M_R_W02_M2 Wzory skróconego mnożenia
2. Kwadrat różnicy
Poznamy teraz kolejny wzór skróconego mnożenia, który pozwoli na szybką zamianę pewnych iloczynów na sumy algebraiczne. Będziemy też wykonywać dużo trudniejsze zadania, związane z zamianą niektórych sum na iloczyny. Umiejętności te bardzo przydadzą się, gdy będziemy przekształcać wyrażenia algebraiczne.
Wykorzystanie wzoru skróconego mnożenia na kwadrat różnicy pozwoli na obliczenie kwadratu różnicy dwóch wyrażeń, bez konieczności redukcji wyrazów podobnych.
Poznasz wzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicy dwóch wyrażeń.
Zapiszesz kwadrat różnicy dwóch wyrażeń w postaci sumy.
Zastosujesz wzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicy w obliczeniach arytmetycznych.
Zastosujesz wzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicy w przekształceniach algebraicznych.
Obliczymy dwoma sposobami pole kwadratu przedstawionego na rysunku.
Bok kwadratu ma długość , zatem .
Pole tego kwadratu można też obliczyć jako sumę pól kwadratu o boku długości , kwadratu o boku długości , dwóch prostokątów o bokach długości i .
Porównując otrzymane wyrażenia, otrzymujemy:
Otrzymana równość zwana jest wzorem skróconego mnożenia na kwadrat różnicy dwóch wyrażeń.
Wzór na kwadrat różnicy dwóch wyrażeń.
Kwadrat różnicy dwóch wyrażeń jest równy sumie kwadratów tych wyrażeń minus podwojony iloczyn pierwszego wyrażenia przez drugie.
Powyższy wzór można też uzyskać, zapisując kwadrat różnicy w postaci iloczynu i wykonując mnożenie.
Korzystając ze wzoru na kwadrat różnicy, można podnosić do kwadratu dwumiany, nie wykonując mnożenia.
Zapiszemy każde z wyrażeń w postaci sumy.
Przekształcimy potęgi na sumy algebraiczne, wykorzystując wzór na kwadrat różnicy.
Wykorzystanie wzoru na kwadrat różnicy dwóch wyrażeń znacznie ułatwia przekształcanie wyrażeń algebraicznych.
Zapiszemy podane wyrażenie w najprostszej postaci, a następnie obliczymy jego wartość dla .
Odpowiedź:
Wartość wyrażenia jest równa 4.
Ważnym zastosowaniem wzoru skróconego mnożenia na kwadrat różnicy jest zapisywanie sum algebraicznych w postaci iloczynu.
Zapiszemy sumy algebraiczne w postaci iloczynów.
Wzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicyWzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicy można zastosować, obliczając wartości wyrażeń zawierających pierwiastki.
Zapoznaj się z galerią zdjęć interaktywnych, rozwiązując samodzielnie podane przykłady, a następnie sprawdź ich rozwiązania.
Zapoznaj się z przykładami rozwiązanymi w galerii zdjęć interaktywnych.
Podaj ilustrację geometryczną wzoru .
Wzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicyWzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicy dwóch wyrażeń można wykorzystać do szybkiego obliczenia kwadratów niektórych liczb.
Aby obliczyć kwadraty liczb , zapisujemy każdą z nich w postaci różnicy pełnych dziesiątek, setek lub tysięcy oraz liczby jednocyfrowej i korzystamy ze wzoru skróconego mnożenia.
W podobny sposób jak w powyższym przykładzie, obliczymy kwadraty liczb mieszanych , .
Wykażemy, że liczba jest liczbą całkowitą.
Przedstawiamy liczby i jako kwadraty liczb rzeczywistych i korzystamy z równości .
Stąd:
Zapisujmy wyrażenie określające liczbę w prostszej postaci.
Liczba jest liczbą całkowitą, zatem liczba jest liczbą całkowitą, co należało wykazać.
Wzór zastosujemy teraz do rozkładu na czynniki sumy algebraicznej w równaniu. Ułatwi to znacznie rozwiązanie równania.
Rozwiążemy równanie .
Lewą stronę równania zapisujemy w postaci kwadratu dwumianu.
Stąd:
Rozwiązaniem równania jest liczba .
Rozwiążemy równanie.
Przekształcamy lewą stronę równania i korzystamy ze wzoru skróconego mnożenia.
Lewa strona równania jest nieujemna (jako kwadrat wyrażenia), a prawa ujemna – otrzymujemy sprzeczność. Równanie nie ma rozwiązania.
Wzór jest często przydatny w skracaniu wyrażeń wymiernych.
Zapiszemy w najprostszej postaci wyrażenie , gdy .
Wyłączyliśmy wspólny czynnik w liczniku i mianowniku wyrażenia.
W liczniku sumę algebraiczną zapisujemy w postaci kwadratu dwumianu.
Skracamy.
Aby wykorzystać wzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicywzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicy w dowodzeniu twierdzeń, trzeba najpierw dokładnie przeanalizować założenie oraz tezę twierdzenia. O zastosowaniu wzoru najczęściej wnioskujemy na podstawie zapisanych w treści twierdzenia wyrażeń algebraicznych.
Uzasadnimy, że jeśli , są liczbami dodatnimi takimi, że x > y , i to . Wartość iloczynu znajdziemy, przekształcając odpowiednio wzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicywzór skróconego mnożenia na kwadrat różnicy liczb i .
Do wzoru podstawiamy: za liczbę 4, za liczbę 26.
Stąd:
Zatem , co należało udowodnić.
Wykażemy, że jeśli jest liczbą naturalną dodatnią, to liczba jest kwadratem pewnej liczby rzeczywistej.
Sprowadzamy ułamki występujące w wyrażeniu do wspólnego mianownika i zapisujemy na wspólnej kresce ułamkowej.
W liczniku otrzymanego ułamka wyłączamy wspólny czynnik przed nawias i zapisujemy sumę w postaci iloczynu, wykorzystując odpowiedni wzór skróconego mnożenia.
Otrzymane wyrażenie zapisujemy w postaci kwadratu pewnej liczby.
Wykazaliśmy, że liczba jest kwadratem liczby .
Rozwiąż zadania. Odczytaj hasło – imię i nazwisko szesnastowiecznego włoskiego matematyka, który stosował algebrę do rozwiązywania problemów z różnych dziedzin wiedzy.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D5RNVSGNX
Rozwiąż test jednokrotnego wyboru składający się z dwunastu pytań.
Z tego wynika, że pole kwadratu jest równe: Możliwe odpowiedzi: 1. trzydzieści dwa a indeks górny, dwa, plus, szesnaście a, plus, dwa, 2. trzydzieści dwa a indeks górny, dwa, minus, szesnaście a, plus, dwa, 3. sześćdziesiąt cztery a indeks górny, dwa, minus, cztery
Zapisz w prostszej postaci wyrażenie dla .
Oblicz, korzystając ze wzoru skróconego mnożenia na kwadrat różnicy .
prawidłowo/nieprawidłowo
b) nawias, x y, minus, trzy x, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, nawias, dziewięć, minus, sześć y, plus, y indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, zamknięcie nawiasu
prawidłowo/nieprawidłowo
Liczba wyrazów, które otrzymamy po wykonaniu wskazanych działań w wyrażeniu trzy, plus, nawias x, minus, jeden zamknięcie nawiasu indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, nawias dwa, minus, x zamknięcie nawiasu indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego i redukcji wyrazów podobnych wynosi 1. trzy, 2. jeden, 3. zero, 4. dwa, 5. zero, 6. jeden.
Liczba m, dla której zachodzi równość nawias trzy pierwiastek kwadratowy z trzy koniec pierwiastka, minus, m zamknięcie nawiasu indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, trzydzieści jeden, minus, dwanaście pierwiastek kwadratowy z trzy koniec pierwiastka wynosi 1. trzy, 2. jeden, 3. zero, 4. dwa, 5. zero, 6. jeden.
nawias, x, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, nawias, x, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, nawias, x, plus, jeden, zamknięcie nawiasu, równa się, x indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, minus, trzy x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus1. nawias, minus, cztery, zamknięcie nawiasu, 2. cztery x, 3. jedenaście x, 4. dwa, 5. nawias, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, 6. cztery
minus, dziesięć x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, dwadzieścia x, minus, dziesięć, równa się1. nawias, minus, cztery, zamknięcie nawiasu, 2. cztery x, 3. jedenaście x, 4. dwa, 5. nawias, minus, dwa, zamknięcie nawiasu, 6. cztery razy, nawias pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka x, minus, pierwiastek kwadratowy z pięć koniec pierwiastka zamknięcie nawiasu indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego
Wykaż, że suma kwadratu liczby naturalnej parzystej dodatniej i kwadratu liczby o od niej mniejszej, w dzieleniu przez daje resztę .
Wykaż, że wyrażenie dla każdej liczby rzeczywistej przyjmuje wartość dodatnią.
Wiadomo, że i . Wyznacz .
Słownik
kwadrat różnicy dwóch wyrażeń jest równy sumie kwadratów tych wyrażeń minus podwojony iloczyn pierwszego wyrażenia przez drugie