Перейти к основному содержимому
Математика7 класс

Формулы сокращённого умножения: квадрат суммы, квадрат разности, разность квадратов — доказательства и применение

348
формулы сокращённого умноженияквадрат суммыквадрат разностиразность квадратов7 классматематика

Формулы сокращённого умножения: квадрат суммы, квадрат разности, разность квадратов

Формулы сокращённого умножения являются важным инструментом в алгебре, особенно для учащихся 7 класса. Эти формулы помогают упростить вычисления и делают работу с многочленами более удобной. В этой статье мы подробно рассмотрим три основные формулы: квадрат суммы, квадрат разности и разность квадратов. Мы также приведём доказательства и примеры их применения.

Введение в формулы сокращённого умножения

Формулы сокращённого умножения позволяют быстро и эффективно производить операции с многочленами. Они выглядят следующим образом:

  1. Квадрат суммы: (a+b)2=a2+2ab+b2(a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2

  2. Квадрат разности: (a−b)2=a2−2ab+b2(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2

  3. Разность квадратов: a2−b2=(a−b)(a+b)a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)

В каждой из формул aa и bb — это любые алгебраические выражения. Теперь давайте подробнее разобрать каждую из этих формул.

Квадрат суммы

Доказательство

Чтобы доказать формулу квадрат суммы, начнём с выражения (a+b)2(a + b)^2:

(a+b)2=(a+b)(a+b)(a + b)^2 = (a + b)(a + b)

Теперь раскроем скобки:

=a(a+b)+b(a+b)= a(a + b) + b(a + b) =a2+ab+ab+b2= a^2 + ab + ab + b^2 =a2+2ab+b2= a^2 + 2ab + b^2

Таким образом, мы получили формулу: (a+b)2=a2+2ab+b2(a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2

Пример применения

Рассмотрим пример: найдите значение выражения (3+4)2(3 + 4)^2.

  1. Подставим в формулу: (3+4)2=32+2⋅3⋅4+42(3 + 4)^2 = 3^2 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + 4^2

  2. Посчитаем: =9+24+16= 9 + 24 + 16 =49= 49

Таким образом, (3+4)2=49(3 + 4)^2 = 49.

Квадрат разности

Доказательство

Докажем формулу квадрат разности, начав с выражения (a−b)2(a - b)^2:

(a−b)2=(a−b)(a−b)(a - b)^2 = (a - b)(a - b)

Раскроем скобки:

=a(a−b)−b(a−b)= a(a - b) - b(a - b) =a2−ab−ab+b2= a^2 - ab - ab + b^2 =a2−2ab+b2= a^2 - 2ab + b^2

Таким образом, получаем: (a−b)2=a2−2ab+b2(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2

Пример применения

Рассмотрим пример: найдите значение выражения (5−2)2(5 - 2)^2.

  1. Подставим в формулу: (5−2)2=52−2⋅5⋅2+22(5 - 2)^2 = 5^2 - 2 \cdot 5 \cdot 2 + 2^2

  2. Посчитаем: =25−20+4= 25 - 20 + 4 =9= 9

Таким образом, (5−2)2=9(5 - 2)^2 = 9.

Разность квадратов

Доказательство

Теперь докажем формулу разности квадратов, начав с разности квадратов:

a2−b2=(a−b)(a+b)a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)

Для доказательства раскроем правую часть:

(a−b)(a+b)=a2+ab−ab−b2(a - b)(a + b) = a^2 + ab - ab - b^2 =a2−b2= a^2 - b^2

Формула верна: a2−b2=(a−b)(a+b)a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)

Пример применения

Рассмотрим пример: найдите значение выражения 16−916 - 9 с использованием формулы разности квадратов.

  1. Запишем выражение как разность квадратов: 16−9=42−3216 - 9 = 4^2 - 3^2

  2. Применим формулу: 42−32=(4−3)(4+3)4^2 - 3^2 = (4 - 3)(4 + 3) =1⋅7=7= 1 \cdot 7 = 7

Таким образом, 16−9=716 - 9 = 7.

Примеры с пошаговыми решениями

Пример 1: Использование квадрата суммы

Найдите значение выражения (x+5)2(x + 5)^2.

  1. Подставим в формулу: (x+5)2=x2+2⋅x⋅5+52(x + 5)^2 = x^2 + 2 \cdot x \cdot 5 + 5^2

  2. Упростим: =x2+10x+25= x^2 + 10x + 25

Пример 2: Использование квадрата разности

Найдите значение выражения (y−3)2(y - 3)^2.

  1. Подставим в формулу: (y−3)2=y2−2⋅y⋅3+32(y - 3)^2 = y^2 - 2 \cdot y \cdot 3 + 3^2

  2. Упростим: =y2−6y+9= y^2 - 6y + 9

Пример 3: Использование разности квадратов

Найдите значение выражения 25−1625 - 16 с использованием формулы разности квадратов.

  1. Запишем выражение как разность квадратов: 25−16=52−4225 - 16 = 5^2 - 4^2

  2. Применим формулу: 52−42=(5−4)(5+4)5^2 - 4^2 = (5 - 4)(5 + 4) =1⋅9=9= 1 \cdot 9 = 9

Таким образом, 25−16=925 - 16 = 9.

Заключение

Формулы сокращённого умножения — это мощный инструмент для упрощения алгебраических выражений. Квадрат суммы, квадрат разности и разность квадратов позволяют быстро производить вычисления и решать уравнения. Научившись применять эти формулы, вы значительно упростите свою работу с многочленами.

Попробуйте AI-помощника и получите помощь в изучении алгебры!

Нужна помощь с домашним заданием?

Попробуйте AI-помощника! Он объяснит любую тему простым языком и поможет разобраться в сложных заданиях.

Попробуйте AI-помощника