Bài 1 · 2.13★Trang 26— Khai 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) (2x+1)(4x2−2x+1); b) (2x−1)(4x2+2x+1).
Kiến thức cần nhớ
Tổng hai lập phương: a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2).
Hiệu hai lập phương: a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2).
🧠 Phân tích tư duy
Mỗi tích đều gồm một nhân tử bậc nhất và một nhân tử bậc hai có dạng a2∓ab+b2, 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 a,b 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 −ab đi cùng ngoặc trước dấu + (tổng hai lập phương), còn ngoặc sau mang dấu +ab đi cùng ngoặc trước dấu − (hiệu hai lập phương), dễ nhầm lẫn nếu không viết rõ a,b.
1Nhận diện a, b rồi áp dụng trực tiếp hằng đẳng thức
Định hướng. Xác định a là hạng tử bậc nhất và b là hằng số trong nhân tử bậc nhất, kiểm tra nhân tử bậc hai có đúng dạng a2∓ab+b2 rồi viết thẳng kết quả theo hằng đẳng thức tổng hoặc hiệu hai lập phương.
a) a=2x,b=1: a2−ab+b2=4x2−2x+1 đúng như nhân tử thứ hai, ứng với tổng hai lập phương
(2x+1)(4x2−2x+1)=(2x)3+13=8x3+1
b) a=2x,b=1: a2+ab+b2=4x2+2x+1 đúng như nhân tử thứ hai, ứng với hiệu hai lập phương
(2x−1)(4x2+2x+1)=(2x)3−13=8x3−1
Vậy a) (2x+1)(4x2−2x+1)=8x3+1; b) (2x−1)(4x2+2x+1)=8x3−1.
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) (2x+1)(4x2−2x+1)=2x(4x2−2x+1)+1(4x2−2x+1)
=8x3−4x2+2x+4x2−2x+1
=8x3+1
b) (2x−1)(4x2+2x+1)=2x(4x2+2x+1)−1(4x2+2x+1)
=8x3+4x2+2x−4x2−2x−1
=8x3−1
Kết quả trùng Cách 1: a) 8x3+1; b) 8x3−1.
3Thay giá trị số cụ thể để kiểm tra lại kết quả khai triển
Định hướng. Thay cùng một giá trị của x 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 x=1: (2+1)(4−2+1)=3⋅3=9; và 8⋅13+1=9, khớp.
b) Tại x=1: (2−1)(4+2+1)=1⋅7=7; và 8⋅13−1=7, khớp.
Cả hai kết quả đều khớp, xác nhận a) 8x3+1 và b) 8x3−1 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) (2x+1)(4x2−2x+1)=8x3+1; b) (2x−1)(4x2+2x+1)=8x3−1.
Sai lầm thường gặp.Nhiều bạn nhớ nhầm dấu, viết (2x+1)(4x2−2x+1)=8x3−1 (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: (mx+n)(m2x2−mnx+n2)=(mx)3+n3, áp dụng được cho mọi cặp hệ số m,n chứ không riêng m=2,n=1 như bài này.
Bài 2 · 2.14★★Trang 26— Điền biểu thức còn thiếu trong hằng đẳng thức tổng, hiệu hai lập phương
Thay dấu ? bằng các biểu thức thích hợp. a) x3+125=(x+5)(x2−?+25); b) 8x3−27y3=(?−3y)(?+6xy+9y2).
Kiến thức cần nhớ
Tổng hai lập phương: a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2).
Hiệu hai lập phương: a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2).
Lấy căn bậc ba của hạng tử lập phương để xác định a, b: 3125=5, 38x3=2x, 327y3=3y.
🧠 Phân tích tư duy
Hai vế đều đã lộ sẵn a3 (hoặc b3) và b2 (hoặc a2) 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 a,b trước khi điền dấu ?. Câu a) chỉ thiếu một chỗ (hạng tử ab), còn câu b) thiếu hai chỗ cùng liên quan tới a nên phải xác định a trước rồi mới suy ra a2. Bẫy là ở câu b) dễ nhầm điền a vào cả hai chỗ trống mà không để ý chỗ trống thứ hai phải là bình phương của a chứ không phải chính a.
1Nhận diện a, b 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 a, b, rồi điền đúng hạng tử ab hoặc a, a2 vào chỗ trống theo đúng vị trí trong hằng đẳng thức.
a) x3=x3 và 25=52 nên a=x,b=5; theo a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2) thì chỗ trống là ab=5x
Vậy x3+125=(x+5)(x2−5x+25)
b) 8x3=(2x)3 và 27y3=(3y)3 nên a=2x,b=3y; theo a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2) thì hai chỗ trống lần lượt là a=2x và a2=4x2
Vậy 8x3−27y3=(2x−3y)(4x2+6xy+9y2)
Vậy dấu ? ở câu a) là 5x; hai dấu ? ở câu b) lần lượt là 2x và 4x2.
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 kx: (x+5)(x2−kx+25)=x3+(5−k)x2+(25−5k)x+125
So với vế trái x3+125 (hệ số x2 và x đều bằng 0): 5−k=0⇔k=5
Kiểm tra hệ số x: 25−5⋅5=0, khớp; vậy chỗ trống là 5x
b) Gọi chỗ trống thứ nhất là mx (bậc nhất) và chỗ trống thứ hai là (mx)2: (mx−3y)[(mx)2+6xy+9y2]=8x3−27y3 chỉ đúng khi (mx)3=8x3⇔m3=8⇔m=2
Khi đó chỗ trống thứ nhất là 2x, chỗ trống thứ hai là (2x)2=4x2
Đồng nhất hệ số cho cùng kết quả với Cách 1: 5x; và 2x, 4x2.
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) (x+5)(x2−5x+25)=x3−5x2+25x+5x2−25x+125=x3+125, khớp vế trái.
b) (2x−3y)(4x2+6xy+9y2)=8x3+12x2y+18xy2−12x2y−18xy2−27y3=8x3−27y3, 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 a,b 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) x3+125=(x+5)(x2−5x+25); b) 8x3−27y3=(2x−3y)(4x2+6xy+9y2).
Sai lầm thường gặp.Ở câu b), nhiều bạn điền cả hai chỗ trống cùng là 2x (nhầm chỗ trống thứ hai cũng là a thay vì a2), dẫn tới (2x−3y)(2x+6xy+9y2) không phải là một đa thức thuần nhất bậc hai và nhân ngược không ra 8x3−27y3.
🚀 Mở rộng.Có thể kiểm tra ngược quy tắc: trong a2∓ab+b2, hai hạng tử a2 và b2 luôn là bình phương của các căn bậc ba đã lấy, còn hạng tử ở giữa luôn là tích ab (không nhân đôi) — quy tắc này dùng được cho mọi bài điền khuyết dạng lập phương.
Bài 3 · 2.15★★★Trang 26— Tính a3±b3 khi biết a±b và ab bằng hằng đẳng thức
a) Cho a+b=4 và ab=3. Tính a3+b3. b) Cho a−b=4 và ab=5. Tính a3−b3.
Kiến thức cần nhớ
Lập phương của một tổng: (a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3, suy ra a3+b3=(a+b)3−3ab(a+b).
Lập phương của một hiệu: (a−b)3=a3−3a2b+3ab2−b3, suy ra a3−b3=(a−b)3+3ab(a−b).
Tổng hai lập phương: a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2); hiệu hai lập phương: a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2).
🧠 Phân tích tư duy
Đề chỉ cho tổng hoặc hiệu của a,b cùng với tích ab chứ không cho riêng từng số, đó là dấu hiệu phải dùng hằng đẳng thức lập phương của một tổng/hiệu để ghép a3+b3 hoặc a3−b3 về đúng những đại lượng đã biết, thay vì tìm a,b riêng lẻ trước. Câu a) và b) khác nhau ở dấu nối giữa a và b 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 (a−b)3, dễ đánh mất dấu trừ ở hạng tử 3ab(a−b).
1Dùng lập phương của một tổng/hiệu để tách a3±b3
Định hướng. Khai triển (a+b)3 hoặc (a−b)3 rồi tách riêng a3±b3, đưa về công thức chỉ còn chứa a+b (hoặc a−b) và ab — đúng những đại lượng đề đã cho.
a) (a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3=a3+b3+3ab(a+b)
a3+b3=(a+b)3−3ab(a+b)=43−3⋅3⋅4
=64−36
=28
b) (a−b)3=a3−3a2b+3ab2−b3=a3−b3−3ab(a−b)
a3−b3=(a−b)3+3ab(a−b)=43+3⋅5⋅4
=64+60
=124
Vậy a) a3+b3=28; b) a3−b3=124.
2Dùng tổng, hiệu hai lập phương và tính a2+b2 trước
Định hướng. Dùng hằng đẳng thức tổng/hiệu hai lập phương để tách thành tích của (a±b) với a2∓ab+b2; đại lượng a2+b2 trong đó lại tính được từ (a±b)2 và ab.
a) a2+b2=(a+b)2−2ab=42−2⋅3=16−6=10
a2−ab+b2=10−3=7
a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2)=4⋅7=28
b) a2+b2=(a−b)2+2ab=42+2⋅5=16+10=26
a2+ab+b2=26+5=31
a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2)=4⋅31=124
Kết quả trùng Cách 1: a) a3+b3=28; b) a3−b3=124.
3Tìm a, b cụ thể bằng tách nhân tử rồi thay ngược lại
Định hướng. Hai số a,b 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 a,b cụ thể tính trực tiếp a3±b3 để đối chiếu.
a) Từ a+b=4⇔b=4−a, thay vào ab=3: a(4−a)=3⇔a2−4a+3=0
⇔a2−a−3a+3=0⇔a(a−1)−3(a−1)=0⇔(a−1)(a−3)=0
⇔a=1 hoặc a=3, tương ứng b=3 hoặc b=1
Với {a;b}={1;3}: a3+b3=13+33=1+27=28
b) Từ a−b=4⇔a=b+4, thay vào ab=5: (b+4)b=5⇔b2+4b−5=0
⇔b2+5b−b−5=0⇔b(b+5)−(b+5)=0⇔(b+5)(b−1)=0
⇔b=−5 hoặc b=1, tương ứng a=−1 hoặc a=5
Với (a;b)=(5;1): a3−b3=125−1=124; với (a;b)=(−1;−5): a3−b3=−1−(−125)=124
Cả hai cặp nghiệm đều cho cùng kết quả với Cách 1, Cách 2: a) a3+b3=28; b) a3−b3=124.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1: chỉ hai dòng cộng/trừ 3ab(a±b) là ra ngay đáp số, không phải tính thêm a2+b2 như Cách 2 hay giải phương trình tìm a,b như Cách 3. Cách 3 hữu ích khi đề hỏi thêm giá trị cụ thể của a,b.
Đáp số.a) a3+b3=28; b) a3−b3=124.
Sai lầm thường gặp.Ở câu b), nhiều bạn dùng nhầm công thức của câu a) thành a3−b3=(a−b)3−3ab(a−b) (đánh mất một dấu trừ), tính ra 64−60=4 thay vì 124; đúng ra khai triển (a−b)3 cho a3−b3=(a−b)3+3ab(a−b) vì −b3 trong khai triển đã đổi dấu hai lần.
🚀 Mở rộng.Tổng quát: biết a±b=S và ab=P thì luôn tính được a3+b3=S3−3PS (dấu +) hoặc a3−b3=S3+3PS (dấu −) mà không cần tìm a,b riêng lẻ, áp dụng được cho mọi cặp S,P.
Bài 4 · 2.16★★★Trang 26— Chứng 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 x: a) (2x+3)(4x2−6x+9)−(2x−3)(4x2+6x+9); b) (2x−1)(4x2+2x+1)−8(x+2)(x2−2x+4).
Kiến thức cần nhớ
Tổng hai lập phương: a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2).
Hiệu hai lập phương: a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2).
Biểu thức không phụ thuộc biến x khi rút gọn xong chỉ còn lại một hằng số, không còn hạng tử chứa x.
🧠 Phân tích tư duy
Mỗi tích trong biểu thức đều mang đúng dạng (a±b)(a2∓ab+b2), dấu hiệu của tổng hoặc hiệu hai lập phương, nên hướng thông minh là đưa từng tích về a3±b3 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 x (ở đây là 8x3) sẽ tự triệt tiêu, để lại đúng một hằng số — đó chính là điều cần chứng minh. Bẫy của câu b) là hệ số 8 đứng trước tích thứ hai phải nhân vào cả kết quả x3+23 chứ không chỉ nhân vào một nhân tử.
1Nhận diện mỗi tích rồi quy trực tiếp về a3±b3
Định hướng. Nhận ra mỗi tích đúng dạng tổng hoặc hiệu hai lập phương, quy mỗi tích về a3±b3 rồi mới trừ hai kết quả — các hạng tử chứa x sẽ tự triệt tiêu.
a) a=2x,b=3: (2x+3)(4x2−6x+9)=(2x)3+33=8x3+27
(2x−3)(4x2+6x+9)=(2x)3−33=8x3−27
Biểu thức =(8x3+27)−(8x3−27)=8x3+27−8x3+27=54
b) a=2x,b=1: (2x−1)(4x2+2x+1)=(2x)3−13=8x3−1
a=x,b=2: (x+2)(x2−2x+4)=x3+23=x3+8, nhân với 8: 8(x3+8)=8x3+64
Biểu thức =(8x3−1)−(8x3+64)=8x3−1−8x3−64=−65
Vậy a) biểu thức luôn bằng 54; b) biểu thức luôn bằng −65 — cả hai đều không phụ thuộc x.
2Nhân phân phối toàn bộ rồi thu gọn
Định hướng. Nhân phân phối toàn bộ từng tích thành đa thức đầy đủ theo x, rồi thu gọn các hạng tử đồng dạng để thấy hạng tử chứa x triệt tiêu hết.
a) (2x+3)(4x2−6x+9)=8x3−12x2+18x+12x2−18x+27=8x3+27
Kết quả trùng Cách 1: a) 54; b) −65, xác nhận cả hai biểu thức không phụ thuộc x.
3Thay hai giá trị x khác nhau để kiểm tra dự đoán
Định hướng. Thay hai giá trị x khác nhau vào biểu thức gốc; nếu cả hai lần đều cho cùng một số thì đó chính là hằng số không phụ thuộc x 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 x=0: (3)(9)−(−3)(9)=27+27=54. Tại x=1: (5)(7)−(−1)(19)=35+19=54, khớp.
b) Tại x=0: (−1)(1)−8(2)(4)=−1−64=−65. Tại x=1: (1)(7)−8(3)(3)=7−72=−65, khớp.
Cả hai lần thử đều cho đúng 54 và −65, khớp với Cách 1 và Cách 2.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1: quy mỗi tích về a3±b3 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 x.
Đáp số.a) Biểu thức luôn bằng 54, không phụ thuộc x; b) biểu thức luôn bằng −65, không phụ thuộc x.
Sai lầm thường gặp.Ở câu b), nhiều bạn quên nhân hệ số 8 vào cả kết quả x3+8, viết nhầm 8(x+2)(x2−2x+4)=8x3+8 (chỉ nhân vào x3) thay vì 8x3+64, khiến kết quả cuối sai thành 8x3−1−8x3−8=−9.
🚀 Mở rộng.Tổng quát câu a): với mọi hằng số k, biểu thức (2x+k)(4x2−2kx+k2)−(2x−k)(4x2+2kx+k2) luôn rút gọn về 2k3, không phụ thuộc x — thay k=3 đúng ra 54=2⋅27.