Chương II. Hằng đẳng thức đáng nhớ và ứng dụng

Bài 8. Tổng và hiệu hai lập phương

Sách bài tập Toán 8 — Kết nối tri thức, tập 1 · 4 bài tập, mỗi câu ít nhất 2 cách giải.

Bài 1 · 2.13Trang 26Khai triển tích thành đa thức bằng hằng đẳng thức tổng và hiệu hai lập phương
Khai triển các biểu thức sau thành đa thức: a) ; b) .
Kiến thức cần nhớ
  • Tổng hai lập phương: .
  • Hiệu hai lập phương: .
🧠 Phân tích tư duy
Mỗi tích đều gồm một nhân tử bậc nhất và một nhân tử bậc hai có dạng , đó chính là dấu hiệu của hằng đẳng thức tổng hoặc hiệu hai lập phương chứ không phải một phép nhân đa thức tuỳ ý. Nhận ra đúng vai trò trong từng ngoặc giúp viết thẳng kết quả mà không cần nhân phân phối từng hạng tử. Bẫy của bài là phân biệt dấu: ngoặc sau mang dấu đi cùng ngoặc trước dấu (tổng hai lập phương), còn ngoặc sau mang dấu đi cùng ngoặc trước dấu (hiệu hai lập phương), dễ nhầm lẫn nếu không viết rõ .
1Nhận diện , rồi áp dụng trực tiếp hằng đẳng thức

Định hướng. Xác định là hạng tử bậc nhất và là hằng số trong nhân tử bậc nhất, kiểm tra nhân tử bậc hai có đúng dạng rồi viết thẳng kết quả theo hằng đẳng thức tổng hoặc hiệu hai lập phương.

a) : đúng như nhân tử thứ hai, ứng với tổng hai lập phương
b) : đúng như nhân tử thứ hai, ứng với hiệu hai lập phương

Vậy a) ; b) .

2Nhân đa thức với đa thức theo tính chất phân phối

Định hướng. Nhân từng hạng tử của nhân tử bậc nhất với cả nhân tử bậc hai theo tính chất phân phối, chưa cần nhận ra hằng đẳng thức, rồi thu gọn các hạng tử đồng dạng.

a)
b)

Kết quả trùng Cách 1: a) ; b) .

3Thay giá trị số cụ thể để kiểm tra lại kết quả khai triển

Định hướng. Thay cùng một giá trị của vào cả biểu thức gốc và kết quả đã khai triển; hai bên cho cùng một số thì kết quả đáng tin, dùng làm bước soát bài cuối cùng.

a) Tại : ; và , khớp.
b) Tại : ; và , khớp.

Cả hai kết quả đều khớp, xác nhận a) và b) đúng.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: nhận ra ngay hằng đẳng thức nên chỉ hai dòng là ra kết quả, không phải nhân phân phối dài dòng như Cách 2. Cách 3 chỉ nên dùng để soát lại khi còn thời gian.
Đáp số. a) ; b) .
Sai lầm thường gặp. Nhiều bạn nhớ nhầm dấu, viết (lấy nhầm dấu của hiệu hai lập phương) trong khi ngoặc trước mang dấu nên phải là tổng hai lập phương; kiểm tra bằng cách nhân phân phối như Cách 2 sẽ lộ ngay chỗ sai.
🚀 Mở rộng. Tổng quát với hệ số bất kỳ: , áp dụng được cho mọi cặp hệ số chứ không riêng như bài này.
Bài 2 · 2.14★★Trang 26Điền biểu thức còn thiếu trong hằng đẳng thức tổng, hiệu hai lập phương
Thay dấu bằng các biểu thức thích hợp. a) ; b) .
Kiến thức cần nhớ
  • Tổng hai lập phương: .
  • Hiệu hai lập phương: .
  • Lấy căn bậc ba của hạng tử lập phương để xác định , : , , .
🧠 Phân tích tư duy
Hai vế đều đã lộ sẵn (hoặc ) và (hoặc ) dưới dạng lập phương, bình phương của một biểu thức cụ thể, đó là dấu hiệu để lấy căn bậc ba của các hạng tử đã cho nhằm xác định đúng trước khi điền dấu . Câu a) chỉ thiếu một chỗ (hạng tử ), còn câu b) thiếu hai chỗ cùng liên quan tới nên phải xác định trước rồi mới suy ra . Bẫy là ở câu b) dễ nhầm điền vào cả hai chỗ trống mà không để ý chỗ trống thứ hai phải là bình phương của chứ không phải chính .
1Nhận diện , qua căn bậc ba rồi điền trực tiếp

Định hướng. Lấy căn bậc ba của hạng tử lập phương ở vế trái và của hằng số/luỹ thừa còn lại trong ngoặc để xác định , , rồi điền đúng hạng tử hoặc , vào chỗ trống theo đúng vị trí trong hằng đẳng thức.

a) nên ; theo thì chỗ trống là
Vậy
b) nên ; theo thì hai chỗ trống lần lượt là
Vậy

Vậy dấu ở câu a) là ; hai dấu ở câu b) lần lượt là .

2Đồng nhất hệ số bằng cách nhân ngược có ẩn

Định hướng. Gọi hạng tử cần điền là một biểu thức chưa biết, nhân ngược nhân tử đã biết với ngoặc còn lại rồi đồng nhất hệ số hai vế để tìm đúng biểu thức đó.

a) Gọi chỗ trống là :
So với vế trái (hệ số đều bằng ):
Kiểm tra hệ số : , khớp; vậy chỗ trống là
b) Gọi chỗ trống thứ nhất là (bậc nhất) và chỗ trống thứ hai là : chỉ đúng khi
Khi đó chỗ trống thứ nhất là , chỗ trống thứ hai là

Đồng nhất hệ số cho cùng kết quả với Cách 1: ; và , .

3Nhân ngược kết quả để kiểm tra lại với đề bài

Định hướng. Sau khi điền dấu , nhân ngược lại vế phải; nếu ra đúng vế trái thì việc điền chắc chắn đúng.

a) , khớp vế trái.
b) , khớp vế trái.

Cả hai phép nhân ngược đều khớp đúng vế trái, xác nhận Cách 1 và Cách 2 đúng.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: lấy căn bậc ba nhận ra ngay rồi điền thẳng, nhanh hơn hẳn Cách 2 phải đồng nhất hệ số. Cách 3 dùng để soát lại kết quả trước khi nộp bài.
Đáp số. a) ; b) .
Sai lầm thường gặp. Ở câu b), nhiều bạn điền cả hai chỗ trống cùng là (nhầm chỗ trống thứ hai cũng là thay vì ), dẫn tới không phải là một đa thức thuần nhất bậc hai và nhân ngược không ra .
🚀 Mở rộng. Có thể kiểm tra ngược quy tắc: trong , hai hạng tử luôn là bình phương của các căn bậc ba đã lấy, còn hạng tử ở giữa luôn là tích (không nhân đôi) — quy tắc này dùng được cho mọi bài điền khuyết dạng lập phương.
Bài 3 · 2.15★★★Trang 26Tính khi biết bằng hằng đẳng thức
a) Cho . Tính . b) Cho . Tính .
Kiến thức cần nhớ
  • Lập phương của một tổng: , suy ra .
  • Lập phương của một hiệu: , suy ra .
  • Tổng hai lập phương: ; hiệu hai lập phương: .
🧠 Phân tích tư duy
Đề chỉ cho tổng hoặc hiệu của cùng với tích chứ không cho riêng từng số, đó là dấu hiệu phải dùng hằng đẳng thức lập phương của một tổng/hiệu để ghép hoặc về đúng những đại lượng đã biết, thay vì tìm riêng lẻ trước. Câu a) và b) khác nhau ở dấu nối giữa nên phải dùng đúng cặp hằng đẳng thức tương ứng, không được dùng chung một công thức cho cả hai câu. Bẫy là nhầm dấu khi khai triển , dễ đánh mất dấu trừ ở hạng tử .
1Dùng lập phương của một tổng/hiệu để tách

Định hướng. Khai triển hoặc rồi tách riêng , đưa về công thức chỉ còn chứa (hoặc ) và — đúng những đại lượng đề đã cho.

a)
b)

Vậy a) ; b) .

2Dùng tổng, hiệu hai lập phương và tính trước

Định hướng. Dùng hằng đẳng thức tổng/hiệu hai lập phương để tách thành tích của với ; đại lượng trong đó lại tính được từ .

a)
b)

Kết quả trùng Cách 1: a) ; b) .

3Tìm , cụ thể bằng tách nhân tử rồi thay ngược lại

Định hướng. Hai số thoả một tổng (hoặc hiệu) và một tích luôn tìm được cụ thể bằng cách đưa về phương trình một ẩn rồi tách nhân tử; từ cụ thể tính trực tiếp để đối chiếu.

a) Từ , thay vào :
hoặc , tương ứng hoặc
Với :
b) Từ , thay vào :
hoặc , tương ứng hoặc
Với : ; với :

Cả hai cặp nghiệm đều cho cùng kết quả với Cách 1, Cách 2: a) ; b) .

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: chỉ hai dòng cộng/trừ là ra ngay đáp số, không phải tính thêm như Cách 2 hay giải phương trình tìm như Cách 3. Cách 3 hữu ích khi đề hỏi thêm giá trị cụ thể của .
Đáp số. a) ; b) .
Sai lầm thường gặp. Ở câu b), nhiều bạn dùng nhầm công thức của câu a) thành (đánh mất một dấu trừ), tính ra thay vì ; đúng ra khai triển cho trong khai triển đã đổi dấu hai lần.
🚀 Mở rộng. Tổng quát: biết thì luôn tính được (dấu ) hoặc (dấu ) mà không cần tìm riêng lẻ, áp dụng được cho mọi cặp .
Bài 4 · 2.16★★★Trang 26Chứng minh biểu thức không phụ thuộc biến bằng hằng đẳng thức tổng, hiệu hai lập phương
Chứng minh rằng giá trị của biểu thức sau không phụ thuộc vào giá trị của biến : a) ; b) .
Kiến thức cần nhớ
  • Tổng hai lập phương: .
  • Hiệu hai lập phương: .
  • Biểu thức không phụ thuộc biến khi rút gọn xong chỉ còn lại một hằng số, không còn hạng tử chứa .
🧠 Phân tích tư duy
Mỗi tích trong biểu thức đều mang đúng dạng , dấu hiệu của tổng hoặc hiệu hai lập phương, nên hướng thông minh là đưa từng tích về trước khi trừ hai kết quả cho nhau, thay vì nhân phân phối toàn bộ rồi mới rút gọn. Sau khi quy về lập phương, các hạng tử chứa (ở đây là ) sẽ tự triệt tiêu, để lại đúng một hằng số — đó chính là điều cần chứng minh. Bẫy của câu b) là hệ số đứng trước tích thứ hai phải nhân vào cả kết quả chứ không chỉ nhân vào một nhân tử.
1Nhận diện mỗi tích rồi quy trực tiếp về

Định hướng. Nhận ra mỗi tích đúng dạng tổng hoặc hiệu hai lập phương, quy mỗi tích về rồi mới trừ hai kết quả — các hạng tử chứa sẽ tự triệt tiêu.

a) :
Biểu thức
b) :
: , nhân với :
Biểu thức

Vậy a) biểu thức luôn bằng ; b) biểu thức luôn bằng — cả hai đều không phụ thuộc .

2Nhân phân phối toàn bộ rồi thu gọn

Định hướng. Nhân phân phối toàn bộ từng tích thành đa thức đầy đủ theo , rồi thu gọn các hạng tử đồng dạng để thấy hạng tử chứa triệt tiêu hết.

a)
Biểu thức
b)
Biểu thức

Kết quả trùng Cách 1: a) ; b) , xác nhận cả hai biểu thức không phụ thuộc .

3Thay hai giá trị khác nhau để kiểm tra dự đoán

Định hướng. Thay hai giá trị khác nhau vào biểu thức gốc; nếu cả hai lần đều cho cùng một số thì đó chính là hằng số không phụ thuộc đã tìm được ở Cách 1, Cách 2 — cách này chỉ dùng để kiểm chứng, không thay được cho phép chứng minh tổng quát.

a) Tại : . Tại : , khớp.
b) Tại : . Tại : , khớp.

Cả hai lần thử đều cho đúng , khớp với Cách 1 và Cách 2.

⭐ Cách nên dùng khi đi thi. Đi thi dùng Cách 1: quy mỗi tích về trước rồi mới trừ, không phải nhân phân phối cả một lượt dài như Cách 2. Cách 3 chỉ nên làm nhẩm để tự kiểm tra kết quả, không thay được lời giải chính vì đề yêu cầu chứng minh cho MỌI .
Đáp số. a) Biểu thức luôn bằng , không phụ thuộc ; b) biểu thức luôn bằng , không phụ thuộc .
Sai lầm thường gặp. Ở câu b), nhiều bạn quên nhân hệ số vào cả kết quả , viết nhầm (chỉ nhân vào ) thay vì , khiến kết quả cuối sai thành .
🚀 Mở rộng. Tổng quát câu a): với mọi hằng số , biểu thức luôn rút gọn về , không phụ thuộc — thay đúng ra .