Корице уџбеника

III.14. Разлика Квадрата

Изабери решење задатка:

Задатак 3

Кратко решење

а)

\[ (3x-y)\cdot(3x+y)-(y-3x)^2+3\cdot(xy-2xy) \] \[ = (3x)^2 - y^2 - (y^2 - 2 \cdot y \cdot 3x + (3x)^2) - 3xy \] \[ = \cancel{9x^2} - y^2 - y^2 + 6xy - \cancel{9x^2} - 3xy \] \[ = 3xy - 2y^2 \]

б)

\[ (-2x-5y)^2-5\cdot(2x-y)^2+(-x-2y)\cdot(2y-x) \] \[ = (4x^2 + 20xy + 25y^2) - 5(4x^2 - 4xy + y^2) + (x^2 - 4y^2) \] \[ = 4x^2 + 20xy + 25y^2 - 20x^2 + 20xy - 5y^2 + x^2 - 4y^2 \] \[ = (4x^2 - 20x^2 + x^2) + (20xy + 20xy) + (25y^2 - 5y^2 - 4y^2) \] \[ = -15x^2 + 40xy + 16y^2 \]

Детаљно решење

Да бисмо упростили задате изразе, користићемо формуле за разлику квадрата и квадрат бинома, као и правила за множење полинома и груписање сличних чланова.

а) \( (3x-y)\cdot(3x+y)-(y-3x)^2+3\cdot(xy-2xy) \)

Корак 1: ПРИМЕНА ФОРМУЛА

Први део израза \( (3x-y)(3x+y) \) представља разлику квадрата: \( (A-B)(A+B) = A^2 - B^2 \). Други део \( (y-3x)^2 \) развијамо као квадрат бинома: \( (A-B)^2 = A^2 - 2AB + B^2 \). \[ (3x)^2 - y^2 - (y^2 - 2 \cdot y \cdot 3x + (3x)^2) + 3 \cdot (xy - 2xy) \]

Корак 2: КВАДРИРАЊЕ И МНОЖЕЊЕ

Израчунавамо квадрате и множимо заграду бројем 3: \[ 9x^2 - y^2 - (y^2 - 6xy + 9x^2) - 3xy \]

Корак 3: ОСЛОБАЂАЊЕ ОД ПРЕОСТАЛЕ ЗАГРАДЕ

Пошто је испред заграде знак минус, свим члановима унутар заграде мењамо знак: \[ \cancel{9x^2} - y^2 - y^2 + 6xy - \cancel{9x^2} - 3xy \] (Напомена: чланови \( 9x^2 \) и \( -9x^2 \) су супротни и њихов збир је нула).

Корак 4: САБИРАЊЕ СЛИЧНИХ МОНОМА

Групишемо преостале чланове: \[ (-y^2 - y^2) + (6xy - 3xy) = -2y^2 + 3xy \] Сређени облик полинома је: \( 3xy - 2y^2 \).

б) \( (-2x-5y)^2-5\cdot(2x-y)^2+(-x-2y)\cdot(2y-x) \)

Корак 1: КВАДРИРАЊЕ БИНОМА

Приметимо да је \( (-2x-5y)^2 \) исто што и \( (2x+5y)^2 \). Развијамо квадрате бинома: \[ ((2x)^2 + 2 \cdot 2x \cdot 5y + (5y)^2) - 5 \cdot ((2x)^2 - 2 \cdot 2x \cdot y + y^2) + (-x-2y)(2y-x) \] \[ (4x^2 + 20xy + 25y^2) - 5 \cdot (4x^2 - 4xy + y^2) + (-x-2y)(2y-x) \]

Корак 2: РАЗЛИКА КВАДРАТА И МНОЖЕЊЕ БРОЈЕМ

Трећи део \( (-x-2y)(2y-x) \) можемо записати као \( -(x+2y)(x-2y) \), што је разлика квадрата \( -(x^2 - (2y)^2) \). \[ 4x^2 + 20xy + 25y^2 - 20x^2 + 20xy - 5y^2 + (x^2 - 4y^2) \cdot (-1) \] \[ 4x^2 + 20xy + 25y^2 - 20x^2 + 20xy - 5y^2 - x^2 + 4y^2 \] (Напомена: \( (-x-2y)(2y-x) = -(x+2y)(-(x-2y)) = (x+2y)(x-2y) = x^2 - 4y^2 \)) *Исправка знака*: \( (-x-2y)(-(x-2y)) = (x+2y)(x-2y) \). \[ 4x^2 + 20xy + 25y^2 - 20x^2 + 20xy - 5y^2 + x^2 - 4y^2 \]

Корак 3: САБИРАЊЕ СЛИЧНИХ МОНОМА

\[ (4x^2 - 20x^2 + x^2) + (20xy + 20xy) + (25y^2 - 5y^2 - 4y^2) \] \[ -15x^2 + 40xy + 16y^2 \]

Кратак запис решења:

а)

\[ (3x-y)(3x+y)-(y-3x)^2+3(xy-2xy) = \cancel{9x^2}-y^2-(y^2-6xy+\cancel{9x^2})-3xy \] \[ = -y^2-y^2+6xy-3xy = 3xy-2y^2 \]

б)

\[ (-2x-5y)^2-5(2x-y)^2+(-x-2y)(2y-x) = 4x^2+20xy+25y^2-20x^2+20xy-5y^2+x^2-4y^2 \] \[ = (4-20+1)x^2+(20+20)xy+(25-5-4)y^2 = -15x^2+40xy+16y^2 \]

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: