Корице уџбеника

III.10. Разлика Квадрата

Изабери решење задатка:

Задатак 6

Кратко решење

а) \( A^3 + B^3 = A^3 - (-B)^3 \), па формула за разлику кубова даје \[ A^3 + B^3 = (A + B)(A^2 - AB + B^2). \] б) \( A^6 - B^6 = (A^3)^2 - (B^3)^2 = (A^3 - B^3)(A^3 + B^3) \), одакле је \[ A^6 - B^6 = (A - B)(A^2 + AB + B^2)(A + B)(A^2 - AB + B^2). \]

Детаљно решење

Које формуле користимо

На овој страници уџбеника, поред формуле за разлику квадрата, уведена је и формула за разлику кубова: \[ A^3 - B^3 = (A - B)(A^2 + AB + B^2). \] Уз задатак је дато и упутство како обе ставке свести на ту формулу.

а) \( A^3 + B^3 \)

По упутству, збир кубова записујемо као разлику кубова, јер је \( (-B)^3 = -B^3 \), па је \( -(-B)^3 = B^3 \): \[ A^3 + B^3 = A^3 - (-B)^3. \] Сада у формулу за разлику кубова уместо \( B \) уврштавамо \( -B \): \[ A^3 - (-B)^3 = \big(A - (-B)\big)\big(A^2 + A \cdot (-B) + (-B)^2\big) \] \[ = (A + B)(A^2 - AB + B^2). \]

б) \( A^6 - B^6 \)

По правилу \( (A^3)^2 = A^{3 \cdot 2} = A^6 \), израз је разлика квадрата израза \( A^3 \) и \( B^3 \): \[ A^6 - B^6 = (A^3)^2 - (B^3)^2 = (A^3 - B^3)(A^3 + B^3). \] Први чинилац растављамо формулом за разлику кубова, а други резултатом из дела а): \[ A^6 - B^6 = (A - B)(A^2 + AB + B^2) \cdot (A + B)(A^2 - AB + B^2). \]

Провера

Множењем у делу а) добијамо \[ (A + B)(A^2 - AB + B^2) = A^3 - A^2B + AB^2 + A^2B - AB^2 + B^3 = A^3 + B^3, \] дакле растављање је тачно. До истог резултата у делу б) може се доћи и другим редоследом: \( A^6 - B^6 = (A^2)^3 - (B^2)^3 = (A^2 - B^2)(A^4 + A^2B^2 + B^4) \), а \( A^2 - B^2 = (A - B)(A + B) \), што се слаже са горњим растављањем.

Кратак запис решења:

Уз \( A^3 - B^3 = (A - B)(A^2 + AB + B^2) \): \( A^3 + B^3 = (A + B)(A^2 - AB + B^2) \), а \( A^6 - B^6 = (A^3 - B^3)(A^3 + B^3) \).

Најважније из лекције

Формула за разлику квадрата гласи: \( A^2 - B^2 = (A + B)(A - B) \).
Овај идентитет је универзалан и применљив на бројеве, мономе и полиноме. Користи се за поједностављивање израза, претварање збира/разлике у производ (растављање на чиниоце) или за брже рачунање вредности нумеричких израза.
Пример растављања: \( 16a^2 - 9 = (4a)^2 - 3^2 = (4a - 3)(4a + 3) \).
Пример множења: \( (x - 5y)(x + 5y) = x^2 - (5y)^2 = x^2 - 25y^2 \).
Разлика квадрата два израза (монома, полинома или бројева) једнака је производу њиховог збира и њихове разлике.
\[ A^2 - B^2 = (A + B)(A - B) \]
Ово правило важи јер се множењем бинома \( (A + B) \) и \( (A - B) \) средњи чланови поништавају: \[ (A + B)(A - B) = A \cdot A - A \cdot B + B \cdot A - B \cdot B = A^2 - AB + AB - B^2 = A^2 - B^2 \]
Квадрат негативног израза даје позитиван резултат, па важи: \( (-M)^2 - N^2 = M^2 - N^2 = (M + N)(M - N) \).
Пример растављања на чиниоце:
\( 25x^2 - y^2 = (5x)^2 - y^2 = (5x + y)(5x - y) \)
Геометријски посматрано, разлика квадрата \( a^2 - b^2 \) (за \( a > b \)) представља површину која остане када се из великог квадрата странице \( a \) исече мањи квадрат странице \( b \).
Квадрат странице a унутар којег се у једном углу налази мањи квадрат странице b. Преостала површина, која представља a² - b², визуелно је подељена на два подударна правоугла трапеза са основицама a и b, и висином a-b. Спајањем ових трапеза добија се правоугаоник површине (a+b)(a-b).
Збир површина ових делова потврђује алгебарски идентитет \( a^2 - b^2 = (a+b)(a-b) \).
Формула за разлику квадрата се често користи у оба смера: за претварање производа у разлику (чиме се олакшава множење) и за претварање разлике у производ (растављање на чиниоце).
Олакшано рачунање: Множење бројева који су симетрично удаљени од неке десетице или стотине.
Пример: \( 102 \cdot 98 = (100 + 2)(100 - 2) = 100^2 - 2^2 = 10000 - 4 = 9996 \)
Представљање производа као разлике квадрата: Када множимо збир и разлику истих монома.
Пример: \( (2x + 7)(2x - 7) = (2x)^2 - 7^2 = 4x^2 - 49 \)

Задаци за вежбање

Лак: Представи следећи производ као разлику квадрата у сређеном облику: \[ (3x^2 + y^3)(3x^2 - y^3) \]
Примењујемо формулу \( (A+B)(A-B) = A^2 - B^2 \):
\( (3x^2 + y^3)(3x^2 - y^3) = (3x^2)^2 - (y^3)^2 \)
\( = 9x^4 - y^6 \)
Средњи: Растави на чиниоце следећи израз: \[ \frac{1}{4}m^2 - 0,81n^2 \]
Прво записујемо сваки члан као квадрат монома:
\( \frac{1}{4}m^2 = \left(\frac{1}{2}m\right)^2 \)
\( 0,81n^2 = (0,9n)^2 \)
Сада примењујемо формулу за разлику квадрата:
\( \left(\frac{1}{2}m\right)^2 - (0,9n)^2 = \left(\frac{1}{2}m + 0,9n\right)\left(\frac{1}{2}m - 0,9n\right) \)
Средњи: Применом формуле за разлику квадрата брзо израчунај: \[ 93^2 - 83^2 \]
Уместо да квадрирамо сваки број појединачно, користимо формулу:
\( 93^2 - 83^2 = (93 + 83)(93 - 83) \)
\( = 176 \cdot 10 \)
\( = 1760 \)
Тежак: Докажи да је разлика квадрата два узастопна непарна природна броја увек дељива са 8.
Нека су два узастопна непарна броја \( m \) и \( n \) (где је \( m > n \)). Сваки непаран број се може записати у облику \( 2k+1 \) и \( 2k-1 \), где је \( k \) природан број.
Тада имамо:
\( m^2 - n^2 = (2k + 1)^2 - (2k - 1)^2 \)
Примењујемо разлику квадрата:
\( = ((2k + 1) + (2k - 1)) \cdot ((2k + 1) - (2k - 1)) \)
\( = (2k + 1 + 2k - 1) \cdot (2k + 1 - 2k + 1) \)
\( = (4k) \cdot (2) = 8k \)
Пошто се резултат може записати као \( 8 \cdot k \), израз је очигледно дељив са 8.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: