Chương II. Hằng đẳng thức đáng nhớ và ứng dụng
SGK Toán 8 — Kết nối tri thức, tập 1 · 9 bài tập, mỗi câu ít nhất 2 cách giải.
Bài 1 · HĐ1★Trang 37— Nhân đa thức để tìm hằng đẳng thức tổng hai lập phương
HĐ1 (trang 37). Với hai số a, b bất kì, thực hiện phép tính (a+b)⋅(a2−ab+b2). Từ đó rút ra liên hệ giữa a3+b3 và (a+b)(a2−ab+b2).
Kiến thức cần nhớ- Muốn nhân đa thức với đa thức, ta nhân mỗi hạng tử của đa thức này với từng hạng tử của đa thức kia rồi cộng các tích.
- Các hạng tử đồng dạng như a2b và −a2b triệt tiêu nhau khi cộng.
1Cách 1. Nhân trực tiếp (a+b)⋅(a2−ab+b2).
Định hướng. Nhân từng hạng tử của (a+b) với từng hạng tử của (a2−ab+b2) rồi thu gọn các hạng tử đồng dạng để tìm liên hệ giữa hai vế.
(a+b)(a2−ab+b2)=a⋅a2+a⋅(−ab)+a⋅b2+b⋅a2+b⋅(−ab)+b⋅b2
=a3−a2b+ab2+a2b−ab2+b3
=a3+b3.
Vậy (a+b)(a2−ab+b2)=a3+b3, hay a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2).
2Cách 2. Thay số kiểm tra chéo.
Định hướng. Thay giá trị cụ thể của a,b vào cả hai vế để kiểm tra kết quả tổng quát ở Cách 1.
Với a=2,b=1: a3+b3=8+1=9.
(a+b)(a2−ab+b2)=3⋅(4−2+1)=3⋅3=9.
Vậy kết quả thay số khớp với a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2), xác nhận Cách 1 đúng.
Nhận xét. Thay số chỉ kiểm tra được một trường hợp riêng, kết quả đúng với mọi a,b vẫn dựa vào phép nhân trực tiếp ở Cách 1.
Đáp số. a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2)
Sai lầm thường gặp. Nhầm dấu khi nhân a⋅(−ab) hoặc b⋅(−ab), dẫn tới sai hạng tử −a2b hoặc ab2 nên không triệt tiêu đúng khi cộng.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 37
Bài 2 · Luyện tập 1★★Trang 38— Viết đa thức dưới dạng tích và rút gọn biểu thức dùng hằng đẳng thức tổng hai lập phương
Luyện tập 1 (trang 38). 1. Viết x3+27 dưới dạng tích. 2. Rút gọn biểu thức x3+8y3−(x+2y)(x2−2xy+4y2).
Kiến thức cần nhớ- A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2) với A,B là hai biểu thức tuỳ ý.
- Đưa biểu thức về đúng dạng tổng hai lập phương trước khi áp dụng công thức.
1Cách 1. Áp dụng trực tiếp hằng đẳng thức tổng hai lập phương.
Định hướng. Viết mỗi số hạng về dạng lập phương A3,B3 rồi thay vào công thức A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2).
1) x3+27=x3+33=(x+3)(x2−3x+9).
2) x3+8y3=x3+(2y)3=(x+2y)(x2−2xy+4y2).
x3+8y3−(x+2y)(x2−2xy+4y2)=(x+2y)(x2−2xy+4y2)−(x+2y)(x2−2xy+4y2)=0.
Vậy 1) x3+27=(x+3)(x2−3x+9); 2) x3+8y3−(x+2y)(x2−2xy+4y2)=0.
2Cách 2. Thay số kiểm tra chéo.
Định hướng. Thay giá trị cụ thể của x,y vào biểu thức gốc và kết quả đã rút gọn để đối chiếu.
1) Với x=1: x3+27=28; (x+3)(x2−3x+9)=4⋅7=28.
2) Với x=1,y=1: x3+8y3=9; (x+2y)(x2−2xy+4y2)=3⋅3=9; hiệu bằng 0.
Vậy cả hai kết quả ở Cách 1 đều được xác nhận đúng.
Đáp số. 1) (x+3)(x2−3x+9); 2) 0.
Sai lầm thường gặp. Không nhận ra 8y3=(2y)3 nên không áp dụng được hằng đẳng thức, dẫn tới rút gọn sai biểu thức 2.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 38
Bài 3 · HĐ2★Trang 38— Suy ra hằng đẳng thức hiệu hai lập phương từ hằng đẳng thức tổng hai lập phương
HĐ2 (trang 38). Với hai số a, b bất kì, viết a3−b3=a3+(−b)3 và sử dụng hằng đẳng thức tổng hai lập phương để tính a3+(−b)3. Từ đó rút ra liên hệ giữa a3−b3 và (a−b)(a2+ab+b2).
Kiến thức cần nhớ- A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2) (đã có ở HĐ1).
- Có thể viết a3−b3=a3+(−b)3 để đưa phép tính về dạng tổng hai lập phương.
1Cách 1. Đưa về tổng hai lập phương với B là −b.
Định hướng. Viết a3−b3=a3+(−b)3 rồi thay B=−b vào hằng đẳng thức tổng hai lập phương đã biết ở HĐ1.
a3−b3=a3+(−b)3=[a+(−b)][a2−a⋅(−b)+(−b)2]
=(a−b)(a2+ab+b2).
Vậy a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2).
2Cách 2. Nhân trực tiếp (a−b)(a2+ab+b2) rồi thu gọn.
Định hướng. Khai triển trực tiếp tích (a−b)(a2+ab+b2) bằng cách nhân phân phối, không qua bước đổi dấu.
(a−b)(a2+ab+b2)=a⋅a2+a⋅ab+a⋅b2−b⋅a2−b⋅ab−b⋅b2
=a3+a2b+ab2−a2b−ab2−b3
=a3−b3.
Vậy nhân trực tiếp cũng cho cùng kết quả (a−b)(a2+ab+b2)=a3−b3, khớp với Cách 1.
Đáp số. a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2)
Sai lầm thường gặp. Quên đổi dấu khi thay B=−b vào hạng tử −AB=−a⋅(−b)=ab, dẫn tới viết nhầm thành −ab trong kết quả.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 38
Bài 4 · Luyện tập 2★★Trang 39— Viết đa thức dưới dạng tích và rút gọn biểu thức dùng hằng đẳng thức hiệu hai lập phương
Luyện tập 2 (trang 39). 1. Viết đa thức x3−8 dưới dạng tích. 2. Rút gọn biểu thức (3x−2y)(9x2+6xy+4y2)+8y3.
Kiến thức cần nhớ- A3−B3=(A−B)(A2+AB+B2).
- Nhận ra (3x−2y)(9x2+6xy+4y2) đúng dạng khai triển của 27x3−8y3.
1Cách 1. Áp dụng trực tiếp hằng đẳng thức hiệu hai lập phương.
Định hướng. Viết x3−8 về dạng A3−B3; nhận dạng biểu thức thứ hai theo công thức hiệu hai lập phương với A=3x,B=2y rồi cộng 8y3.
1) x3−8=x3−23=(x−2)(x2+2x+4).
2) (3x−2y)(9x2+6xy+4y2)=(3x)3−(2y)3=27x3−8y3.
(3x−2y)(9x2+6xy+4y2)+8y3=(27x3−8y3)+8y3=27x3.
Vậy 1) x3−8=(x−2)(x2+2x+4); 2) (3x−2y)(9x2+6xy+4y2)+8y3=27x3.
2Cách 2. Thay số kiểm tra chéo.
Định hướng. Thay giá trị cụ thể của x,y vào biểu thức gốc và kết quả đã rút gọn để đối chiếu.
1) Với x=1: x3−8=−7; (x−2)(x2+2x+4)=(−1)⋅7=−7.
2) Với x=1,y=1: (3−2)(9+6+4)+8=19+8=27; 27x3=27.
Vậy cả hai kết quả ở Cách 1 đều được xác nhận đúng.
Đáp số. 1) (x−2)(x2+2x+4); 2) 27x3.
Sai lầm thường gặp. Không nhận ra (3x−2y)(9x2+6xy+4y2)=27x3−8y3 nên cộng nhầm 8y3 vào biểu thức chưa rút gọn, dẫn đến kết quả sai.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 39
Bài 5 · Vận dụng★★★Trang 39— Vận dụng hằng đẳng thức tổng hai lập phương cho biểu thức bậc sáu
Vận dụng (trang 39). Giải quyết tình huống mở đầu: Viết đa thức x6+y6 dưới dạng tích.
Kiến thức cần nhớ- A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2).
- Có thể viết x6=(x2)3 và y6=(y2)3 để đưa về dạng tổng hai lập phương.
1Cách 1. Đưa về tổng hai lập phương với A=x2,B=y2.
Định hướng. Nhận ra x6 và y6 đều là luỹ thừa bậc ba của x2 và y2, rồi áp dụng công thức tổng hai lập phương.
x6+y6=(x2)3+(y2)3
=(x2+y2)[(x2)2−x2⋅y2+(y2)2]
=(x2+y2)(x4−x2y2+y4).
Vậy x6+y6=(x2+y2)(x4−x2y2+y4).
2Cách 2. Thay số kiểm tra chéo.
Định hướng. Thay giá trị cụ thể của x,y vào biểu thức gốc và kết quả đã phân tích để đối chiếu.
Với x=1,y=1: x6+y6=2; (x2+y2)(x4−x2y2+y4)=2⋅1=2.
Với x=2,y=1: x6+y6=64+1=65; (x2+y2)(x4−x2y2+y4)=5⋅(16−4+1)=5⋅13=65.
Vậy kết quả thay số khớp với x6+y6=(x2+y2)(x4−x2y2+y4), xác nhận Cách 1 đúng.
Nhận xét. Đây chính là cách bạn Tròn viết được đa thức x6+y6 dưới dạng tích trong tình huống mở đầu, bằng cách coi đó là tổng hai lập phương của x2 và y2.
Đáp số. x6+y6=(x2+y2)(x4−x2y2+y4)
Sai lầm thường gặp. Nhầm x6+y6 với bình phương của x3+y3 nên áp dụng sai hằng đẳng thức bình phương của một tổng thay vì tổng hai lập phương của x2,y2.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 39
Bài 6 · Bài 2.12★★Trang 39— Nhận dạng tích đưa về tổng hoặc hiệu hai lập phương
Bài 2.12 (trang 39). Viết các biểu thức sau dưới dạng tổng hay hiệu hai lập phương: a) (x+4)(x2−4x+16); b) (4x2+2xy+y2)(2x−y).
Kiến thức cần nhớ- A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2) và A3−B3=(A−B)(A2+AB+B2).
- So sánh từng thừa số với dạng (A+B) hoặc (A−B) và A2∓AB+B2 để xác định A,B.
1Cách 1. Nhận dạng theo hằng đẳng thức tổng quát.
Định hướng. Xác định A,B từ thừa số bậc nhất rồi kiểm tra thừa số bậc hai đúng dạng A2−AB+B2 (dấu trừ, ứng với tổng hai lập phương) hay A2+AB+B2 (dấu cộng, ứng với hiệu hai lập phương).
a) (x+4) có dạng A+B với A=x,B=4; x2−4x+16 đúng dạng A2−AB+B2.
(x+4)(x2−4x+16)=x3+43=x3+64.
b) (2x−y) có dạng A−B với A=2x,B=y; 4x2+2xy+y2 đúng dạng A2+AB+B2.
(4x2+2xy+y2)(2x−y)=(2x)3−y3=8x3−y3.
Vậy a) (x+4)(x2−4x+16)=x3+64; b) (4x2+2xy+y2)(2x−y)=8x3−y3.
2Cách 2. Thay số kiểm tra chéo.
Định hướng. Thay giá trị cụ thể vào tích ban đầu và kết quả đã viết dưới dạng tổng, hiệu hai lập phương.
a) Với x=1: (1+4)(1−4+16)=5⋅13=65; x3+64=1+64=65.
b) Với x=1,y=1: (4+2+1)(2−1)=7⋅1=7; 8x3−y3=8−1=7.
Vậy cả hai kết quả ở Cách 1 đều được xác nhận đúng.
Đáp số. a) x3+64; b) 8x3−y3.
Sai lầm thường gặp. Nhầm dấu ở giữa thừa số bậc hai: cho rằng x2−4x+16 (dấu trừ) ứng với hiệu hai lập phương, trong khi dấu trừ ở giữa lại tương ứng với tổng hai lập phương.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 39
Bài 7 · Bài 2.13★★Trang 39— Điền biểu thức thích hợp vào chỗ trống theo hằng đẳng thức tổng, hiệu hai lập phương
Bài 2.13 (trang 39). Thay ? bằng biểu thức thích hợp. a) x3+512=(x+8)(x2−?+64); b) 27x3−8y3=(?−2y)(?+6xy+4y2).
Kiến thức cần nhớ- A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2) và A3−B3=(A−B)(A2+AB+B2).
- Từ hạng tử đầu và hạng tử cuối của biểu thức ban đầu suy ra A và B, rồi tính đúng hạng tử còn thiếu trong thừa số bậc hai.
1Cách 1. Xác định A,B rồi tính đúng hạng tử còn thiếu.
Định hướng. Nhận ra 512=83 và 27x3−8y3 có A=3x,B=2y, sau đó tính hạng tử AB hoặc A2 tương ứng để điền vào chỗ trống.
a) x3+512=x3+83=(x+8)(x2−8x+64) nên ô trống là 8x.
b) 27x3−8y3=(3x)3−(2y)3=(3x−2y)[(3x)2+3x⋅2y+(2y)2]=(3x−2y)(9x2+6xy+4y2) nên hai ô trống lần lượt là 3x và 9x2.
Vậy a) x3+512=(x+8)(x2−8x+64); b) 27x3−8y3=(3x−2y)(9x2+6xy+4y2).
2Cách 2. Khai triển ngược để kiểm chứng.
Định hướng. Nhân lại hai thừa số vừa điền đầy đủ rồi đối chiếu với đa thức ban đầu.
a) (x+8)(x2−8x+64)=x3−8x2+64x+8x2−64x+512=x3+512, đúng khớp với đề.
b) (3x−2y)(9x2+6xy+4y2)=27x3+18x2y+12xy2−18x2y−12xy2−8y3=27x3−8y3, đúng khớp với đề.
Vậy cả hai kết quả ở Cách 1 đều được khai triển ngược xác nhận đúng.
Đáp số. a) ô trống là 8x; b) hai ô trống lần lượt là 3x và 9x2.
Sai lầm thường gặp. Lấy nhầm ô trống ở câu a là 8 thay vì 8x, do quên hạng tử AB luôn chứa cả biến x lẫn hằng số 8.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 39
Bài 8 · Bài 2.14★Trang 39— Viết đa thức dưới dạng tích dùng hằng đẳng thức tổng, hiệu hai lập phương
Bài 2.14 (trang 39). Viết các đa thức sau dưới dạng tích: a) 27x3+y3; b) x3−8y3.
Kiến thức cần nhớ- A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2) và A3−B3=(A−B)(A2+AB+B2).
1Cách 1. Áp dụng trực tiếp hằng đẳng thức.
Định hướng. Viết mỗi hạng tử về dạng lập phương rồi thay vào công thức tổng hoặc hiệu hai lập phương tương ứng.
a) 27x3+y3=(3x)3+y3=(3x+y)(9x2−3xy+y2).
b) x3−8y3=x3−(2y)3=(x−2y)(x2+2xy+4y2).
Vậy a) 27x3+y3=(3x+y)(9x2−3xy+y2); b) x3−8y3=(x−2y)(x2+2xy+4y2).
2Cách 2. Thay số kiểm tra chéo.
Định hướng. Thay giá trị cụ thể vào đa thức ban đầu và kết quả đã viết dưới dạng tích.
a) Với x=1,y=1: 27+1=28; (3+1)(9−3+1)=4⋅7=28.
b) Với x=1,y=1: 1−8=−7; (1−2)(1+2+4)=(−1)⋅7=−7.
Vậy cả hai kết quả ở Cách 1 đều được xác nhận đúng.
Đáp số. a) (3x+y)(9x2−3xy+y2); b) (x−2y)(x2+2xy+4y2).
Sai lầm thường gặp. Quên bình phương hệ số 3 hoặc 2 khi tính A2, viết nhầm 9x2 thành 3x2 hoặc 4y2 thành 2y2.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 39
Bài 9 · Bài 2.15★★Trang 39— Rút gọn tổng hai tích dùng hằng đẳng thức tổng, hiệu hai lập phương
Bài 2.15 (trang 39). Rút gọn biểu thức sau: (x−2y)(x2+2xy+4y2)+(x+2y)(x2−2xy+4y2).
Kiến thức cần nhớ- A3+B3=(A+B)(A2−AB+B2) và A3−B3=(A−B)(A2+AB+B2).
- Nhận ra mỗi tích trong tổng đúng bằng khai triển ngược của hằng đẳng thức tổng hoặc hiệu hai lập phương.
1Cách 1. Nhận dạng từng tích theo hằng đẳng thức rồi cộng.
Định hướng. Nhận ra thừa số thứ nhất đúng dạng (A−B) hoặc (A+B) với A=x,B=2y, thừa số thứ hai đúng dạng A2+AB+B2 hoặc A2−AB+B2 tương ứng, rồi áp dụng hằng đẳng thức hiệu và tổng hai lập phương.
(x−2y)(x2+2xy+4y2)=x3−(2y)3=x3−8y3.
(x+2y)(x2−2xy+4y2)=x3+(2y)3=x3+8y3.
(x−2y)(x2+2xy+4y2)+(x+2y)(x2−2xy+4y2)=(x3−8y3)+(x3+8y3)=2x3.
Vậy (x−2y)(x2+2xy+4y2)+(x+2y)(x2−2xy+4y2)=2x3.
2Cách 2. Thay số kiểm tra chéo.
Định hướng. Thay giá trị cụ thể của x,y vào biểu thức ban đầu và kết quả đã rút gọn để đối chiếu.
Với x=1,y=1: (1−2)(1+2+4)+(1+2)(1−2+4)=(−1)⋅7+3⋅3=−7+9=2; 2x3=2.
Vậy kết quả thay số khớp với 2x3, xác nhận Cách 1 đúng.
Đáp số. 2x3
Sai lầm thường gặp. Nhầm thừa số thứ nhất (x−2y)(x2+2xy+4y2) là tổng hai lập phương thay vì hiệu, dẫn tới cộng sai dấu và không triệt tiêu đúng các hạng tử chứa y3.
Nguồn: SGK Toán 8 — KNTT, tập 1, trang 39