wzory skroconego mnozenia


WZORY SKRÓCONEGO MNOŻENIA
Wzory skróconego mnożenia wiele, często nietrywialnych, ciekawych i zaskakujących zastosowań  jest więc powód,
by się nimi zająć
Wzory drugiego stopnia
Najprostsze są wzory na kwadrat sumy, kwadrat różnicy i różnicę kwadratów, czyli wzory drugiego stopnia.
SÄ… to:
2
1) (a + b) = a2 + 2ab + b2
2
2) (a - b) = a2 - 2ab + b2
3) (a + b)(a - b)= a2 - b2
Udowodnijmy je i zilustrujmy przykładami geometrycznymi.
2
1) (a + b) to inaczej iloczyn (a + b)(a + b). Mnożenie takich wyrażeń nie jest szczególnie trudne.
(a + b)(a + b) = a(a + b)+ b(a + b)= a2 + ab + ba + b2 = a2 + 2ab + b2 . I gotowe.
Jeżeli ktoś woli bardziej obrazowe uzasadnienia to proszę bardzo. Niech a i b będą długościami odcinków (to ogranicza
nasze uzasadnienie do liczb dodatnich). Zbudujmy kwadrat o boku a + b.
Kwadrat ten ma pole (każdy chyba zna wzór na pole kwadratu)
2
P = (a + b)
Można ten kwadrat podzielić na części nie mające części wspólnej.
Pole kwadratu jest sumą pól tych części, czyli
P = a2 + ba + b2 + ab = a2 + 2ab + b2
W obu przypadkach chodzi oczywiście o to samo pole, więc
2
(a + b) = a2 + 2ab + b2

2
2) (a - b) = (a - b)(a - b)= a(a - b)- b(a - b)= a2 - ab - ba + b2 = a2 - 2ab + b2
To jest uzasadnienie algebraiczne. Spróbujmy odwołać się jeszcze do geometrii.
2
Widać, że a2 = (a - b) + b2 + 2(a - b)b . Zatem
2 2
a2 = (a - b) + b2 + 2ab - 2b2 = (a - b) - b2 + 2ab
Stąd wynika, że
2
(a - b) = a2 - 2ab + b2

3) (a - b)(a + b) = a(a + b)- b(a + b) = a2 + ab - ba - b2 = a2 - b2
Geometrycznie
Z rysunku widać
2
a2 - b2 = 2(a - b)b + (a - b) = (a - b)(2b + a - b)= (a - b)(a + b)
Zgadza siÄ™.
Albo jeszcze inaczej. Prościej
a2 - b2 = (a - b)(b + a - b + b)= (a - b)(a + b)
Wzory trzeciego stopnia
3
1) (a + b) = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3
Dowód
3 2
(a + b) = (a + b)(a + b) = (a + b)(a2 + 2ab + b2)=
= a3 + 2a2b + ab2 + a2b + 2ab2 + b3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3
Z geometryczną interpretacją jest podobnie jak dla drugich potęg. Trzeba jednak przejść do przestrzeni trójwymiarowej.
Narysujmy sześcian o krawędzi a + b.
Objętość tego sześcianu to
3
V = (a + b)
Porozcinajmy ten sześcian.
Aączna objętość tych kawałków to:
V = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3
Ale jest to ta sama objętość co poprzednio, więc:
3
(a + b) = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3

3
2) (a - b) = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3
Dowód
3 2
(a - b) a3 = (a - b)(a - b) = (a - b)(a2 - 2ab + b2)=
= a3 - 2a2b + ab2 - a2b + 2ab2 - b3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3
InterpretacjÄ™ geometrycznÄ… sobie tym razem darujemy

3) a3 + b3 = (a + b)(a2 - ab + b2)
Dowód
(a + b)(a2 - ab + b2)= a3 - a2b + ab2 + a2b - ab2 + b3 = a3 + b3

4) a3 - b3 = (a - b)(a2 + ab + b2)
Dowód
(a - b)(a2 + ab + b2)= a3 + a2b + ab2 - a2b - ab2 - b3 = a3 - b3
Na koniec udowodnijmy jeszcze jeden wzór, tym razem n-tego stopnia.
an -1 = (a -1)(an-1 + an-2 +K+ a2 + a +1)
Dowód tego wzoru to po prostu pomnożenie wyrażeń po prawej stronie i sprawdzenie, czy po lewej jest to samo.
(a -1)(an-1 + an-2 +K+ a2 + a +1)= a Å" an-1 + a Å" an-2 +K+ a Å" a2 + a Å" a1 + a Å"1- an-1 - an-2 -K- a2 - a -1 =
= an + an-1 +K+ a3 + a2 + a - an-1 - an-2 -K- a2 - a -1 = an -1
Wszystkie wyrazy oprócz skrajnych redukują się.

Więcej na stronie http://www.traugutt.edu.pl/


Wyszukiwarka