Формулы сокращенного умножения
Формулы сокращенного умножения (ФСУ) - раздел алгебры, который используется с целью упрощения решения выражений. В этой статье мы поговорим об основных особенностях применения ФСУ, а также дадим вывод этих формул. Довольно часто, причем не самые слабые ученики, при знакомстве с этой темой выносят для себя впечатление о ФСУ, как о чем-то сложном. Однако это не так, и в нашей статье мы это докажем. Ведь по самому названию - формулы сокращенного умножения, можно понять, что математики пытаются облегчить жизнь, сократить усилия и уменьшить время, которое потребуется на ту или иную операцию. Формулы
Первые упоминания о ФСУ мы встречаем во времена древнегреческих математиков. Так, тождества встречаются в работах Евклида, известного автора работ, посвященных геометрии. В его “Началах" есть практическое обоснование и доказательство одного из тождеств ФСУ. Вот так выглядят все ФСУ:- a2 - b2 = (a + b)(a - b)
- (a + b)2 = a2 + 2ab + b2
- (a - b)2 = a2 - 2ab + b2
- a3 - b3 = (a - b)(a2 + ab + b2)
- a3 + b3 = (a + b)(a2 - ab + b2)
- (a + b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3
- (a - b)3 = a3 - 3a2b + 3ab2 - b3
(a + b)2 = a2 + 2ab + b2
(a - b)2 = a2 - 2ab + b2
Важно! Будьте внимательны при запоминании формул. Рекомендуется выучить всю таблицу наизусть.Первая формула Возьмем сначала первую формулу. Что такое (a + b)2 ? Это выражение (а+b), умноженное само на себя:
(а+b)(а+b)
Дальше весь вывод состоит, фактически, в простом раскрытии скобок:(а + b)(а + b)= a2 + аb + аb + b2
Важно! Надо обратить внимание на то, что при раскрытии скобок мы перемножаем b на а (два раза), но записываем и в первом, и во втором случае как аb, так как от перемены мест множителей произведение не меняется.Приглядевшись к тому , что у нас получилось, мы заметим, что аb встречается два раза. Теперь осуществим задачу, которая называется приведением подобных членов. Напомним, что подобные члены - это переменные, которые встречаются в одном и том же выражении несколько раз:
a2 + ab + ab + b2 = a2 + 2ab + b2
Первая формула выведена. Теперь вторая:(a - b)2=(a - b)(a - b)
Также, как и в первый раз, мы раскрываем скобки:(a - b)(a - b)=a2 - ab - ab + b2=a2 - 2ab + b2
Запомнить очень просто, как оказывается на практике. При раскрытии скобок видно, что отличие первой от второй формулы в одном знаке, перед 2аb:(a + b)(a - b)=a2 + ab - ab - b2=a2 - b2
Выражения ab и -ab сокращаются и остается тождество, которое у нас получилось. По такому же принципу решаются и формулы для кубов.Использование ФСУ
А сейчас, используя ФСУ (простейшие из них), мы выведем несколько широко известных и довольно часто применяемых неравенств:a2 + b2 ≥ 2ab
Это неравенство получается из формулы (a - b)2 = a2 - 2ab + b2 Так как квадрат любого выражения НЕ может быть меньше нуля, то это выражение должно быть больше или равно 0:(a - b)2 = a2 - 2ab + b2 ≥ 0
В неравенствах, как и в уравнениях мы можем прибавить к их обеим частям одно и то же число, и неравенство от этого не потеряет свой смысл. Например, если к верному неравенству 5 больше 3 прибавить число 10, то 5 больше или равно 3 превратится в 15 больше или равно 13, то есть останется верным. Так и в случае нашего доказательства можно прибавить к обеим частям 2аb, другими словами, перенести 2аb из левой части в правую с переменой знака. В левой части 2аb исчезнет, останется a2 + b2, в правой - к нулю прибавится 2аb и останется неравенство a2 + b2 ≥ 2ab При кажущейся простоте и очевидности вывода это неравенство широко известно и очень часто используется. А сейчас выведем еще одно неравенство, которое является прямым следствием предыдущего:a2 + b2 + c2 ≥ ab + ac + bc
Это можно доказать следующим способом:a2 + b2 ≥ 2ab
a2 + c2 ≥ 2ac
b2 + c2 ≥ 2bc
Сложение
Эти три неравенства мы можем сложить. Если сложить между собой левую и правую часть неравенства, то знак между ними останется прежним:a2 + b2 ≥ 2ab
a2 + c2 ≥ 2ac
b2 + c2 ≥ 2bc
2a2 + 2b2 + 2c2 ≥ 2ab + 2ac + 2bc
Сокращение
Также мы имеем право сокращать неравенства, то есть делить обе его части на одно и то же положительное число, от этого оно не перестает быть справедливым:a2 + b2 + c2 ≥ ab + ac + bc
В нашем неравенстве сокращается число 2, и остается неравенство, которое требовалось доказать.Вывод новых алгебраических соотношений
Есть также еще одно, менее известное. Его нам кажется уместным здесь упомянуть как образец применения ФСУ для вывода новых алгебраических соотношений, а именноa + b ≥ 1 ⇒ a4 + b4 ≥ 1/8
Довольно неочевидное следствие, особенно для неподготовленного человека. Возведем в квадрат обе части неравенства (при положительных значениях обеих частей мы имеем право это делать):a2 + 2ab + b2 ≥ 1
a2 - 2ab + b2 ≥ 0
Складываем эти два неравенства почленно:2a2 + 2b2 ≥ 1
И разделим обе части на 2:a2+b2 ≥ 1/2
Возведем обе части в квадрат:a4 + 2a2b2 + b4 ≥ 1/4
a4 - 2a2b2 + b4 ≥ 0
2a4 + 2b4 ≥ 1/4
Разделим обе части на 2 и получаем искомое неравенство:a4 + b4 ≥ 1/8
ФСУ и бином Ньютона
(а+b)n
Эта формула дает нам ответ на вопрос, чему равно произведение n-ного количества скобок (n - натуральная степень). Владея этим аппаратом, вы можете расписать выражение в виде некоторого количества слагаемых, которое получается в результате перемножения скобок такого типа n раз на себя.Примеры решения
Теперь приведем несколько примеров на использование формул сокращенного умножения:
Школьная программа без скуки: смысл произведений за 3 минуты, тесты на знание классики и ловушки русского языка. Короткие статьи, которых нет на сайте.
Перемена: игры на пять минут
Все тесты
- Английский язык
- Биология
- Химия
- География
- Окружающий мир
- История
- Русский язык
- Литература
- Биографии
- Краткие содержания
- Анализ стихотворений
- Орфография
- Правоведение
- Пунктуация
- Математика
- Подготовка к ЕГЭ
- Помощь студенту
- Физкультура
- Экономика
- ОБЖ
- Сочинения
- Обществознание
- Стихи
- Физика
- Информатика
- Религия
- Фонетический разбор
- Тест на тему To be going to: значение, правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Конструкция go on: значения, правила употребления, примеры 5 вопросов
- Тест на тему Be familiar with: значение и правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Британский vs американский английский: в чем разница? 5 вопросов
- Тест на тему Be mad about - как переводится и как использовать в речи 5 вопросов
- Тест на тему Be hooked on в английском языке: значение и примеры предложений 5 вопросов
- Тест на тему История сибирской язвы и как она стала оружием 5 вопросов
- Тест на тему Что такое “железное легкое” и как жилось узникам аппарата 5 вопросов
- Тест на тему Суть и методы клеточной инженерии 5 вопросов
- Тест на тему Злаковые растения - общая характеристика, признаки и список представителей 7 вопросов
- Тест на тему Семейство бобовые - общая характеристика, строение и представители 7 вопросов
- Тест на тему Суровый климат тайги: особенности, влияние на природу 10 вопросов
- Тест на тему Острова и полуострова Зарубежной Европы 10 вопросов
- Тест на тему Уровень урбанизации Африки: города растут, вызовы множатся 5 вопросов
- Тест на тему Уровень и особенности урбанизации Канады 5 вопросов
- Тест на тему Как найти полярную звезду и зачем ее искать? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно знать про контурные карты 5 вопросов
- Тест на тему Сколько в нашем мире языков? 10 вопросов
- Тест на тему Золото: сколько его осталось на планете и что это значит для нас? 10 вопросов
- Тест на тему Русские по всему земному шару: сколько нас на самом деле? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире фамилий? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире самолетов? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире денег? 10 вопросов
- Тест на тему Команда реформ: сподвижники Петра I 10 вопросов
- Тест на тему Экономика и управление: реформы Афанасия Ордина-Нащокина 10 вопросов
- Тест на тему Положение крестьян и указ Павла I о трехдневной барщине 10 вопросов
- Тест на тему Программа Южного общества и декабрист П. И. Пестель 10 вопросов
- Тест на тему Комитет общественного блага или Негласный комитет 10 вопросов
- Тест на тему Планы переустройства России: «Конституция» Муравьева 10 вопросов
- Тест на тему Как выполнить разбор наречия по составу 5 вопросов
- Тест на тему Правила правописания суффиксов наречий 5 вопросов
- Тест на тему Морфологический признак наречий: неизменяемость 5 вопросов
- Тест на тему Чем отличаются и как найти тему и рему в тексте? 5 вопросов
- Тест на тему Способы и примеры образования наречий 5 вопросов
- Тест на тему Особенности и применение составных предлогов 5 вопросов
- Тест на тему История создания рассказа «Матренин двор» А. Солженицына 5 вопросов
- Тест на тему История создания песни «Смуглянка» 5 вопросов
- Тест на тему История создания поэмы “Кому на Руси жить хорошо” Н. Некрасова 5 вопросов
- Тест на тему История создания романа “Как закалялась сталь” Н. Островского 5 вопросов
- Тест на тему История создания оперы М. Глинки «Иван Сусанин» 5 вопросов
- Тест на тему История создания знаменитой песни “Катюша” 5 вопросов
- Тест на тему Биография Владимира Вольфовича Жириновского 5 вопросов
- Тест на тему Биография поэта и писателя Льва Рубинштейна 5 вопросов
- Тест на тему Биография президента Белоруссии Александра Лукашенко 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Афанасия Фета 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Ивана Тургенева 5 вопросов
- Тест на тему Биография писателя и поэта Вячеслава Урюпина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание повести «А тем временем где-то» А. Алексина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии «Мнимый больной» Жана-Батиста Мольера 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии “Доходное место” А. Островского 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание новеллы “Падение дома Ашеров” Эдгара По 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание рассказа “Крепкий мужик” В. Шукшина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание пьесы «Золотая карета» Л. Леонова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Каким бы малым ни был...” К. Кулиева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Цицерон» Ф. Тютчева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Поэт” М. Лермонтова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Пора, мой друг, пора” А. Пушкина 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Шестое чувство» Н. Гумилева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Юбилейное” В. Маяковского 5 вопросов
- Тест на тему Особенности раздельного написания местоимений с предлогами 5 вопросов
- Тест на тему Правописание падежных окончаний прилагательных 5 вопросов
- Тест на тему Правописание слов с непроверяемой безударной гласной в корне 5 вопросов
- Тест на тему Нужно ли ставить запятую к фразе - "с уважением"? 5 вопросов
- Тест на тему «Во-вторых» или «во вторых» – как правильно пишется? 5 вопросов
- Тест на тему "Нету" или "нет" - как правильно писать и говорить? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно сдавать на бухгалтера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на пилота 5 вопросов
- Тест на тему Какие экзамены нужно сдавать на фотографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на хореографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на актера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на режиссера? 5 вопросов
- Тест на тему Реферат по физкультуре на тему: «Здоровое питание» 5 вопросов
- Тест на тему История развития лыжного спорта в разных странах - классификация и интересные факты 6 вопросов
- Тест на тему Важность самоконтроля при занятиях спортом 5 вопросов
- Тест на тему Как выполняются прыжки через козла? 5 вопросов
- Тест на тему Что такое здоровый образ жизни? 5 вопросов
- Тест на тему Как правильно выполнять кувырки? 5 вопросов
- Тест на тему Образ Шарикова в повести «Собачье сердце» М. Булгакова 5 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Невский проспект» Н. Гоголя 5 вопросов
- Тест на тему Московские главы в романе «Мастер и Маргарита» Булгакова 7 вопросов
- Тест на тему Описание образа бирюка из рассказа И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в романе «Отцы и дети» И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Котлован» А. Платонова 7 вопросов
- Тест на тему "Банты" - как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Конечно же» - выделяется ли слово запятыми? 5 вопросов
- Тест на тему «Подчеркивать» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Лифты» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Строку» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Апостроф» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
