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

Znasz już niektóre zastosowania wzoru skróconego mnożenia na kwadrat sumy dwóch wyrażeń. Teraz utrwalisz oraz  rozwiniesz zdobyte wcześniej umiejętności i poznasz jeszcze inne zastosowania tego wzoru.

Obliczenia arytmetyczne

Wzór skróconego mnożenia na kwadrat sumywzór skróconego mnożenia na kwadrat sumyWzór skróconego mnożenia na kwadrat sumy dwóch wyrażeń można wykorzystać do szybkiego obliczenia kwadratów niektórych liczb.

Przykład 1

Aby obliczyć kwadraty liczb 41, 102, 3008, zapisujemy każdą z nich w postaci sumy pełnych dziesiątek, setek lub tysięcy oraz liczby jednocyfrowej i korzystamy ze wzoru skróconego mnożenia.

412=(40+1)2=402+80+1=1600+81=1681
1022=(100+2)2=1002+400+4=10000+404=10404
30082=(3000+8)2=30002+16·3000+82=
=9000000+48000+64=9048064
Przykład 2

W podobny sposób jak w powyższym przykładzie, obliczymy kwadraty liczb mieszanych 518, 634.

5182=5+182=52+108+182=25+114+164=261764
6342=6+342=62+9+342=36+9+916=45916
Przykład 3

Wykażemy, że liczba K=11+62-6+42 jest liczbą całkowitą.

Przedstawiamy liczby 11+626+42 jako kwadraty liczb rzeczywistych i skorzystamy z równości x2=|x|.

11+62=9+62+2=(3+2)2
6+42=4+42+2=(2+2)2

Stąd:

11+62=(3+2)2=|3+2|

6+42=(2+2)2=|2+2|

Zapisujmy wyrażenie określające liczbę K w prostszej postaci.

K=11+62-6+42=3+2-2-2=1

Liczba 1 jest liczbą całkowitą, zatem liczba K jest liczbą całkowitą, co należało wykazać.

Przekształcenia algebraiczne

Wzór (a+b)2 zastosujemy teraz do rozkładu na czynniki sumy algebraicznej w równaniu. Ułatwi to znacznie rozwiązanie równania.

Przykład 4

Rozwiążemy równanie x2+10x+25=0.

Lewą stronę równania zapisujemy w postaci kwadratu dwumianu.

x2+10x+25=0

(x+5)2=0

Stąd:

x+5=0

x=-5

Rozwiązaniem równania jest liczba -5.

Przykład 5

Rozwiążemy równanie 4x2+4x+5=0.

Przekształcamy lewą stronę równania i korzystamy ze wzoru skróconego mnożenia.

4x2+4x+1+4=0
(2x+1)2=-4

Lewa strona równania jest nieujemna (jako kwadrat wyrażenia), a prawa ujemna – otrzymujemy sprzeczność. Równanie nie ma rozwiązania.

Wzór (a+b)2 jest często przydatny w skracaniu wyrażeń wymiernych.

Przykład 6

Zapiszemy w najprostszej postaci wyrażenie K=18x2+8y2+24xy6y+9x.

Wyłączyliśmy przed nawias wspólny czynnik w liczniku i mianowniku wyrażenia.

K=18x2+8y2+24xy6y+9x=2(9x2+4y2+12xy)3(2y+3x)

W liczniku sumę algebraiczną zapisujemy w postaci kwadratu dwumianu.

K=2(3x+2y)23(3x+2y)

Skracamy.

K=2(3x+2y)3

Dowodzenie twierdzeń

Aby wykorzystać wzór skróconego mnożenia na kwadrat sumywzór skróconego mnożenia na kwadrat sumywzór skróconego mnożenia na kwadrat sumy w dowodzeniu twierdzeń, trzeba najpierw dokładnie przeanalizować założenie oraz tezę twierdzenia. O zastosowaniu wzoru najczęściej wnioskujemy na podstawie zapisanych w treści twierdzenia wyrażeń algebraicznych.

Przykład 7

Uzasadnimy, że jeśli x, y to liczby rzeczywiste dodatnie takie, że x+y=4x2+y2=10 to xy=3. Wartość iloczynu x·y znajdziemy, przekształcając odpowiednio wzór skróconego mnożenia na kwadrat sumy liczb xy.

(x+y)2=x2+2xy+y2

Do wzoru podstawiamy: za x+y liczbę 4, za x2+y2 liczbę 10.

42=2xy+10

Stąd:

2xy=6
xy=3

Zatem xy=3, co należało udowodnić.

Przykład 8

Wykażemy, że jeśli a jest liczbą naturalną dodatnią, to liczba M=a44+a32+a24 jest kwadratem pewnej liczby rzeczywistej.

Sprowadzamy ułamki występujące w wyrażeniu do wspólnego mianownika i zapisujemy na wspólnej kresce ułamkowej.

M=a44+a32+a24=a4+2a3+a24

W liczniku otrzymanego ułamka wyłączamy wspólny czynnik przed nawias i zapisujemy sumę w postaci iloczynu, wykorzystując odpowiedni wzór skróconego mnożenia.

M=a4+2a3+a24=a24a2+2a+1=a24(a+1)2

Otrzymane wyrażenie zapisujemy w postaci kwadratu pewnej liczby.

M=a(a+1)22

Wykazaliśmy, że liczba M jest kwadratem liczby a(a+1)2.

Słownik

wzór skróconego mnożenia na kwadrat sumy
wzór skróconego mnożenia na kwadrat sumy

kwadrat sumy dwóch wyrażeń jest równy sumie kwadratów tych wyrażeń plus podwojony iloczyn pierwszego wyrażenia przez drugie