Формула сокращение: Формулы сокращенного умножения

Дроби. Формулы сокращенного умножения

Факт 1.
\(\bullet\) Множество натуральных чисел \(\mathbb{N}\) – это числа \(1, \ 2, \ 3, \ 4 \ \) и т.д.
\(\bullet\) Множество целых чисел \(\mathbb{Z}\) состоит из натуральных чисел, противоположных им (\(-1, \ -2, \ -3 \) и т.д.) и нуля \(0\).
\(\bullet\) Рациональные числа \(\mathbb{Q}\) – числа вида \(\dfrac ab\), где \(a\in \mathbb{Z}\), \(b\in \mathbb{N}\).   Таким образом, существует включение: \(\mathbb{N}\) содержится в \(\mathbb{Z}\), а \(\mathbb{Z}\) содержится в \(\mathbb{Q}\).  

Факт 2.
\(\bullet\) Правила сложения дробей: \[\begin{aligned} &\dfrac ab+\dfrac cb=\dfrac{a+c}b\\[2ex] &\dfrac ab+\dfrac cd=\dfrac{ad+bc}{bd}\end{aligned}\] Пример: \(\dfrac {31}6+\dfrac {67}6=\dfrac{31+67}6=\dfrac{98}6\)   \(\bullet\) Правила умножения дробей: \[\dfrac ab\cdot \dfrac cd=\dfrac{ac}{bd}\] Пример: \(\dfrac 47\cdot \dfrac{14}5=\dfrac{4\cdot 14}{7\cdot 5}\)   \(\bullet\) Правила деления дробей: \[\dfrac ab: \dfrac cd=\dfrac ab\cdot \dfrac dc\] Пример: \(\dfrac 45 :\dfrac 67=\dfrac 45\cdot \dfrac 76\)  

Факт 2.
\(\bullet\) Сокращение дробей – деление числителя и знаменателя на одно и то же число, отличное от нуля.
Пример:   \(\begin{aligned} &\dfrac{98}6=\dfrac{49\cdot 2\llap{/}}{3\cdot 2\llap{/}}=\dfrac{49}3\\[2ex] &\dfrac{4\cdot 14}{7\cdot 5}=\dfrac{4\cdot 2\cdot 7\llap{/}}{7\llap{/}\cdot 5}=\dfrac 85\\[2ex] &\dfrac{4\cdot 7}{5\cdot 6}=\dfrac {2\llap{/}\cdot 2\cdot 7}{5\cdot 3\cdot 2\llap{/}}=\dfrac{14}{15}\end{aligned}\)   \(\bullet\) Если \(\dfrac ab\) – несократимая дробь, то ее можно представить в виде конечной десятичной дроби тогда и только тогда, когда знаменатель \(b\) делится только на числа \(2\) и \(5\).
Пример: дробь \(\dfrac2{65}\) нельзя представить в виде конечной десятичной дроби, так как \(65=5\cdot 13\), то есть \(\dfrac2{65}=0,0307…\)
дробь \(\dfrac3{160}\) можно представить в виде конечной десятичной дроби, так как \(160=2^5\cdot 5\), то есть \(\dfrac3{160}=0,01875\).  

Факт 3.
\(\bullet\) Формулы сокращенного умножения:
\(\blacktriangleright\) Квадрат суммы и квадрат разности: \[(a+b)^2=a^2+2ab+b^2\] \[(a-b)^2=a^2-2ab+b^2\]

\(\blacktriangleright\) Куб суммы и куб разности: \[(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3\quad {\small{\text{или}}}\quad (a+b)^3=a^3+b^3+3ab(a+b)\] \[(a-b)^3=a^3-3a^2b+3ab^2-b^3\quad {\small{\text{или}}}\quad (a-b)^3=a^3-b^3-3ab(a-b)\]

Заметим, что применение данных формул справа налево часто помогает упростить вычисления:
\(13^3+3\cdot 13^2\cdot 7+3\cdot 13\cdot 49+7^3=(13+7)^3=20^3=8000\)

 

\(\blacktriangleright\) Разность квадратов: \[a^2-b^2=(a-b)(a+b)\]

\(\blacktriangleright\) Сумма кубов и разность кубов: \[a^3+b^3=(a+b)(a^2-ab+b^2)\] \[a^3-b^3=(a-b)(a^2+ab+b^2)\]

Заметим, что не существует формулы суммы квадратов \(a^2+b^2\).
Заметим, что применение данных формул слева направо часто помогает упростить вычисления:

 

\(\dfrac{7^6-2^6}{7^4+14^2+16}= \dfrac{(7^2-2^2)(7^4+7^2\cdot2^2+2^4)} {7^4+(7\cdot2)^2+2^4}=7^2-2^2=45\)  

Факт 4.
\(\bullet\) Квадрат суммы нескольких слагаемых равен сумме квадратов этих слагаемых и удвоенных попарных произведений: \[\begin{aligned} &(a+b+c)^2=a^2+b^2+c^2+2ab+2ac+2bc\\[2ex] &(a+b+c+d)^2=a^2+b^2+c^2+d^2+2ab+2ac+2ad+2bc+2bd+2cd\\[2ex] &{\small{\text{и т.д.}}}\end{aligned}\]

Формулы сокращённого умножения. Неполный квадрат суммы и разности

При выполнении преобразований разных выражений часто встречаются некоторые частные случаи умножения. Равенства, выражающие эти случаи, называются формулами сокращённого умножения.

Формулы сокращённого умножения — это выражения, в которых пропущены промежуточные вычисления, поэтому их и называют сокращёнными.

a2 + b2 = (a + b)2 — 2ab  —  сумма квадратов;

a2b2 = (a + b)(ab)  —  разность квадратов;

(a + b)2 = a2 + 2ab + b2  —  квадрат суммы;

(ab)2 = a2 — 2ab + b2  —  квадрат разности;

a3 + b3 = (a + b)(a2 — ab + b2)  —  сумма кубов;

a3b3 = (a — b)(a2 + ab + b2)  —  разность кубов;

(a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3  —  куб суммы;

(ab)3 = a3 — 3a2b + 3ab2 — b3  —  куб разности.

Обратите внимание, что  a  и  b  в формулах сокращённого умножения могут быть как числами, так и выражениями.

Разложение формул сокращенного умножения

Рассмотрим каждую формулу подробнее и приведём доказательство верности формул сокращённого умножения.

Сумма квадратов двух чисел равна разности квадрата суммы этих чисел и их удвоенного произведения:

a2 + b2 = (a + b)2 — 2ab.

Доказательство: выполним преобразование правой части формулы, приведём подобные члены и получим левую часть формулы:

(a + b)2 — 2ab = (a + b)(a + b) — 2ab = a2 + ab + ab + b2 — 2ab = a2 + b2.

Разность квадратов двух чисел равна произведению суммы этих чисел на их разность:

a2b2 = (a + b)(ab).

Доказательство: выполним умножение многочленов из правой части формулы, приведём подобные члены и получим левую часть формулы:

(a + b)(ab) = a2 — ab + ab — b2 = a2 — b2.

Квадрат суммы двух чисел равен сумме квадрата первого числа, удвоенного произведения первого числа на второе и квадрата второго числа:

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

Доказательство: представим степень в виде произведения, выполним умножение и приведение подобных членов:

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

Квадрат разности двух чисел равен квадрату первого числа, минус удвоенное произведение первого числа на второе, плюс квадрат второго числа:

(

ab)2 = a2 — 2ab + b2.

Доказательство: представим степень в виде произведения, выполним умножение и приведение подобных членов:

(ab)2 = (ab)(ab) = a2 — ab — ab + b2 = a2 — 2ab + b2.

Сумма кубов двух чисел равна произведению суммы первого и второго числа на неполных квадрат разности этих чисел:

a3 + b3 = (a + b)(a2 — ab + b2).

Доказательство: выполним умножение многочленов из правой части формулы, приведём подобные члены и получим левую часть формулы:

(a + b)(a2ab + b2) = a3 — a2b + ab

2 + a2b — ab2 + b3 = a3 + b3.

Разность кубов двух чисел равна произведению разности первого и второго числа на неполный квадрат суммы этих чисел:

a3b3 = (ab)(a2 + ab + b2).

Доказательство: выполним умножение многочленов из правой части формулы, приведём подобные члены и получим левую часть формулы:

(ab)(a2 + ab + b2) = a3 + a2b + ab2 — a2b — ab2 — b3 = a3 — b3.

Куб суммы двух чисел равен сумме четырёх слагаемых: куб первого числа, утроенное произведение квадрата первого числа на второе число, утроенное произведение первого числа на квадрат второго и куб второго числа:

(a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3.

Доказательство: представим степень в виде произведения, выполним умножение и приведение подобных членов:

(a + b)3 = (a + b)(a + b)2 = (a + b)(a2 + 2ab + b2) = a3 + 2a2b + ab2 + a2b + 2ab2 + b3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3.

Куб разности двух чисел равен кубу первого числа, минус утроенное произведение квадрата первого числа на второе число, плюс утроенное произведение первого числа на квадрат второго, минус куб второго числа:

(ab)3 = a3 — 3a2b + 3ab2b3.

Доказательство: представим степень в виде произведения, выполним умножение и приведение подобных членов:

(ab)3 = (ab)(ab)2 = (a — b)(a2 — 2ab + b2) = a3 — 2a2b + ab2 — a2b + 2ab2 — b3 = a3 — 3a2b + 3ab2 — b3.


Неполный квадрат суммы

Выражение:

a2 + 2ab + b2

это квадрат суммы, которое также называется полным квадратом суммы, относительно выражения:

a2 + ab + b2,

которое называется неполным квадратом суммы. Неполный квадрат суммы — это сумма квадратов двух чисел и их произведения. Неполный квадрат суммы отличается от полного только произведением чисел, которое не удваивается.

Неполный квадрат разности

Выражение:

a2 — 2ab + b2

это квадрат разности, который также называется полным квадратом разности относительно выражения:

a2ab + b2,

которое называется неполным квадратом разности. Неполный квадрат разности двух чисел равен квадрату первого числа, минус произведение первого числа на второе, плюс квадрат второго числа. Неполный квадрат разности отличается от полного только произведением чисел, которое не удваивается.

Формулы сокращенного умножения. Разложение на множители. 🐲 СПАДИЛО.РУ

Очень часто нам встречаются выражения, которые требуют различных преобразований. Для того, чтобы это  короче выполнять в некоторых случаях, существуют специальные формулы сокращенного умножения.

Квадрат суммы и квадрат разности

Квадрат суммы двух выражений равен квадрату первого выражения плюс удвоенное произведение первого и второго выражений плюс квадрат второго выражения:

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

Квадрат разности двух выражений равен квадрату первого выражения минус удвоенное произведение первого и второго выражений плюс квадрат второго выражения:

(a–b)2=a2–2ab+b2

Если сравнить два этих правила и формулы, то видно, что при возведении в квадрат есть отличие в знаках только перед удвоенным произведением. Рассмотрим применение данных формул на примерах.

Пример №1. Преобразуем выражение в многочлен: (с+8)2. По правилу выполняем последовательно: квадрат первого выражения это с2; удвоенное произведение первого и второго выражения – это 2с8; квадрат второго выражения – это 82. Выполним запись: (с+8)22+2с8+82. Теперь выполним умножение и возведение в степень чисел: (с+8)2=с2+2с8+822+16с+64. Получим многочлен. Промежуточные действия, выделенные жирным шрифтом, можно не записывать, а выполнять их устно.

Пример №2. Представим в виде многочлена выражение (2х–11)2. Выполним возведение в квадрат по правилу квадрата разности двух выражений: (2х–11)2=(2х)2–2•2х•11+112=4х2–44х+121.

Пример №3. Представим в виде многочлена квадрат двучлена (–9х+4у)2

. В данном выражении на первом месте стоит отрицательное число, на втором положительное, что не привычно для нас по работе с формулой. Но мы знаем, что можно просто поменять слагаемые местами, тогда получится разность двух выражений, которую возводим в квадрат по соответствующей формуле:  (–9х+4у)2=(4у–9х)2=16у2–72ху+81х2.

Пример №4. Представим в виде многочлена выражение (–6с–10)2. Данное выражение содержит два слагаемых с минусом. Надо просто запомнить, что оно будет равносильно выражению (6с+10)2, потому что квадраты противоположных чисел равны (а2=(–а)2) . Возведем данное выражение в квадрат по формуле квадрата суммы двух выражений: (–6с–10)2=(6с+10)2=36с2+120с+100.

Куб суммы и разности

Куб суммы двух выражений равен кубу первого выражения плюс утроенное произведение квадрата первого выражения и второго плюс утроенное произведение первого выражения и квадрата второго плюс куб второго выражения:

(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3

Куб разности двух выражений равен кубу первого выражения минус утроенное произведение квадрата первого выражения и второго плюс утроенное произведение первого выражения и квадрата второго минус куб второго выражения:

(a–b)3=a3–3a2b+3ab2–b3

Используя данные формулы, можно возводить в куб сумму и разность двух выражений. В данном случае не нужно выполнять промежуточные действия устно, чтобы избежать ошибок.

Пример №5. Возведем в куб сумму с+5а. Всё выполним и распишем строго по формуле:

(с+5а)33+3с2 •5а+3с(5а)2+(5а)33+15ас2+75а2с+125а3.

Пример №6. Возведем в куб разность:

(х–10)33–3х210+3х102–1033–30х2+300х–1000.

Разность квадратов

Произведение разности двух выражений и их суммы равно разности квадратов этих выражений:

a2–b2=(a–b)(a+b)

Пример №7. Выполним умножение: (4–с)(4+с)=42–с2=16–с2 в данном выражении выполнили всё в соответствии с формулой: возвели в квадрат 4 и число с. Промежуточные записи (выделены жирным шрифтом) можно не делать, а выполнять их устно.

Пример №8.  Упростим выражение: (5с+а)(5с–а)=25с2–а2 в данном выражении мы видим, что первый множитель сумма, а второй – разность. Для выполнения задания по данной формуле это не имеет значения, так как мы знаем, что от перестановки множителей произведение не изменяется.

Применение формул сокращенного умножения для разложения многочленов на множители

Рассмотрим тождество, которое называют разностью квадратов двух выражений:

a2–b2=(a–b)(a+b)

Разность квадратов двух выражений равна произведению разности этих выражений и их суммы. Эту формулу применяют для разложения на множители многочлена, содержащего разность квадратов. Рассмотрим на примерах.

Пример №9. Разложить на множители многочлен 100–с2. Из условия видно, что число 100 – это квадрат числа 10,  следовательно, 100–с2=102–с2, значит можно разложить на множители по формуле: 100–с2=102–с2=(10–с)(10+с). Выделенное жирным шрифтом выражение можно не записывать, а выполнять устно.

Пример №10. Разложить на множители: х2у2–81=(ху–9)(ху+9). В данном выражении выполнено всё в соответствии с формулой, промежуточные записи не использованы.

Пример №11. Представим в виде произведения: х4–36=(х2–6)(х2+6). В данном выражении мы видим, что степень переменной может быть не только вторая, но и любая четная, чтобы ее можно было представить в виде квадрата переменной.

Пример №12. Представим в виде произведения х10с6–25=(х5с3–5)(х5с3+5). Здесь показаны разные четные степени переменных.

 Для разложения на множители суммы и разности кубов существуют определенные правила и формулы.

Сумма и разность кубов

Сумма кубов двух выражений равна произведению суммы этих выражений и неполного квадрата их разности:

a3+b3=(a+b)(a2–ab+b2)

Разность кубов двух выражений равна произведению разности этих выражений и неполного квадрата их суммы:

a3–b3=(a–b)(a2+ab+b2)

Пример №13. Разложим на множители многочлен 8+с3. В данном случае мы видим число 8, которое нужно представить в виде куба числа, это будет 23. Значит, 8+с3=233. Далее распишем по формуле суммы кубов: 8+с3=233=(2+с)(4–2с+с2).

Пример №14. Запишем в виде произведения разность х3–а12. В этом выражении есть степень, отличная от третьей, поэтому представим а12 в виде куба числа (а4)3. Получим: х3–а123–(а4)3. Разложим на множители по формуле разности кубов: х3–а123–(а4)3=(х–а4)(х2+ха48).

Разложение многочлена формулой квадрата суммы и разности

Формулы квадрата суммы и квадрата разности также используют для разложения многочлена на множители. Для этого формулы записываются в обратном порядке, то есть меняются левая и правая части местами:

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

a2–2ab+b2=(a–b)2

Пример №15. Преобразовать трехчлен 4х2+12х+9 в квадрат двучлена. Для этого определим, где здесь числа, которые можно представить в виде квадрата, это будут 4х2 и 9, так как 4х2=(2х)2, а 9=32. Соответственно проверим, является ли 12х удвоенным произведением чисел 2х и 3: 22х3=12х. Выполняем запись: 4х2+12х+9=(2х)2+2•2х•3+32=(2х+3)2. Обычно промежуточное действие (выделено жирным) не записывается, квадраты чисел определяются устно.

Пример №16. Разложить на множители многочлен –16с+с2+ Определяем, где здесь квадраты чисел – это с2 и 64=82. Слагаемое –16с не может быть квадратом числа, так как оно отрицательное и степень числа с первая, поэтому –16с это удвоенное произведение чисел с и 8. Выполняем разложение на множители: –16с+с2+64=(с–8)2. Обратим внимание на тот момент, что числа с и 8 можно записывать наоборот в ответе, так как квадраты противоположных чисел равны, то есть –16с+с2+64=(8–с)2

P.S. Все формулы на одной картинке:

Формулы сокращённого умножения | Александр Будников

        Формулы сокращённого умножения необходимы во всех разделах математики. От элементарной до высшей. Они применяются практически везде – в упрощении выражений, решении уравнений и неравенств, сокращении дробей, вычислении пределов, решении интегралов – список можно продолжать ещё долго…

        Следовательно, нужно основательно разобраться с этими формулами. Понять, откуда они берутся, зачем они нужны, как их применять на практике и, самое главное, как их запомнить. А запомнить всё-таки придётся, да…

        Поехали?

 

Квадрат суммы, квадрат разности, разность квадратов, куб суммы, куб разности, сумма кубов, разность кубов – что за звери?

 

        Итак, вот они, формулы сокращённого умножения:

        Эти семь формул – полный джентльменский набор. Последние две формулы (сумма и разность кубов) записаны не так как в большинстве учебников, а наоборот – справа налево. Это не просто так.) Любая формула в математике работает в обоих направлениях – как туда, так и обратно. Именно такая запись наиболее наглядно показывает, откуда берутся формулы сокращённого умножения.

        Они берутся из… умножения. Вот ведь удивил, да?) Что ж, смотрите сами. Берём, например, самую первую формулу по списку:

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

        Вот и все дела. Самое обычное перемножение скобок и приведение подобных. Именно так и получаются все формулы сокращённого умножения. Сокращённое умножение – потому, что в самих формулах нет раскрытия скобок и приведения подобных. Эти промежуточные действия сокращены. Сразу дан готовый результат. Пользуйтесь на здоровье!

        Эти формулы надо знать наизусть. Без знания первых трёх формул, с квадратами, даже не мечтайте о тройке! Без всех остальных (с кубами) – о четвёрке и выше. Нет-нет, бросаться зубрить весь этот список прямо сейчас мы не будем.) Об этом позже. Пока просто знакомимся.)

 

Зачем нужны формулы сокращённого умножения?

        Полезная вещь первая – самая очевидная. Это быстрое (т.е. сокращённое) умножение многих алгебраических выражений без промежуточных выкладок. Меньше выкладок – меньше и ошибок. Но это не самая главная полезная вещь! А вот вторая.

        Дело в том, что вся математика строится на преобразованиях выражений. Вся! От школьной до высшей. Сообразил, что, где и как преобразовать и упростить – решил пример. Не сообразил – увы, не решил. Есть, допустим, выражение (ab)(a+b). Как его можно преобразовать? Да просто тупо перемножить скобки и привести подобные. Не вопрос.) А вот что делать с a2b2? Чему это равняется? Попробуй, догадайся! Только знания и спасают, да…

        Сравним два равенства:

        (ab)(a+b) = a2b2

        и

        a2b2 = (ab)(a+b)

        Для математики эти два равенства абсолютно одинаковы. А вот для нас с вами – не совсем. Возьмём первую запись, слева направо:

        (ab)(a+b) = a2b2

        Это самое обычное умножение скобок, не более того. Никаких принципиально новых возможностей. А теперь возьмём второй вариант того же равенства, справа налево:

        a2b2 = (ab)(a+b)

        А вот такая запись резко повышает уровень вашей математической культуры! Почему? Потому, что такая запись формулы, справа налево, – это разложение на множители! А разложение на множители – процедура поважнее простого умножения, да…) Сомневаетесь? Не надо. В соответствующей теме подробно расскажу.)

        И такое разложение на множители имеет место быть во всех формулах сокращённого умножения! Почему? Давайте внимательно посмотрим на наш список. В левой части каждой формулы мы увидим перемножение скобок:

        (a+b)2 = (a+b)(a+b) =…

        (a-b)2 = (a-b)(a-b) = …

        (a-b)(a+b) = …

        (a+b)3 = (a+b)(a+b)(a+b) =…

        и т.д.

        Стало быть, левая часть каждой формулы разложена на множители, а вот правая часть – нет. Список, что приведён выше, – это, действительно, всего лишь сокращённое умножение. Но! Стоит только поменять местами левую и правую части каждой из формул, как тот же самый список становится формулами разложения на множители!

        Для полного понимания перепишу этот список ещё разок, но справа налево. Вот так:

        Такая обратная запись формул сокращённого умножения идеально подходит для разложения на множители многочленов, для сокращения алгебраических дробей и для решения самых разнообразных примеров. Но есть существенная проблема. Как их запомнить?

 

Запоминаем формулы сокращённого умножения! Секретные приёмы…

        Начинаем с самого простого – запоминаем названия формул. Это совсем легко. Смотрим в таблицу и видим выражение (a+b)2. Или квадрат скобок. А в скобках что? Правильно, сумма! Стало быть, выражение (a+b)2 называется квадрат суммы. Аналогично, (ab)2 называется квадрат разности. Элементарно, Ватсон!

        С выражениями (a+b)3 и (ab)3 всё то же самое – куб суммы и куб разности соответственно.

        А как назвать a2b2«Одно выражение в квадрате минус другое выражение в квадрате?» Точно, но слишком уж длинно. Зато разность квадратов – и точно, и кратко!

        Надеюсь, что названия сумма кубов и разность кубов у вас уже не вызовут недоумения?

 

        А вот теперь начинается самое сложное – запоминание самих формул, со всеми этими выражениями. К сожалению, здесь тот самый случай, когда без механической памяти не обойтись. Это огорчает.

        Однако здесь у нас с вами тайные знания! Эти знания помогут вам побыстрее сориентироваться во всех этих скобках, плюсах/минусах, квадратах/кубах, сведя механическую зубрёжку к минимуму. Читаем дальше и вникаем.

 

        Итак, начинаем с квадрата суммы:

        Просто медитировать, сверля формулу взглядом, будет недостаточно. Для лучшего запоминания настоятельно рекомендую выучить (да-да, именно выучить!) словесную формулировку:

        Квадрат суммы двух выражений равен квадрату первого выражения ПЛЮС удвоенное произведение первого выражения на второе ПЛЮС квадрат второго выражения.

 

        Эта мантра реально облегчает жизнь во многих разделах школьной математики! Да и в институте, при работе со всякими там пределами да интегралами, тоже. Ещё не раз вспомните эту формулировку добрым словом!)

        Если вы запомнили квадрат суммы, то дальше будет проще. Можно включать логику и здравый смысл. Переходим к квадрату разности:

        Сравните с квадратом суммы! Нашли отличие? Да! Перед удвоенным произведением появился минус. Ведь должен же он где-то появиться?! Перед a2 и b2 он появиться никак не может, ибо любое число в квадрате есть число положительное. Остаётся только серединка.) Для понимания рекомендую просто перемножить скобки сами на себя да привести подобные. И тогда у вас пропадут все вопросы.

        В словесной расшифровке:

        Квадрат разности двух выражений равен квадрату первого выражения МИНУС удвоенное произведение первого выражения на второе ПЛЮС квадрат второго выражения.

 

        Разность квадратов:

        Эта формула обычно и так легко запоминается. Единственное, можно случайно влепить в скобки два плюса или два минуса. Но тогда это уже будут квадрат суммы и квадрат разности. А это – совсем другие формулы…

        Итак:

        Произведение разности двух выражений и их суммы равно разности квадратов этих выражений.

 

        Переходим к следующей группе формул – к сумме и разности кубов:

        Приём для запоминания здесь следующий. В первых скобках (маленьких) знак совпадает со знаком в исходном выражении: плюс-плюс, минус-минус. А вот во вторых (больших) скобках – меняется на противоположный. Причём меняется не перед квадратами, а снова посерединке! Квадраты a2 и b2 – положительные!

        Кстати, посмотрите внимательнее на большие скобки в каждой из формул и сравните с формулами квадрата суммы и квадрата разности!

        Нашли отличия? Да! В кубах не хватает двойки посерёдке. Именно по этой причине выражения в больших скобках

        a2+ab+b2

        и

        a2ab+b2

        часто называют неполным квадратом суммы/разности.

        А теперь можно и шаблонные словесные формулировки из учебников привести:

        Сумма кубов двух выражений равна произведению суммы этих выражений и неполного квадрата их разности.

        Разность кубов двух выражений равна произведению разности этих выражений и неполного квадрата их суммы.

        Вот так. Слово «неполный» хорошо помогает не запутаться. Допустим, в тревожной боевой обстановке на контрольной или экзамене нахлынули сомнения – писать двойку в сумме/разности кубов или нет?  Вот тут самое время вспомнить, что в кубах стоят неполные квадраты. А для полных квадратов есть свои формулы. Которые к кубам не имеют никакого отношения.

        Остаётся последняя парочка – куб суммы и куб разности:

        Эти две формулы встречаются в заданиях пореже предыдущих пяти, но знать их тоже не помешает, да. Претендуете на пятёрку? Тогда читаем дальше!

        Итак, как запомнить куб суммы? Во-первых, все знаки в формуле – плюсы! Оно и естественно. Ведь мы же перемножаем только положительные выражения, так с какого перепугу минусам-то взяться? Первое и последнее слагаемые – чистые кубы первого и второго выражений. А вот по центру – утроенные произведения.

        Обратите внимание, как в формуле идут переменные a и b! Переменная a идёт по убыванию степени – сначала a3, потом a2, потом просто a (т.е. a1), а в последнем слагаемом буква a и вовсе исчезает, превращаясь в единичку или a0. Для полной ясности ситуации последнее слагаемое b3 я перепишу вот так:

        b3 = 1∙b3 = a0b3

        А вот переменная b – наоборот, идёт по возрастанию степени. От нуля и до тройки включительно: в первом слагаемом переменной b нет (т.е. она сидит в виде единички, или b0), во втором b1, в третьем b2, в четвёртом b3.

        Но и это ещё не всё! Смотрите-ка, какая интересная штука: сумма степеней a и b в каждом из слагаемых всегда равна трём! Например:

        a3 = a3·b0          (3+0=3)

        3a2b = 3a2b1     (2+1=3)

        и так далее…

        Такой порядок хорошо помогает не запутаться.)

        Если вы уловили принцип запоминания куба суммы, то куб разности запомнится без проблем. Всё то же самое, только минусы надо правильно расставить. А это очень легко сообразить! Какая переменная у нас с минусом? Правильно, переменная b! Следовательно, в слагаемых, где b стоит в первой степени и в кубе – будет минус. Ибо любой минус в нечётной степени всегда даёт минус. А вот минус в квадрате (b2) даст плюс. И все дела.)

        Разумеется, изложенные выше советы – это не жёсткие правила математики. Это просто практические приёмы, помогающие более быстрому и комфортному запоминанию. Чисто для себя. Куда уж лучше, чем механическая зубрёжка, правда?)

        Но, как ни крути, самый надёжный способ запомнить эти формулы – решать побольше примеров. Тогда весь этот перечень запомнится очень быстро. Сам собой, можно сказать.

        Ну что, потренируемся?)

 

Примеры на формулы сокращённого умножения.

        Начнём с самого простого – с прямого применения формул. Для разминки.)

        Преобразовать в многочлен:

        (5x+4y)2

        Сразу видим квадрат скобок. А в скобках – сумму. Значит, работаем по самой первой формуле, вот этой:

        Вспоминаем словесную формулировку: «Квадрат первого выражения…». За первое выражение у нас идёт 5x. Квадрат будет 25х2. Вот и пишем:

        (5x+4y)2 = 25х2….

        Идём дальше: «Плюс удвоенное произведение первого выражения на второе…». Удвоенное – это умножение на двойку. Первое выражение – это 5x, второе – это 4y. Продолжаем:

        (5x+4y)2 = 25х2+2∙5x∙4y….

        «Плюс квадрат второго выражения.» В роли второго выражения у нас 4y. Квадрат – это 16y2. Получим:

        (5x+4y)2 = 25х2+2∙5x∙4y+16y2

        Практически всё. Осталось «причесать» удвоенное произведение (перемножить 2∙5∙4) и получим окончательный ответ:

        (5x+4y)2 = 25х2+40xy+16y2

        Это было разминочное задание. А теперь примерчик посерьёзнее.

 

        Разложить на множители:

        4x220x+25

 

        Что, внушает? Опять смотрим на наш список. Но не на тот, что в начале урока (для умножения), а на второй, для разложения на множители. Вот на этот:

        Тут, разумеется, нашего выражения нет. Ну и что? Здесь важно понимать, что под буквами a и b может скрываться всё что угодно – и числа, и другие буквы, и более сложные выражения. Поэтому смотрим на список и ищем похожую формулу. И зацепкой будут степени переменной.

        В нашем выражении есть x2 и просто x. Ясное дело, отбрасываем все формулы с кубами – у нас их явно нет. Далее выкидываем из рассмотрения формулу разности квадратов: там нет переменных в первой степени, только квадраты. А у нас – есть.

        Остаются первые две формулы – квадрат суммы или квадрат разности. Уже проще, не так ли? Осталось сообразить, что в формуле квадрата суммы – только плюсы. А в нашем выражении в серединке стоит минус. Стало быть, похожая формула – это квадрат разности.

        Но не факт, что квадрат разности сработает, совсем не факт… Наша задача – убедиться, что предложенное выражение 4x2–20x+25 точно соответствует квадрату разности. Только тогда у нас появится возможность записать и правую часть равенства (т.е. разложение на множители).

        Для удобства я перепишу формулу и исходное выражение прямо одно под другим:

        a22ab+b2 = (ab)2

        4x2–20x+25 = ….

        Надо выяснить, что скрывается под буквами a и b в нашем выражении. Начинаем по порядочку – с самого первого слагаемого. Допустим, a2 – это 4x2. Тогда чему равно само а? Какое выражение в квадрате даёт 4x2? Очевидно, что . Тогда a=2x. Есть! Первое выражение нашли.

        А что может скрываться под b2. Ну, точно не 20х! Во-первых, икс уже в букве a сидит, а во-вторых, b2 должно быть с плюсом. А 20х у нас с минусом. Значит, под b2 скрывается число 25! Стало быть, b – это пятёрка!

        Итого: a=2xb=5

        Всё? Можно записывать разложение? Пока нет.

        Нужна последняя, контрольная проверка по выражению 20х. Надо убедиться, что наши 20х точно соответствуют удвоенному произведению 2ab.

        Итак, затаив дыхание составляем удвоенное произведение первого и второго выражений:

        2ab = 2∙2x∙5 = 20x

        Ура! Совпало! Значит, наше выражение – это действительно квадрат разности и 5. Вот теперь можно со спокойной душой записывать ответ:

        4x2–20x+25 = (2х-5)2

        Идея ясна? Сначала ищем в списке похожую формулу, а затем сверяем с ней выражение, предложенное в задании, на полное соответствие. Если повезло и всё совпало, то записываем ответ. Если не повезло, то, значит, раскладывать надо как-то иначе.

 

        Это были самые простые примеры, для младшеньких. А теперь переместимся в старшие классы, с их синусами да логарифмами. Да-да, старшеньким формулы сокращённого умножения тоже бывают нужны!

        Например, такое задание:

        Упростить:

        cos4x – 2cos2xsin2x + sin4x

        Вся мощь тригонометрии слабо помогает в этом примере. Только алгебра седьмого класса и спасает, да…

        Конечно, это выражение сильно смахивает на квадрат разности. Вот и пробуем применить эту формулу к нашему выражению! Что будет скрываться под буквами a и b? Конечно же, cos2x и sin2x. Удвоенное произведение, ясен перец, будет 2cos2xsin2x, как, собственно, в нашем выражении и записано. Смело сворачиваем нашего монстра в квадрат разности по формуле:

        cos4x – 2cos2x∙sin2x + sin4x = (cos2x — sin2x)2

        А вот теперь и тригонометрия в игру вступает! Что у нас в скобочках? У нас в скобочках косинус двойного угла!

        cos2x — sin2x = cos2x

        Вот вам и ответ:

        cos4x – 2cos2x∙sin2x + sin4x = cos22x

 

        Или такое задание:

        Вычислить:

        

        Пример не подарок, прямо скажем… Логарифмические формулы явно не катят, да и сами логарифмы ровно не считаются… Проверим на алгебру? Числитель явно намекает на применение формулы разности квадратов.

        Вот этой: a2–b2 = (a-b)(a+b)

        В роли a и b у нас логарифмы. Ну и что? Это формулу никак не портит, ибо законы алгебры работают во всей математике. Смело заменяем числитель дроби на произведение скобок и пишем:

        

        А вот теперь и логарифмические формулы заработали! В первых скобках (разность) получается lg4, который и сокращается благополучно со знаменателем. А во вторых скобках (сумма) будет lg100. Что по свойствам логарифмов есть 2.

        Конечно, подобные примеры в этом уроке легко решаются. Но на практике, когда ученик глубоко погружён в синусы/косинусы да логарифмы, разложение на множители просто не приходит в голову…

        Посему практический совет:

        Проверяем замороченные примеры на алгебру седьмого класса! В частности, на формулы сокращённого умножения.

 

        И напоследок…

        О типичном ляпе, который сразу же показывает блистательное отсутствие хоть какого-то понимания. Ляп настолько часто встречается, что хочется заявить громко:

        

        И запомните это крепко-накрепко!

        Формулы – штука жёсткая! Раз требуют удвоенного произведения 2ab, помимо чистых квадратов, значит спорить бессмысленно. Напишете такое на контрольной – будьте готовы получить заслуженную двойку! Такого не прощают. Вот так.

        Наглядный пример на добрую память с квадратом суммы. Всё-таки картинки иногда проливают свет на очень многие волнующие вопросы. Нарисуем в тетрадке квадрат со стороной a+b. Можно по клеточкам. Допустим, для конкретики, a – это 4 клетки, a b – это 2 клетки.

        Вот так:

        Очевидно, площадь всего квадрата будет равна квадрату его стороны, т.е. как раз (a+b)2. В числах, безо всяких формул, это будет (4+2)2 = 62 = 36.

        А теперь, глядя на картинку, соображаем: из чего складывается эта площадь? Правильно! Из большого (зелёного) квадрата площадью a2, маленького (жёлтого) квадратика площадью b2 и двух прямоугольников по ab площадью каждый.

        Вот и получается: (a+b)2 = a2+ab+ab+b2 = a2+2ab+b2

        Или, в числах, для a=4 и b=2:

        (a+b)2 = a2+2ab+b2= 42+2∙4∙2+22 = 16+16+4 = 36

        Вот и все дела.)

 

        Упражнение для интересующихся: аналогичным образом доказать геометрически (т.е. через квадраты и прямоугольники) две другие формулы сокращённого умножения с квадратами – квадрат разности и разность квадратов. Попробуйте! Интересно.)

 

        Ну что, порешаем?)

        1. Преобразовать в многочлен стандартного вида:

        (5a+1)2=

        (3y-4)2=

        (a-y3)2=

        (a2+b2)2=

        (3b-1)(3b+1)=

        (x+7)(7-x)=

        (3x+2)3=

 

        Ответы (в беспорядке):

        9b2 – 1

        9y2-24y+16

        27x3+18x2+36x+8

        a4+2a2b2+b4

        25a2+10a+1

        49-x2

        a2-2ay3+y6

 

        Ну как, размялись? Получилось? Тогда продолжаем:

        Разложить на множители:

        16x2+8x+1 =

        36x2y4-60xy2+25=

        y2-100=

        81a2-64x2y6=

        27m3+8=

        64x3-y6=

 

        Ответы (в беспорядке):

        (y-10)(y+10)

        (4x-y2)(16x2+4xy2+y4)

        (4x+1)2

        (9a-8xy3)(9a+8xy3)

        (6xy2-5)2

        (3m+2)(9m2-6m+4)

 

        И это получилось? Блеск! Значит, формулы сокращённого умножения на самом минимально необходимом уровне вы освоили. Можно браться за задания посерьёзнее.

        Что-то не срослось? Бывает… Возможно, проблема не в самих формулах, а в банальной арифметике – знаках, действиях со степенями. Повторите степени! Без отточенного навыка работы со степенями дальше идти нельзя. К сожалению…

        А вообще, рецепт здесь простой – решать побольше заданий! Да-да! Задания этого урока – капля в море. Помогут, но не сильно. Маловато их… Берите любой учебник 7-го класса и решайте, решайте! До автоматизма. А сайт – ваш надёжный помощник! Тогда формулы сами собой и запомнятся. А труды окупятся. Проверено!)

 

Семь формул сокращённого (краткого) умножения: упрощение выражений, примеры задач с решением

Одной из первых тем, изучаемых в курсе алгебры, являются формулы сокращённого умножения. В 7 классе они применяются в самых простых ситуациях, где требуется распознать в выражении одну из формул и выполнить разложение многочлена на множители или, наоборот, быстро возвести сумму или разность в квадрат или куб. В дальнейшем ФСУ используют для быстрого решения неравенств и уравнений и даже для вычисления некоторых числовых выражений без калькулятора.

Как выглядит список формул

Как применять формулы сокращённого умноженияСуществует 7 основных формул, позволяющих быстро осуществить перемножение многочленов в скобках.

Иногда в этот список также включается разложение для четвёртой степени, которое следует из представленных тождеств и имеет вид:

a⁴ b⁴ = (a — b)(a + b)(a² + b²).

Все равенства имеют пару (сумма — разность), кроме разности квадратов. Для суммы квадратов формула не приводится.

Остальные равенства легко запоминаются:

  1. Решение формулами сокращённого умноженияРазница между квадратом суммы и разности заключается в знаке перед удвоенным произведением величин.
  2. В случае с суммой и разностью кубов в (a ± b) знак совпадает со знаком (a3±b3). Второй сомножитель — так называемый неполный квадрат, поскольку он напоминает квадратный трёхчлен, возникающий после раскрытия скобок в квадрате суммы или разности. Здесь в ситуации с суммой появляется знак минуса перед ab, в противном случае знак заменяется на +.
  3. В кубе суммы все знаки положительные, в случае с разностью появляются минусы перед 3a²b и b³.

Следует помнить, что ФСУ работают в любом случае и для любых величин a и b: это могут быть как произвольные числа, так и целые выражения.

В ситуации, если вдруг не получается вспомнить, какой знак стоит в формуле перед тем или иным слагаемым, можно раскрыть скобки и получить тот же результат, что и после использования формулы. Например, если проблема возникла при применении ФСУ куба разности, нужно записать исходное выражение и поочерёдно выполнить умножение:

(a — b)³ = (a — b)(a — b)(a — b) = (a² ab — ab + b²)(a — b) = a³ a²b — a²b + ab² a²b + ab² + ab² b³ = a³ 3a²b + 3ab² b³.

В результате после приведения всех подобных членов был получен такой же многочлен, как и в таблице. Такие же манипуляции можно проводить и со всеми остальными ФСУ.

Как легко решать задачи формулами сокращённого умножения

Применение ФСУ для решения уравнений

К примеру, нужно решить уравнение, содержащее многочлен 3 степени:

x³ + 3x² + 3x + 1 = 0.

В школьной программе не рассматриваются универсальные приёмы для решения кубических уравнений, и подобные задания чаще всего решаются более простыми методами (например, разложением на множители). Если заметить, что левая часть тождества напоминает куб суммы, то уравнение можно записать в более простом виде:

(x + 1)³ = 0.

Корень такого уравнения вычисляется устно: x = -1.

Аналогичным способом решаются неравенства. Для примера можно решить неравенство x³ 6x² + 9x &gt, 0.

Применение формул сокращённого умножения

В первую очередь необходимо разложить выражение на множители. Вначале нужно вынести за скобку x. После этого следует обратить внимание, что выражение в скобках можно преобразовать в квадрат разности.

Затем необходимо найти точки, в которых выражение принимает нулевые значения, и отметить их на числовой прямой. В конкретном случае это будут 0 и 3. Затем методом интервалов определить, в каких промежутках x будет соответствовать условию неравенства.

ФСУ могут оказаться полезными при выполнении некоторых расчётов без помощи калькулятора:

703² 203² = (703 + 203)(703 — 203) = 906 ∙ 500 = 453000.

Кроме того, раскладывая выражения на множители, можно легко выполнять сокращение дробей и упрощение различных алгебраических выражений.

Примеры задач для 7−8 класса

В заключение разберём и решим два задания на применение формул сокращённого умножения по алгебре.

Задача 1. Упростить выражение:

(m + 3)² + (3m + 1)(3m — 1) — 2m (5m + 3).

Решение. В условии задания требуется упростить выражение, т. е. раскрыть скобки, выполнить действия умножения и возведения в степень, а также привести все подобные слагаемые. Условно разделим выражение на три части (по числу слагаемых) и поочерёдно раскроем скобки, применяя ФСУ там, где это возможно.

  • (m + 3)² = m² + 6m + 9 (квадрат суммы),
  • (3m + 1)(3m — 1) = 9m² 1 (разность квадратов),
  • В последнем слагаемом необходимо выполнить перемножение: 2m (5m + 3) = 10m² + 6m.

Как запомнить формулы сокращённого умножения

Подставим полученные результаты в исходное выражение:

(m² + 6m + 9) + (9m² 1) — (10m² + 6m).

С учётом знаков раскроем скобки и приведём подобные слагаемые:

m² + 6m + 9 + 9m² 1 — 10m² 6m = 8.

Задача 2. Решить уравнение, содержащее неизвестное k в 5 степени:

k⁵ + 4k⁴ + 4k³ 4k² 4k = k³.

Решение. В этом случае необходимо воспользоваться ФСУ и методом группировки. Нужно перенести последнее и предпоследнее слагаемое в правую часть тождества.

k⁵ + 4k⁴ + 4k³ = k³ + 4k² + 4k.

Из правой и из левой части выносится общий множитель (k² + 4k +4):

k³(k² + 4k + 4) = k (k² + 4k + 4).

Всё переносится в левую часть уравнения, чтобы в правой остался 0:

k³(k² + 4k + 4) — k (k² + 4k + 4) = 0.

Снова необходимо вынести общий множитель:

(k³ k)(k² + 4k + 4) = 0.

Из первого полученного сомножителя можно вынести k. По формуле краткого умножения второй множитель будет тождественно равен (k + 2)²:

k (k² 1)(k + 2)² = 0.

Использование формулы разности квадратов:

k (k — 1)(k + 1)(k + 2)² = 0.

Поскольку произведение равно 0, если хотя бы один из его множителей нулевой, найти все корни уравнения не составит труда:

  1. k = 0,
  2. k — 1 = 0, k = 1,
  3. k + 1 = 0, k = -1,
  4. (k + 2)² = 0, k = -2.

На основании наглядных примеров можно понять, как запомнить формулы, их отличия, а также решить несколько практических задач с применением ФСУ. Задачи простые, и при их выполнении не должно возникнуть никаких сложностей.

Формулы сокращённого умножения. Алгебра, 7 класс: уроки, тесты, задания.
1. Формула квадрата суммы или квадрата разности, проверка правильности использования формулы

Сложность: лёгкое

1
2. Применение формулы разности квадратов

Сложность: лёгкое

1
3. Формула квадрата суммы, возведение многочлена в квадрат

Сложность: лёгкое

2
4. Формула разности квадратов

Сложность: лёгкое

1
5. Формула квадрата разности

Сложность: лёгкое

1
6. Формулы сокращённого умножения (формулировки)

Сложность: лёгкое

1
7. Произведение разности и суммы (обыкновенные дроби)

Сложность: среднее

3
8. Разность квадратов (степень)

Сложность: среднее

3
9. Разность квадратов (десятичные дроби)

Сложность: среднее

3
10. Произведение суммы и разности (целые числа)

Сложность: среднее

3
11. Значение выражения

Сложность: среднее

4
12. Квадрат суммы (десятичные дроби)

Сложность: среднее

5
13. Квадрат разности (обыкновенные дроби)

Сложность: среднее

5
14. Квадрат суммы (трином)

Сложность: среднее

5
15. Квадрат разности (трином)

Сложность: среднее

5
16. Разность кубов

Сложность: среднее

5
17. Квадрат разности (умножение на число)

Сложность: среднее

3
18. Произведение суммы двух чисел на неполный квадрат их разности

Сложность: сложное

3
19. Формулы сокращённого умножения (десятичные дроби)

Сложность: сложное

8
20. Разность квадратов (целые числа)

Сложность: сложное

7
21. Произведение суммы и разности (числовое выражение)

Сложность: сложное

5

Формулы сокращенного умножения

Рассмотрим на примерах применение формул сокращенного умножения.

Пример 4 Преобразуйте выражение в многочлен

Разложим выражение на множители с помощью формулы куба суммы

Пример 5 Преобразуйте используя формулу куба разности

Формула куба разности

Пример 6 Разложите на множители многочлен

Воспользуемся формулой суммы кубов

Пример 7 Разложите на множители многочлен

Воспользуемся формулой разности кубов

{n — 2} x \: dx $

,
Формула сокращения | Статья о формуле сокращения по Free Dictionary Индия считает, что любая формула снижения тарифов, согласованная под эгидой ВТО, должна основываться только на связанных ставках, а не на применяемых ставках. В ее поправке говорится, что формула сокращения парниковых газов должна учитывать «эквиваленты CO2, выбрасываемые из-за добыча и производственный процесс, транспортировка, распределение и изменения в землепользовании … ». В ссылке [1] Мурти попросил нас найти формулу сокращения для T (r, n).«Другими словами, плати больше, чтобы получить меньше взамен». Комиссар сказал, что, по его мнению, формула снижения тарифов может использоваться для доступа к несельскохозяйственным рынкам (NAMA), но она настолько расплывчата, что невозможно понять, как это улучшит возможности доступа к рынкам. Директива о качестве топлива регулирует только качество топлива ». И внесенная в таблицу поправка гласит, что формула сокращения выбросов парниковых газов должна учитывать «эквиваленты CO2, выбрасываемые в результате процесса добычи и добычи, транспортировки, распределения и изменений в землепользовании, за вычетом экономии выбросов эквивалентов CO2 в результате улавливания и хранения или связанных с поглотителями». на производство топлива.«Он был« особенно срочным »для продвижения переговоров по сельскому хозяйству, но он также приветствовал признаки сближения в формуле снижения тарифов для промышленных тарифов. Аннотация В этой статье приведена формула сокращения для последовательностей соотношений Smarandache LCM SLR (6) и SLR ( 7). Недавнее предложение G-20 о доступе к рынку требует формулы снижения тарифов с гарантией oflexibilityo для чувствительных и специальных продуктов. Стимулы, основанные на формулах снижения энергопотребления, включают платежи, а также кредиты под низкие проценты.ЖЕНЕВА — Соединенные Штаты и Европейский союз заявили, что они откажутся от усилий по созданию «смеси» между двумя предлагаемыми формулами снижения тарифов на сельскохозяйственную продукцию, заявили представители Всемирной торговой организации. Формулы сокращения, используемые для выражения многих эллиптических интегралы в терминах нескольких стандартных интегралов упрощаются путем изменения определения промежуточных «базовых интегралов». 2. Источники сообщили, что ВТО надеется завершить работу над формулами снижения тарифов на сельскохозяйственную продукцию к очередному неофициальному совещанию на уровне министров ВТО в Момбасе, Кения, в начале марта, и сосредоточиться на вопросах несельскохозяйственного сектора на тех же переговорах.,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *