Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Wzór na różnicę n–tych potęg

Zapiszmy kilka różnic kolejnych naturalnych potęg liczb x oraz y.

x1-y1=x-y

x2-y2=x-yx+y

x3-y3=x-yx2+xy+y2

x4-y4=x-yx3+x2y+xy2+y3

x5-y5=x-yx4+x3y+x2y2+xy3+y4

Zauważ, że w powyższych wzorach liczba wyrazów w drugim nawiasie jest równa wykładnikowi potęg stojących z lewej strony równości.

Analizując powyższe wzory zauważamy też inne analogie, które można ująć w postaci wzoru ogólnego.

Ważne!

Wzór na różnicę n–tych potęgwzór na różnicę n–tych potęgWzór na różnicę n–tych potęg:

Dla liczb rzeczywistych x, y i dowolnej liczby naturalnej n1 prawdziwy jest wzór

xn-yn=x-yxn-1+xn-2y+...+xyn-2+yn-1

Pokażemy teraz kilka zastosowań powyższego wzoru.

Przykład 1

Zapiszemy w postaci iloczynu a5-32.

Ponieważ 32=25, więc do wzoru

x5-y5=x-yx4+x3y+x2y2+xy3+y4

podstawiamy:

x=a, y=2

a525=(a2)(a4+2a3+a222+a23+24)

Wykonujemy wskazane działania w nawiasie.

a5-32=a-2a4+2a3+4a2+8a+16

Zauważmy, że wzór na różnicę n–tych potęgwzór na różnicę n–tych potęgZauważmy, że wzór na różnicę n–tych potęg dla n=2 to znany nam już wzór skróconego mnożenia na różnicę kwadratów dwóch wyrażeń. Zatem jeśli wykładnik potęgi jest liczbą parzystą, to, rozkładając na czynniki wyrażenie xn-yn można skorzystać (w niektórych przypadkach kilkakrotnie) właśnie z tego wzoru.

Przykład 2

Zapiszemy w postaci iloczynu: M=625-k4.

Zauważmy, że 625=252k4=k22.

Aby zapisać podane wyrażenie w postaci iloczynu, korzystamy dwukrotnie ze wzoru skróconego mnożenia na różnicę kwadratów.

M=625-k4=252-k22=25-k225+k2

M=5-k5+k25+k2

Przykład 3

Zapiszemy iloczyn b+2c-2b+2c+2 w postaci różnicy potęg.

Oznaczmy:

x=b+2c

Możemy wtedy zapisać:

b+2c-2b+2c+2=x-2x+2

Prawa strona równości to iloczyn różnicy dwóch wyrażeń przez ich sumę – skorzystamy więc ze wzoru na różnicę kwadratów

b+2c-2b+2c+2=x2-22=b+2c2-22

Przykład 4

Rozwiążemy równanie x3+xx2-1=1-x.

Przenosimy wyrazy z prawej strony równania na lewą.

x3+xx2-1+x-1=0

Różnicę kwadratów zapisujemy w postaci iloczynu.

x3+xx-1x+1+x-1=0

Wyłączamy wspólny czynnik poza nawias.

x-1·x3+xx+1+1=0

W nawiasie kwadratowym wykonujemy wskazane działania.

x-1x4+x3+x2+x+1=0

Iloczyn stojący po lewej stronie równania to różnica piątych potęg liczb x oraz 1.

x5-1=0

Stąd:

x=1

Rozwiązaniem równania jest liczba 1.

Ważne!

Jeśli n jest liczbą naturalną dodatnią, a, b – to dowolne liczby rzeczywiste, to

x2n-y2n=x-yx+yx2n-2+x2n-4y2+x2n-6y4+...+x2y2n-4+y2n-2

Wzór na sumę n–tych potęg

Zapiszmy kilka sum kolejnych nieparzystych naturalnych potęg liczb x oraz y.

x1+y1=x+y

x3+y3=x+yx2-xy+y2

x5+y5=x+yx4-x3y+x2y2-xy3+y4

x7+y7=x+yx6-x5y+x4y2-x3y3+x2y4-xy5+y6

Analizując powyższe wzory, zauważamy pewne analogie, które można ująć w postaci wzoru ogólnego.

Ważne!

Wzór na sumę n–tych potęg:

Dla liczb rzeczywistych x, y i dowolnej liczby naturalnej nieparzystej n prawdziwy jest wzór

xn+yn=x+yxn-1-xn-2y+-xyn-2+yn-1

Pokażemy teraz kilka zastosowań powyższego wzoru.

Przykład 5

Zapiszemy w postaci iloczynu każdą z sum.

Korzystamy ze wzoru na sumę n–tych potęg.

x5+32=x5+25=x+2x4-2x3+4x2-8x+16

x3+8=x3+23=x+2x2-2x+4

m3+1=m+1m2-m+1

xy7+77=xy+7x6y6-7·x5y5+72·x4y4-73·x3y3+74·x2y2-75·xy+76

W niektórych przypadkach w postaci iloczynu można zapisać też sumy potęg o wykładnikach parzystych.

Przykład 6

Korzystając z tożsamości Sophie Germain, zapiszemy każdą z sum w postaci iloczynu.

a18+8b18=a6+2b6a12-2a6b6+4b12

a12+8b12=a4+2b4a8-2a4b4+4b8

Przykład 7

Wykażemy, że liczba M=620+1 jest liczbą złożoną.

M=620+1=645+15=64+1616612+6864+1

Liczba M jest iloczynem dwóch liczb naturalnych, z których każda jest większa od 1, jest więc liczbą złożoną.

Słownik

wzór na różnicę n–tych potęg
wzór na różnicę n–tych potęg

dla liczb rzeczywistych x, y i dowolnej liczby naturalnej n1 prawdziwy jest wzór

xn-yn=x-yxn-1+xn-2y+...+xyn-2+yn-1