积 = 矩形场地总面积,列方程:
$2 × 26x + 40x - 2x^2 + \frac{54}{65} × 40 × 26 = 40 × 26$
整理得:
$2x^2 - 92x + 176 = 0$
化简为:
$x^2 - 46x + 88 = 0$
因式分解得:
$(x-2)(x-44) = 0$
解得:$ x_1 = 2 $,$ x_2 = 44 $。
因为$ x=44 > 40 $,不符合实际意义,舍去。
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解法二:
设小路的宽为$ x \, \mathrm{m} $。
将小路平移后,草坪部分可拼接为一个新矩形,其长为$ (40-2x) \, \mathrm{m} $,宽为$ (26-x) \, \mathrm{m} $,根据题意列方程:
$(40-2x)(26-x) = \frac{54}{65} × 40 × 26$
整理得:
$2x^2 - 92x + 176 = 0$
化简为:
$x^2 - 46x + 88 = 0$
解得:$ x_1 = 2 $,$ x_2 = 44 $。
因为$ x=44 > 26 $,不符合实际意义,舍去。
答:小路的宽为$ 2 \, \mathrm{m} $。
解析:
【分析】
这是利用一元二次方程解决几何面积的实际问题,有两种常见解题思路:
1. 总面积法:先计算矩形场地的总面积,计算小路面积时,注意两条与AB平行的小路和与AD平行的小路交叉的部分被重复计算了2次,需要减去重复的面积,再根据“小路实际面积+草坪面积=矩形场地总面积”列方程求解。
2. 平移拼接法:将三条小路分别平移到矩形场地的边缘,剩余草坪部分可拼接为一个完整的新矩形,直接根据草坪面积等于新矩形面积列方程,该方法无需考虑重叠面积,计算更简便。
求解方程后需要结合场地的实际长宽,检验根的合理性,舍去不符合实际的解。
【解析】
解法一:
设小路的宽为$ x \, \mathrm{m} $。
矩形场地的总面积为:$ 40 × 26 = 1040 \, \mathrm{m}^2 $
根据题意,小路实际面积 + 草坪面积 = 矩形场地总面积,列方程:
$2 × 26x + 40x - 2x^2 + \frac{54}{65} × 40 × 26 = 40 × 26$
整理得:
$2x^2 - 92x + 176 = 0$
化简为:
$x^2 - 46x + 88 = 0$
因式分解得:
$(x-2)(x-44) = 0$
解得:$ x_1 = 2 $,$ x_2 = 44 $。
因为$ x=44 > 40 $,不符合实际意义,舍去。
解法二:
设小路的宽为$ x \, \mathrm{m} $。
将小路平移后,草坪部分可拼接为一个新矩形,其长为$ (40-2x) \, \mathrm{m} $,宽为$ (26-x) \, \mathrm{m} $,根据题意列方程:
$(40-2x)(26-x) = \frac{54}{65} × 40 × 26$
整理得:
$2x^2 - 92x + 176 = 0$
化简为:
$x^2 - 46x + 88 = 0$
解得:$ x_1 = 2 $,$ x_2 = 44 $。
因为$ x=44 > 26 $,不符合实际意义,舍去。
答:小路的宽为$ 2 \, \mathrm{m} $。
【答案】
小路的宽为$\boldsymbol{2\,\mathrm{m}}$
【知识点】
一元二次方程应用;矩形面积计算;实际问题验根
【点评】
本题结合生活中的小区道路规划场景出题,两种解题思路分别从面积和差、平移简化的角度出发,重点考查学生的方程建模能力和对实际问题解的合理性判断能力,其中平移法能有效降低计算复杂度,避免重叠面积计算错误。
【难度系数】
0.7