🧮 代数

🪄乘法公式

完全平方与平方差两条公式——外加别把 (a+b)² 算成 a²+b² 的经典教训。

有人能把 35235^2 一口报出 1225,靠的不是心算神功,而是几条背熟的「乘法公式」:把 35 拆成 30+530 + 5,套公式三步出答案。今天就把最常用的两条请进家门。

最经典的坑

先做个实验:(3+4)2(3+4)^232+423^2 + 4^2 一样吗?前者是 72=497^2 = 49,后者只有 9+16=259 + 16 = 25——差了整整 24。把平方「分发给」括号里的每一项,是学展开括号时最顽固的误会。

老老实实按「每个都配每个」展开:

(a+b)2=(a+b)(a+b)=a2+ab+ba+b2=a2+2ab+b2(a+b)^2 = (a+b)(a+b) = a^2 + ab + ba + b^2 = a^2 + 2ab + b^2

中间那项 2ab2ab,正是 25 和 49 之间差距的来源(2×3×4=242 \times 3 \times 4 = 24)。把 bb 换成 b-b,就得到第二条:

(ab)2=a22ab+b2(a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2

比如 (x3)2=x26x+9(x-3)^2 = x^2 - 6x + 9,中间项带着负号,照样不许丢。

面积拼图看懂 2ab

公式不必死背。画一个边长 (a+b)(a+b) 的大正方形,横竖各切一刀,分成四块:两块正方形 a2a^2b2b^2,两块一样大的长方形 abab。四块面积相加 a2+ab+ab+b2a^2 + ab + ab + b^2,正是公式右边。

用数字试:a=3a = 3b=4b = 4,四块是 9、12、12、16,合计 49=7249 = 7^2。两个 12 就是 2ab2ab。在下面的方格盘上把宽和高都调成 7,数出 49 个小格,再想象那两刀——这套拼图对任何 aabb 都成立。

互动演示面积方格盘

面积 = 长 × 宽=5 × 4 = 20个单位方格

剪补出来的平方差

第三条公式更妙:(a+b)(ab)(a+b)(a-b)。展开是 a2+ababb2a^2 + ab - ab - b^2,中间两项正负抵消,剩下

(a+b)(ab)=a2b2(a+b)(a-b) = a^2 - b^2

从面积看:边长 aa 的正方形剪掉边长 bb 的角,剩下 a2b2a^2 - b^2 的 L 形;把竖条搬个家、拼到横条旁边,正好变成一个 (a+b)×(ab)(a+b) \times (a-b) 的长方形——剪一块补一块,面积没变。

它还是速算神器:42×38=(40+2)(402)=16004=159642 \times 38 = (40+2)(40-2) = 1600 - 4 = 1596

用公式,也验公式

展开 (2x+3)²

2x2x 看作 aa、3 看作 bb(2x)2+22x3+32=4x2+12x+9(2x)^2 + 2 \cdot 2x \cdot 3 + 3^2 = 4x^2 + 12x + 9。代 x=1x = 1 验算:左边 (2+3)2=25(2+3)^2 = 25,右边 4+12+9=254 + 12 + 9 = 25,一致。代入检验的手艺在代入求值练过,是公式党最硬的保险。

中间项去哪儿了

两个高频错误:(a+b)2a2+b2(a+b)^2 \neq a^2 + b^2(ab)2a2b2(a-b)^2 \neq a^2 - b^2——两个正确答案都带着中间项 ±2ab\pm 2ab。展开之前先问一句:中间项呢?

公式也能倒着走:看到 x2+6x+9x^2 + 6x + 9,认出它是 (x+3)2(x+3)^2——这就已经是因式分解的活了。

动手检验

随堂小测

  1. 1. (x + 4)² 展开是多少?

  2. 2. (x + 7)(x − 7) 展开是多少?

  3. 3. 用平方差口算 43 × 37,结果是?