Как найти разность кубов чисел

Алгебра

7 класс

Урок № 30

Сумма кубов. Разность кубов

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Формулы сокращённого умножения.
• Сумма кубов, разность кубов.
• Разложение многочлена на множители.
• Тождественные преобразования.
• Вычисление значения числовых выражений.

Тезаурус:

Формулы сокращённого умножения.

(a + b)² = a² + 2ab + b²

(a – b)² = a² – 2ab + b²

(a + b)(a – b) = a² – b²

a³ + b³= (a + b)(a ²– ab + b²)

a³ – b³= (a – b)(a² + ab + b²)

Применение:

• упрощение умножения многочленов;
• разложение многочлена на множители;
• вычисление значения числового выражения;
• тождественные преобразования.

Основная литература:

1. Никольский С. М. Алгебра: 7 класс. // Никольский С. М., Потапов М. К., Решетников Н. Н., Шевкин А. В. – М.: Просвещение, 2017. – 287 с.

Дополнительная литература:

1. Чулков П. В. Алгебра: тематические тесты 7 класс. // Чулков П. В. – М.: Просвещение, 2014 – 95 с.

2. Потапов М. К. Алгебра: дидактические материалы 7 класс. // Потапов М. К., Шевкин А. В. – М.: Просвещение, 2017. – 96 с.

3. Потапов М. К. Рабочая тетрадь по алгебре 7 класс: к учебнику С. М. Никольского и др. «Алгебра: 7 класс». 1, 2 ч. // Потапов М. К., Шевкин А. В. – М.: Просвещение, 2017. – 160 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения.

Формула суммы кубов.

Рассмотрим произведение;

(a + b)(a² – ab + b²).

Применив правило умножения многочленов, и приведя подобные члены, получим:

(a + b)(a² – ab + b²) = a³ – a²b + ab² + ba² – ab² +b³ = a³ + b³

a³ + b³ = (a + b)(a² – ab + b²)

Равенство называют формулой суммы кубов.

Читается так: «сумма кубов двух чисел равна произведению суммы этих чисел и неполного квадрата их разности».

Формула разности кубов.

Аналогично докажем формулу разности кубов.

(a – b)(a² + ab + b²) = a³ + a²b + ab² – ba² – ab² – b³= a³ – b³

Читается так: «разность кубов двух чисел равна произведению разности этих чисел и неполного квадрата их суммы».

a³ – b³= (a – b)(a²+ ab + b²)

Выражения (a²+ ab + b²) и (a²– ab + b²) называют неполным квадратом суммы или разности.

Формула задаёт разложение многочленов:

a³ + b³ и a³ – b³ на два множителя:

(a + b)(a² – a b+ b²) и (a – b)(a²+ ab + b²).

Формулы суммы и разности кубов используют для упрощения вычислений.

Разбор решения заданий тренировочного модуля.

Задача 1.

Выполните умножение многочленов:

1. ( x + 3)(x² –3x +9) = x³ + 3³ = x³ + 27.
2. (2x – 3y)(4x² +6xy + 9y²) = (2x)³ – (3y)³ = 8x³ –27y³.

Задача 2.

Разложите многочлен на множители:

1. x³ – 8 y³ = x³ – (2y)³ = (x – 2y) (x² +2xy + 4y² )
2. 64 a³ – 27c³ = (4a)³ – (3c)³ = (4a – 3c)(16a² +12 ac + 9c²).

Задача 3.

Упростите выражение:

(x +2)(x² – 2x +4) – x(x–3)(x+3).

Решение:

x³ + 2³ – x(x² – 9) = x³ + 8 – x³ + 9x = 8 + 9x.

Ответ: 8 + 9x.

Задача 4.

Доказать, что выражение 123³ + 27³ кратно 50.

Используем формулу:

a³ + b³ = (a + b)(a² – ab + b²),

получим: (123 + 27)(123² –123 · 27 + 27²) =150 · (123² –123 · 27 + 27²).

Произведение делится на 50, так как первый множитель делится на 50: (150 : 50 = 3). Нет необходимости считать значение выражения в скобках. Утверждение доказано.

Формула суммы кубов

Возьмём формулу куба суммы (см. §23 данного справочника):

$$ (a+b)^3 = a^3+3a^2 b+3ab^2+b^3 $$

и найдём из неё сумму двух кубов:

$$ a^3+b^3 = (a+b)^3-3a^2 b-3ab^2 = (a+b)^3-3ab(a+b) = $$

$$= (a+b)((a+b)^2-3ab) = (a+b)(a^2+2ab+b^2-3ab) =$$

$$ = (a+b)(a^2-ab+b^2 ) $$

Скобка $(a^2-ab+b^2 )$ называется неполным квадратом разности.

Полный квадрат разности – это $ (a^2-2ab+b^2 ) = (a-b)^2 $

Мы получили формулу для разложения суммы двух кубов на множители:

$$ a^3+b^3 = (a+b)(a^2-ab+b^2 ) $$

Формула разности кубов

Возьмём формулу куба разности (см. §23 данного справочника):

$$ (a-b)^3 = a^3-3a^2 b+3ab^2-b^3 $$

и найдём из неё разность двух кубов:

$$ a^3-b^3 = (a-b)^3+3a^2 b-3ab^2 = (a-b)^3+3ab(a-b) = $$

$$ = (a-b)((a-b)^2+3ab) = (a-b)(a^2-2ab+b^2+3ab) = $$

$$ = (a-b)(a^2+ab+b^2 ) $$

Скобка $(a^2+ab+b^2 )$ называется неполным квадратом суммы.

Полный квадрат суммы – это $(a^2+2ab+b^2 ) = (a+b)^2$

Мы получили формулу для разложения разности двух кубов на множители:

$$ a^3-b^3 = (a-b)(a^2+ab+b^2 ) $$

Примеры

Пример 1. Разложите на множители:

а) $ x^3+y^3 = (x+y)(x^2-xy+y^2 )$

б) $ m^3-n^3 = (m-n)(m^2+mn+n^2 ) $

в) $ 8a^3+1 = (2a)^3+1^3 = (2a+1)(4a^2-2a+1) $

г) $125-64y^3 = 5^3-(4y)^3 = (5-4y)(25+20y+16y^2 )$

д) $ frac{1}{8} k^6-8 = ( frac{1}{2} k^2 )^3-2^3=(frac{1}{2} k^2-2)(frac{1}{4} k^4+k^2+4) $

е) $27+ frac{m^3}{125} = 3^3+(frac{m}{5})^3 = (3+frac{m}{5})(9-frac{3m}{5}+frac{m^2}{25})$

Пример 2. Докажите что выражения $19^3-11^3$ кратно 8

$$ frac{19^3-11^3}{8} = frac{(19-11)(19^2+19cdot11+11^2 )}{8} = frac{8(19^2+19cdot11+11^2 )}{8} = $$

$ = 19 ^2+19cdot11+11^2 $

Что и требовалось доказать.

Пример 3*. Дайте геометрическое объяснение формуле суммы кубов (аналогичная задача – см. Пример 5 §23 данного справочника).

Общий объём:

$$ V_{a+b} = V_a+V_b+V_{ор}+V_{син} $$

$$ (a+b)^3 = a^3+b^3+2a^2 b+ab^2+a^2 b+2ab^2 $$

$$ a^3+b^3 = (a+b)^3-3a^2 b-3ab^2 = (a+b)^3-3ab(a+b) = $$

$$ = (a+b)((a+b)^2-3ab) = (a+b)(a^2+2ab+b^2-3ab) = $$

$$ = (a+b)(a^2-ab+b^2 )$$

Мы получили формулу суммы кубов.

Что такое разность кубов и куб разности

Для возведения чисел и выражений в степень, а также для упрощения умножения используют формулы сокращенного умножения. Благодаря им вычисления проводятся компактнее и быстрее. К ним относят формулу разности кубов, которую важно не путать с кубом разности.

Разность кубов двух переменных равна произведению разности этих переменных на неполный квадрат их суммы.

(a^3-b^3=left(a-bright)left(a^2+ab+b^2right))

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Буквами a и b в формуле могут служить любые числа, переменные, одночлены и многочлены.

В этом определении квадрат суммы выражений называют неполным, поскольку он представляет собой сокращенный вариант формулы вида:

(left(a+bright)^2=a^2+2ab+b^2.)

Как видно, в формуле разности кубов во второй скобке не удвоенное произведение, а одинарное.

Куб разности двух переменных равен кубу первого выражения, минус утроенное произведение квадрата первого выражения на второе, плюс утроенное произведение квадрата второго выражения на первое, минус куб второго выражения.

({(a-b)}^3=a^3-3a^2b+3ab^2-b^3)

Вывод формулы разности кубов, как раскладывается

Формулу разности двух кубов можно вывести из куба разности .(a^3-b^3=left(a-bright)^3+3a^2b-3ab^2={(a-b)}^3+3ab(a-b)=(a-b)({(a-b)}^2+3ab)=(a-b)(a^2-2ab+b^2+3ab)=(a-b)(a^2+ab+b^2)

)Что и требовалось доказать.

Правила применения формул сокращенного умножения

Формулу разности кубов используют:

• для разложения многочленов на множители;
• для упрощения сложных выражений.

Основное свойство формул сокращенного умножения заключается в том, что они работают в обе стороны. Чтобы доказать это, достаточно пойти от обратного:

• раскрыть скобки;
• разложить многочлен на множители;
• сократить.

((a-b)(a^2+ab+b^2)=a^3+a^2b+ab^2-a^2b-ab^2-b^3=a^3-b^3)

Примеры задач с решением

Решение:

Данное произведение многочленов является правой частью формулы разности кубов. На месте a стоит (x^2), а на месте b — 1. Тогда:

((x^2-1)(x^4+x^2+1)=x^8-1)

Ответ: (x^8-1)

Решение:

По формуле, ({(4y)}^3-5^3=(4y-5)(16y^2+20y+25).)

Ответ: ((4y-5)(16y^2+20y+25).)