- Что значит упростить алгебраическое выражение
- Бином ньютона
- Доказательство формул сокращенного умножения
- Дополнительные формулы сокращенного умножения
- Задание 1
- Задание 2
- Задание 3
- Как запомнить куб суммы
- Квадрат разности
- Квадрат разности двух выражений
- Квадрат суммы двух выражений
- Куб разности
- Куб суммы и куб разности
- Не путать с кубом разности!
- Не путать с кубом суммы!
- Пояснение на примерах
- Пояснения на примерах
- Правила упрощения алгебраических выражений
- Предостережение!
- Приведение подобных
- Применение формул сокращенного умножения
- Разложение на множители
- Решение задач
- Сложение и вычитание дробей
- Сокращение алгебраических дробей с помощью формул сокращенного умножения
- Сокращение дроби
- Умножение и деление дробей
- Умножение разности двух выражений на их сумму
- Умножение разности двух выражений на неполный квадрат их суммы
- Умножение суммы двух выражений на неполный квадрат их разности
- Формула возведения в квадрат суммы трех, четырех и более слагаемых
- Формула разности n-ых степеней двух слагаемых
- Формулы сокращенного умножения
Что значит упростить алгебраическое выражение
Алгебраическое выражение — одна или несколько алгебраических величин (чисел и переменных), которые объединены с помощью знаков арифметических действий в виде сложения, вычитания, умножения, деления, извлечения корня, возведения в степень (при целых значениях показателей корня и степени), знаков последовательности, определяющих порядок применения данных операций (скобки разного вида).
Обязательным условием для алгебраического выражения является конечное число величин, которые его составляют. Данный принцип пригодиться математикам для решения задач в средних классах школы.
Упростить выражение — это значит уменьшить число арифметических действий, необходимых для вычисления значения данного выражения с учетом определенных значений переменных.
СЛОЖНА-А-А 🙀 Ты же знаешь, что если не разобраться в теме сейчас, то потом придется исправлять оценки. Беги на бесплатное онлайн-занятие с репетитором (подробности тут 🎁).
Бином ньютона
Формула для разложения на отдельные слагаемые целой неотрицательной степени суммы двух переменных. Записывается вот так:Пример вычисления биномиальных коэффициентов, которые стоят в строке под номером n в треугольнике Паскаля:
Пример вычисления биномиальных коэффициентов, которые стоят в строке под номером n в треугольнике Паскаля:
ФСУ для квадрата и куба суммы и разности — являются частными случаями формулы бинома Ньютона при n = 2 и n = 3.
Доказательство формул сокращенного умножения
Напомним, что разность квадратов двух чисел a и b равна произведению их разности и их суммы: a2 — b2 = (a — b) * (a b).
Иначе говоря, произведение суммы a и b на их разность равна разности их квадратов: (a — b) * (a b) = a2 — b2.
Важно знать, что разность квадратов не равна квадрату разности: a2 — b2 ≠ (a — b)2.
Докажем, что a2 — b2 = (a — b) * (a b).
Поехали:
- Используя искусственный метод, прибавим и отнимем одно и тоже a * b.
a * b — a * b = 0
a2 — b2 = a2 — b2 ab — ab
- Сгруппируем иначе: a2 — b2 a * b — a * b = a2 — a * b a * b — b2
- Продолжим группировать: a2 — a * b — b2 a * b = (a2 — a * b) (a * b — b2)
- Вынесем общие множители за скобки:
(a2 — a * b) (a * b — b2) = a *(a — b) b *(a — b)
- Вынесем за скобки (a — b). a * (a — b) b * (a — b) = (a — b) * (a b)
- Результат доказательства: a2 — b2 = (a — b) * (a b)
- Для того, чтобы доказать в обратную сторону: (a — b) * (a b) = a2 — b2, нужно раскрыть скобки: (a — b) * (a b) = a * a a * b — b * a — b * b = a2 — b2.
Остальные ФСУ можно доказать аналогичным методом.
Дополнительные формулы сокращенного умножения
К таблице основных ФСУ следует добавить еще несколько важных тождеств, которые пригодятся для решения задач.
Задание 1
Что сделать: вычислить квадрат произведения (55 10)2.
Как решаем: воспользуемся формулой квадрата суммы: (55 10)2 = 552 2 * 55 * 10 102 = 3025 1100 100 = 4225.
Задание 2
Что сделать: упростить выражение 64 * с3 – 8.
Как решаем: применим разность кубов: 64 * с3 – 8 = (4 * с)3 – 23 = (4 * с – 2)((4 * с)2 4 * с * 2 22) = (4 * с – 2)(16 * с2 8 * с 4).
Задание 3
Что сделать: раскрыть скобки (7 * y — x) * (7 * y x).
Как решаем:
- Произведем умножение: (7 * y — x) * (7 * y x) = 7 * y * 7 * y 7 * y * x — x * 7 * y — x * x = 49 * y2 7 * y * x — 7 * y * x — x2 = 49 * y2 — x2.
- Используем формулу сокращенного умножения: (7 * y — x) * (7 * y x) = (7 * y)2 — x2 = 49 * y2 — x2.
Многочленов бояться не стоит, просто совершайте последовательно каждое действие. С формулами решать задачки быстрее и удобнее — сохраняйте шпаргалку, запоминайте и радуйте своих учителей 🙂
Как запомнить куб суммы
Запомнить эту «страшную» на вид формулу довольно просто.
Квадрат разности
Также стоит запомнить весьма полезное преобразование:
(a − b)2 = (b − a)2
Формула выше доказывается простым раскрытием скобок:
(a − b)2 =
a2 −2ab b2 = b2 − 2ab a2 = (b − a)2
Квадрат разности двух выражений
Формула квадрата разности двух выражений выглядит следующим образом:
(a − b)2 = a2 − 2ab b2
Эту формулу можно прочитать так:
Квадрат разности двух выражений равен квадрату первого выражения минус удвоенное произведение первого выражения на второе плюс квадрат второго выражения.
Формула квадрата разности двух выражений выводится таким же образом, как и формула квадрата суммы двух выражений. Выражение (a − b)2 представляет собой произведение двух многочленов, каждый из которых равен (a − b)
(a − b)2 = (a − b)(a − b)
Если выполнить это умножение, то получится многочлен a2 − 2ab b2
(a − b)2 = (a − b)(a − b) = a2 − ab − ab b2 = a2 − 2ab b2
Пример 1. Преобразовать выражение (7x − 5)2 в многочлен.
Воспользуемся формулой квадрата разности двух выражений:
(a − b)2 = a2 − 2ab b2
(7x − 5)2 = (7x)2 − 2 × 7x × 5 52 = 49×2 − 70x 25
Значит, (7x − 5)2 = 49×2 − 70x 25.
Попробуем решить данный пример, не пользуясь формулой квадрата разности. У нас должен получиться тот же результат:
(7x − 5)2 = (7x − 5)(7x − 5) = 49×2 − 35x − 35x 25 = 49×2 − 70x 25.
Формула квадрата разности двух выражений тоже имеет геометрический смысл. Если площадь квадрата со стороной a равна a2, то площадь квадрата, сторона которого уменьшена на b, будет равна (a − b)2
Рассмотрим следующий рисунок:
Представим, что сторону квадрата, изображённого на данном рисунке уменьшили на b. У квадрата все стороны равны. Если одну сторону уменьшить на b, то остальные стороны тоже уменьшатся на b
Получился новый квадрат, который меньше предыдущего. На рисунке он выделен жёлтым. Сторона его равна a − b, поскольку старая сторона a уменьшилась на b. Чтобы вычислить площадь этого квадрата, можно из первоначальной площади квадрата a2 вычесть площади прямоугольников, которые получились в процессе уменьшения сторон старого квадрата. Покажем эти прямоугольники:
Тогда можно написать следующее выражение: старая площадь a2 минус площадь ab минус площадь (a − b)b
a2 − ab − (a − b)b
Раскроем скобки в выражении (a − b)b
a2 − ab − ab b2
Приведем подобные слагаемые:
a2 − 2ab b2
В результате получается выражение a2 − 2ab b2, которое является правой частью формулы квадрата разности двух выражений:
(a − b)2 = a2 − 2ab b2
Формулы квадрата суммы и квадрата разности в общем называют формулами сокращённого умножения. Эти формулы позволяют значительно упростить и ускорить процесс перемножения многочленов.
Ранее мы говорили, что рассматривая член многочлена по отдельности, его нужно рассматривать вместе со знаком, который перед ним располагается.
Но применяя формулы сокращённого умножения, знак исходного многочлена не следует рассматривать в качестве знака самого этого члена.
Например, если дано выражение (5x − 2y)2, и мы хотим воспользоваться формулой (a − b)2 = a2 − 2ab b2, то вместо b нужно подставлять 2y, а не −2y. Это особенность работы с формулами, которую не следует забывать.
(5x − 2y)2a = 5xb = 2y(5x − 2y)2 = (5x)2 − 2 × 5x × 2y (2y)2 = 25×2 − 20xy 4y2
Если подставлять −2y, то это будет означать, что разность в скобках исходного выражения была заменена на сумму:
(5x − 2y)2 = (5x (−2y))2
и в таком случае нужно применять не формулу квадрата разности, а формулу квадрата суммы:
(5x (−2y)2a = 5xb = −2y(5x (−2y))2 = (5x)2 2 × 5x × (−2y) (−2y)2 = 25×2 − 20xy 4y2
Исключением могут быть выражения вида (x − (−y))2. В данном случае, применяя формулу (a − b)2 = a2 − 2ab b2 вместо b следует подставить (−y)
(x − (−y))2 = x2 − 2 × x × (−y) (−y)2 = x2 2xy y2
Но возводя в квадрат выражения вида x − (−y), удобнее будет заменять вычитание на сложение x y. Тогда первоначальное выражение примет вид (x y)2 и можно будет воспользоваться формулой квадрата суммы, а не разности:
(x y)2 = x2 2xy y2
Квадрат суммы двух выражений
Существует ряд случаев, когда умножение многочлена на многочлен можно значительно упростить. Таковым к примеру является случай (2x 3y)2.
Выражение (2x 3y)2 это перемножение двух многочленов, каждый из которых равен (2x 3y)
(2x 3y)2 = (2x 3y)(2x 3y)
Получили умножение многочлена на многочлен. Выполним его:
(2x 3y)2 = (2x 3y)(2x 3y) = 4×2 6xy 6xy 9y2 = 4×2 12xy 9y2
То есть выражение (2x 3y)2 равно 4×2 12xy 9y2
(2x 3y)2 = 4×2 12xy 9y2
Решим аналогичный пример, который попроще:
(a b)2
Выражение (a b)2 это перемножение двух многочленов, каждый из которых равен (a b)
(a b)2 = (a b)(a b)
Выполним это умножение:
(a b)2 = (a b)(a b) = a2 ab ab b2 = a2 2ab b2
То есть выражение (a b)2 равно a2 2ab b2
(a b)2 = a2 2ab b2
Оказывается, что случай (a b)2 можно распространить для любых a и b. Первый пример, который мы решили, а именно (2x 3y)2 можно решить с помощью тождества (a b)
2 = a2 2ab b2. Для этого нужно подставить вместо переменных a и b соответствующие члены из выражение (2x 3y)
a = 2x
b = 3y
И далее можно воспользоваться тождеством (a b)2 = a2 2ab b2, но вместо переменных a и b нужно подставлять выражения 2x и 3y соответственно:
(2x 3y)2 = (2x)2 2 × 2x × 3y (3y)2 = 4×2 12xy 9y2
Как и в прошлый раз получили многочлен 4×2 12xy 9y2. Решение обычно записывают покороче, выполняя в уме все элементарные преобразования:
(2x 3y)2 = 4×2 12xy 9y2
Тождество (a b)2 = a2 2ab b2 называют формулой квадрата суммы двух выражений. Эту формулу можно прочитать так:
Квадрат суммы двух выражений равен квадрату первого выражения плюс удвоенное произведение первого выражения на второе плюс квадрат второго выражения.
Рассмотрим выражение (2 3)2. Его можно вычислить двумя способами: выполнить сложение в скобках и возвести полученный результат в квадрат, либо воспользоваться формулой квадрата суммы двух выражений.
Первый способ:
(2 3)2 = 52 = 25
Второй способ:
(2 3)2 = 22 2 × 2 × 3 32 = 4 12 9 = 25
Куб разности
Запоминается эта формула как и предыдущая, но только с учётом чередования знаков « » и
«−».
Перед первым членом «a3»
стоит « » (по правилам математики мы его не пишем).
(a − b)3 =
a3−
3a2b
3ab2−
b3
=
a3 − 3a2b 3ab2 − b3
Куб суммы и куб разности
Формулы куба суммы двух выражений и куба разности двух выражений выглядят следующим образом:
(a b)3 = a3 3a2b 3ab2 b3
(a − b)3 = a3 − 3a2b 3ab2 − b3
Формулу куба суммы двух выражений можно прочитать так:
Куб суммы двух выражений равен кубу первого выражения плюс утроенное произведение квадрата первого выражения на второе плюс утроенное произведение первого выражения на квадрат второго плюс куб второго выражения.
А формулу куба разности двух выражений можно прочитать так:
Куб разности двух выражений равен кубу первого выражения минус утроенное произведение квадрата первого выражения на второе плюс утроенное произведение первого выражения на квадрат второго минус куб второго выражения.
При решении задач желательно знать эти формулы наизусть. Если не запомнили — не беда! Их можно выводить самостоятельно. Мы это уже умеем.
Выведем формулу куба суммы самостоятельно:
(a b)3
Выражение (a b)3 представляет собой произведение из трёх многочленов, каждый из которых равен (a b)
(a b)3 = (a b)(a b)(a b)
Но выражение (a b)3 также может быть записано как (a b)(a b)2
(a b)3 = (a b)(a b)2
При этом сомножитель (a b)2 является квадратом суммы двух выражений. Этот квадрат суммы равен выражению a2 2ab b2.
Тогда (a b)3 можно записать как (a b)(a2 2ab b2).
(a b)3 = (a b)(a2 2ab b2)
А это есть умножение многочлена на многочлен. Выполним его:
(a b)3 = (a b)(a2 2ab b2) = a3 2a2b ab2 a2b 2ab2 b3 = a3 3a2b 3ab2 b3
Аналогично можно вывести формулу куба разности двух выражений:
(a − b)3 = (a − b)(a2 − 2ab b2) = a3 − 2a2b ab2 − a2b 2ab2 − b3 = a3 − 3a2b 3ab2 − b3
Не путать с кубом разности!
Будьте внимательны при записи знаков.
Не путать с кубом суммы!
Сумма кубов — это произведение двух скобок.
Пояснение на примерах
Рассмотрим решения нескольких контрольных примеров по упрощению дробей. В качестве подготовки можно попробовать решить предлагаемые примеры самостоятельно.
Тренажер. Соедините соответствующие карточки с формулами сокращенного умножения.
Пояснения на примерах
Молодец! Раз ты дочитал это до конца, вероятно, ты все отлично усвоил. Но если вдруг что-то еще непонятно — попробуй онлайн-занятие с репетитором (подробности тут 🎁).
Правила упрощения алгебраических выражений
Существуют основные методы в алгебре для того, чтобы упростить алгебраическое выражение:
- приведение подобных;
- разложение на множители;
- сокращение дроби;
- сложение и вычитание дробей;
- умножение и деление дробей.
В процессе приведения выражения в более простую форму следует использовать полезные советы:
- При наличии подобных их рекомендуется привести, при этом не имеет значения то, в какой момент они образовались.
- При появлении первой возможности для сокращения дробей, рекомендуется ей сразу воспользоваться. Исключением являются дроби с одинаковыми знаменателями, которые требуется вычитать или суммировать. Такие дроби можно сократить после выполнения необходимых действий.
Предостережение!
(a b)2не
равно (a2 b2)
Приведение подобных
Приведение подобных слагаемых в теории заключается в сложении их коэффициентов и приписывании буквенной части.
2a 3c 4a 5c=6a 8c
Подобными являются слагаемые (одночлены), которые обладают буквенной частью.
В выражении 2ab 3ab b одночлены 2ab и 3ab являются подобными слагаемыми.
Привести подобные — значит, выполнить сложение нескольких подобных слагаемых для получения в результате одного слагаемого.
К примеру, приведем слагаемые:
2a 3b-a 8b 7a=8a 11b
Заметим, что числа в таких слагаемых умножают на буквы. Данные числа носят названия коэффициентов.
Применение формул сокращенного умножения
Следует помнить, что все формулы, приведённые выше, используется также и справа налево.
Многие примеры в учебниках рассчитаны на то, что вы с помощью формул соберёте многочлен обратно.
Примеры:
Разложение на множители
Разложить выражение на множители можно, если вынести общий множитель за скобки, применить формулы сокращенного умножения и другие.
Решение задач
Давайте потренируемся и рассмотрим примеры с дробями.
Сложение и вычитание дробей
Заметим, что знаменатели являются взаимно простыми, то есть не имеют общих множителей. Таким образом, наименьший общий множитель данных чисел соответствует их произведению. В результате:
2·4-1·33·4=512
Вычислим:
38 26-52
В данном случае общим множителем является число 24. Выполним преобразования и упростим выражение:
3·3 2·4-5·1224=-4324
Упростим выражение:
347-123
В данном примере следует смешанные дроби записать в виде неправильных. Далее можно упростить выражение по стандартному алгоритму:
347-123=25·37-5·73=75-3521=4021
Разберем самостоятельный случай, когда знаменатели не содержат буквы. При этом алгоритм действий такой же, как и при действиях с обыкновенными дробями:
- определить общий множитель;
- умножить каждую дробь на недостающий множитель;
- сложить или вычесть числители.
Упростим выражение:
a2b4 a6
Здесь общий множитель равен 12. Тогда:
a2b·34 a·26=3a2b 2a12
Далее можно привести подобные в числители, и разложить на множители при их наличии:
a2b4 a6=3a2b 2a12=a3ab 212
Когда знаменатели содержат буквы, схема действий существенно не меняется:
- разложение знаменателей на множители;
- определение одинаковых множителей;
- выделение всех общих множителей по одному разу;
- умножение общих множителей на оставшиеся множители, которые не являются общими.
Сокращение алгебраических дробей с помощью формул сокращенного умножения
На практике часто встречаются дроби, в числителе и знаменателе которых имеются выражения в различной степени, например, квадратные, кубические.
Для таких выражений используют формулы сокращенного умножения.
Приведем упомянутые тождества:
Разность квадратов: a2-b2=(a-b)(a b)
Квадрат суммы: (a b)2=a2 2ab b2
Квадрат разности: (a-b)2=a2-2ab b2
Сумма кубов: a3 b3=(a b)(a2-ab b2)
Разность кубов: a3-b3=(a-b)(a2 ab b2)
Куб суммы: (a b)3=a3 3a2b 3ab2 b3
Куб разности: (a-b)3=a3-3a2b 3ab2-b3
Сокращение дроби
В процессе сокращения дроби допустимо выполнять умножение или деление числителя и знаменателя дроби на одинаковое число, отличное от нуля, в результате чего величина дроби остается прежней.
Объяснение алгоритм действий при сокращении дробей:
- разложение на множители числителя и знаменателя;
- при наличии в числителе и знаменателе общих множителей их допустимо исключить из выражения.
aa ba2=aa ba·a=a ba
Важно заметить, что сокращению подлежат исключительно множители.
Озвученное правило является следствием ключевого свойства дроби. Оно состоит в допустимости умножения или деления числителя и знаменателя дроби на одно и то же число, которое не равно нулю. В результате значение дроби останется без изменений.
Существует простой способ, руководствуясь которым можно определить, разложено ли выражение на множители. Арифметическое действие, выполняемое в последнюю очередь при вычислении значения выражения, считается «главным».
Данное правило состоит в том, что, когда при подстановке каких-либо чисел на замену буквам и вычислении значения выражения последнее действие представляет собой умножение, можно заключить, что перед нами произведение, то есть выражение разложено на множители. В том случае, когда на последнем шаге в процессе расчетов выполняется сложение или вычитание, разложение выражения на множители не выполнено, то есть сокращение не допускается.
Умножение и деление дробей
Важно заметить, что при наличии скобок, операции, которые в них заключены, необходимо выполнить в первую очередь. Далее можно приступать к раскрытию скобок. Когда имеется несколько скобок с арифметическими действиями, которые нужно умножить или разделить, в начале проводят вычисления в каждой из скобок, а затем умножение или деление полученных результатов. При наличии внутренних скобок, заключенных в скобки, действия в них выполняют в первую очередь.
Во многих примерах имеются не только цифры, но и буквы. В этом случае выполняются алгебраические действия, в том числе, приведение подобных, сложение, сокращение дробей и другие операции. Отличия можно заметить при разложении многочленов на множители. Для этого следует пользоваться формулами сокращенного умножения или вынесением единого множителя за скобки.
Ключевой задачей при работе с такими выражениями является запись выражений в виде произведения или частного.
Умножение разности двух выражений на их сумму
Встречаются задачи, в которых требуется умножить разность двух выражений на их сумму. Например:
(a − b)(a b)
В этом выражении разность двух выражений a и b умножена на сумму этих же двух выражений. Выполним данное умножение:
(a − b)(a b) = a2 ab − ab − b2 = a2 − b2
То есть выражение (a − b)(a b) равно a2 − b2
(a − b)(a b) = a2 − b2
Видим, что при умножении разности двух выражений на их сумму, получается разность квадратов этих выражений.
Произведение разности двух выражений и их суммы равно разности квадратов этих выражений.
Случай (a − b)(a b) можно распространить для любых a и b. Проще говоря, если при решении задачи потребуется умножить разность двух выражений на их сумму, то это умножение можно заменить на разность квадратов этих выражений.
Пример 1. Выполнить умножение (2x − 5)(2x 5)
В этом примере разность выражений 2x и 5 умножена на сумму этих же выражений. Тогда согласно формуле (a − b)(a b) = a2 − b2 имеем:
(2x − 5)(2x 5) = (2x)2 − 52
Вычислим правую часть, получим 4×2 − 25
(2x − 5)(2x 5) = (2x)2 − 52 = 4×2 − 25
Попробуем решить данный пример, не пользуясь формулой (a − b)(a b) = a2 − b2. У нас получится тот же результат 4×2 − 25
(2x − 5)(2x 5) = 4×2 − 10x 10x − 25 = 4×2 − 25
Умножение разности двух выражений на неполный квадрат их суммы
Встречаются задачи, в которых требуется умножить разность двух выражений на неполный квадрат их суммы. Выглядит это произведение следующим образом:
(a − b)(a2 ab b2)
Первый многочлен (a − b) является разностью двух выражений, а второй многочлен (a2 ab b2) является неполным квадратом суммы этих двух выражений.
Неполный квадрат суммы это многочлен вида a2 ab b2. Он похож на обычный квадрат суммы a2 2ab b2 за исключением того, что в нём произведение первого и второго выражений не удваивается.
Например, выражение 4×2 6xy 9y2 является неполным квадратом суммы выражений 2x и 3y.
Действительно, первый член выражения 4×2 6xy 9y2, а именно 4×2 является квадратом выражения 2x, поскольку (2x)
2 = 4×2. Третий член выражения 4×2 6xy 9y2, а именно 9y2 является квадратом выражения 3y, поскольку (3y)
Итак, умножим разность (a − b) на неполный квадрат суммы a2 ab b2
(a − b)(a2 ab b2) = a(a2 ab b2) − b(a2 ab b2) =a3 a2b ab2 − a2b − ab2 − b3 = a3 − b3
То есть выражение (a − b)(a2 ab b2) равно a3 − b3
(a − b)(a2 ab b2) = a3 − b3
Это тождество называют формулой умножения разности двух выражений на неполный квадрат их суммы. Эту формулу можно прочитать так:
Произведение разности двух выражений и неполного квадрата их суммы равно разности кубов этих выражений.
Пример 1. Выполнить умножение (2x − 3y)(4×2 6xy 9y2)
Первый многочлен (2x − 3y) это разность двух выражений 2x и 3y. Второй многочлен 4×2 6xy 9y2 это неполный квадрат суммы двух выражений 2x и 3y.
Это позволяет не приводя длинных вычислений, воспользоваться формулой (a − b)(a2 ab b2) = a3 − b3. В нашем случае умножение (2x − 3y)
(2x − 3y)(4×2 6xy 9y2) = (2x)3 − (3y)3 = 8×3 − 27y3
Попробуем решить этот же пример, не пользуясь формулой (a − b)(a2 ab b2) = a3 − b3. У нас получится тот же результат, но решение станет длиннее:
(2x − 3y)(4×2 6xy 9y2) = 2x(4×2 6xy 9y2) − 3y(4×2 6xy 9y2) =8×3 12x2y 18xy2 − 12x2y − 18xy2 − 27y3 = 8×3 − 27y3
Умножение суммы двух выражений на неполный квадрат их разности
Встречаются задачи, в которых требуется умножить сумму двух выражений на неполный квадрат их разности. Выглядит это произведение следующим образом:
(a b)(a2 − ab b2)
Первый многочлен (a b) является суммой двух выражений, а второй многочлен (a2 − ab b2) является неполным квадратом разности этих двух выражений.
Неполный квадрат разности это многочлен вида a2 − ab b2. Он похож на обычный квадрат разности a2 − 2ab b2 за исключением того, что в нём произведение первого и второго выражений не удваивается.
Например, выражение 4×2 − 6xy 9y2 является неполным квадратом разности выражений 2x и 3y.
(2x)2 − 2x × 3y (3y)2 = 4×2 − 6xy 9y2
Вернёмся к изначальному примеру. Умножим сумму a b на неполный квадрат разности a2 − ab b2
(a b)(a2 − ab b2) = a(a2 − ab b2) b(a2 − ab b2) =a3 − a2b ab2 a2b − ab2 b3 = a3 b3
То есть выражение (a b)(a2 − ab b2) равно a3 b3
(a b)(a2 − ab b2) = a3 b3
Это тождество называют формулой умножения суммы двух выражений на неполный квадрат их разности. Эту формулу можно прочитать так:
Произведение суммы двух выражений и неполного квадрата их разности равно сумме кубов этих выражений.
Пример 1. Выполнить умножение (2x 3y)(4×2 − 6xy 9y2)
Первый многочлен (2x 3y) это сумма двух выражений 2x и 3y, а второй многочлен 4×2 − 6xy 9y2 это неполный квадрат разности этих выражений.
Это позволяет не приводя длинных вычислений, воспользоваться формулой (a b)(a2 − ab b2) = a3 b3. В нашем случае умножение (2x 3y)
(2x 3y)(4×2 − 6xy 9y2) = (2x)3 (3y)3 = 8×3 27y3
Попробуем решить этот же пример, не пользуясь формулой (a b)(a2 − ab b2) = a3 b3. У нас получится тот же результат, но решение станет длиннее:
(2x 3y)(4×2 − 6xy 9y2) = 2x(4×2 − 6xy 9y2) 3y(4×2 − 6xy 9y2) =8×3 − 12x2y 18xy2 12x2y − 18xy2 27y3 = 8×3 27y3
Формула возведения в квадрат суммы трех, четырех и более слагаемых
Пригодится, если слагаемых в сумме, которую нужно возвести в степень, больше, чем два.
(a1 a2 … an)2 = a12 a22 … an-12 an2 2 * a1 * a2 2 * a1 * a3 2 * a1 * a4 …
2 * a1 * an-1 2 * a1 * an 2 * a2 * a3 2 * a2 * a4 … 2 * a2 * an-1 2 * a2 * an …
2 * an-1 * an
Читается так: квадрат суммы n слагаемых равен сумме квадратов всех этих слагаемых и удвоенных произведений всех возможных пар этих слагаемых.
Формула разности n-ых степеней двух слагаемых
an − bn = (a − b) * (an-1 an-2 * b an-3 * b2 … a * bn-2 bn-1).
Для четных показателей можно записать так:
a2*m − b2*m = (a2 − b2) *(a2*m−2 a2*m−4 * b2 a2*m−6 * b4 … b2*m−2).
Для нечетных показателей:
a2*m 1 − b2*·m 1 = (a − b) * (a2*m a2*m−1 * b a2*m−2 * b2 … b2*m).
Частными случаями являются формулы разности квадратов и кубов при n = 2 и n = 3. Для разности кубов b можно также заменить на −b.
Формулы сокращенного умножения
Вместо букв a, b могут быть любые числа, переменные или даже целые выражения. Для быстрого решения задач лучше выучить основные 7 формул сокращенного умножения (ФСУ) наизусть. Да, алгебра такая, нужно быть готовым много запоминать.
Ниже удобная табличка, которую можно распечатать и использовать, как закладку для быстрого запоминания формул.


