Với tóm tắt lý thuyết Toán lớp 8 Chương 2: Hằng đẳng thức đáng nhớ và ứng dụng sách Kết nối tri thức hay, chi tiết cùng với bài tập tự luyện chọn lọc giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Toán lớp 8.

Lý thuyết Toán lớp 8 Chương 2: Hằng đẳng thức đáng nhớ và ứng dụng

A. Lý thuyết Chương 2: Hằng đẳng thức đáng nhớ và ứng dụng

1. Hằng đẳng thức

Hằng đẳng thức là đẳng thức mà hai vế luôn cùng nhận một giá trị khi thay các chữ trong đẳng thức bằng các số tùy ý.

1.1. Hiệu hai bình phương

Với A, B là hai biểu thức tùy ý, ta có:

A² – B² = (A – B)(A + B).

1.2. Bình phương của một tổng

Với A, B là hai biểu thức tùy ý, ta cũng có:

(A + B)² = A² + 2AB + B².

1.3. Bình phương của một hiệu

Với A, B là hai biểu thức tùy ý, ta có:

(A – B)² = A² – 2AB + B².

1.4. Lập phương của một tổng

Với A, B là hai biểu thức bất kì, ta có:

(A + B)³ = A³ + 3A²B + 3AB² + B³.

1.5. Lập phương của một hiệu

Với A, B là hai biểu thức bất kì, ta có:

(A – B)³ = A³ – 3A²B + 3AB² – B³.

1.6. Tổng hai lập phương

Với A, B là hai biểu thức bất kì, ta có:

A³ + B³ = (A + B)(A² – AB + B²).

1.7. Hiệu hai lập phương

Với A, B là hai biểu thức bất kì, ta có:

A³ – B³ = (A – B)(A² + AB + B²).

CHÚ Ý: Các hằng đẳng thức vừa học được sử dụng thường xuyên trong các biến đổi đại số nên ta gọi chúng là các hằng đẳng thức đáng nhớ.

BẢY HẰNG ĐẲNG THỨC ĐÁNG NHỚ

2. Phân tích đa thức thành nhân tử

Phân tích đa thức thành nhân tử (hay thừa số) là biến đổi đa thức đó thành một tích của những đa thức.

2.1. Phân tích đa thức thành nhân tử bằng cách đặt nhân tử chung

Phương pháp đặt nhân tử chung:

+ Khi tất cả các số hạng của đa thức có một thừa số chung, ta đặt thừa số chung đó ra ngoài dấu ngoặc () để làm nhân tử chung.

+ Các số hạng bên trong dấu () có được bằng cách lấy số hạng của đa thức chia cho nhân tử chung.

Chú ý: Nhiều khi để làm xuất hiện nhân tử chung ta cần đổi dấu các hạng tử.

2.2. Phân tích đa thức thành nhân tử bằng cách sử dụng hằng đẳng thức

+ Dùng các hằng đẳng thức đáng nhớ để phân tích đa thức thành nhân tử.

+ Cần vận dụng linh hoạt các hằng đẳng thức để phù hợp với các nhân tử.

2.3. Phân tích đa thức thành nhân tử bằng cách nhóm các hạng tử

Phương pháp nhóm hạng tử:

+ Ta vận dụng phương pháp nhóm hạng tử khi không thể phân tích đa thức thành nhân tử bằng phương pháp đặt nhân tử chung hay bằng phương pháp dùng hằng đẳng thức.

+ Ta nhận xét để tìm cách nhóm hạng tử một cách thích hợp (có thể giao hoán và kết hợp các hạng tử để nhóm) sao cho sau khi nhóm, từng nhóm đa thức có thể phân tích được thành nhân tử bằng phương pháp đặt nhân tử chung, bằng phương pháp dùng hằng đẳng thức. Khi đó đa thức mới phải xuất hiện nhân tử chung.

+ Ta áp dụng phương pháp đặt thành nhân tử chung để phân tích đa thức đã cho thành nhân tử.

Chú ý:

+ Đối với một đa thức có thể có nhiều cách nhóm những hạng tử thích hợp.

+ Khi phân tích đa thức thành nhân tử ta phải phân tích đến cuối cùng (không còn phân tích được nữa).

+ Dù phân tích bằng cách nào thì kết quả cũng là duy nhất.

+ Khi nhóm các hạng tử, phải chú ý đến dấu của đa thức.

B. Bài tập tự luyện

Bài 1. Những đẳng thức nào sau đây là hằng đẳng thức?

a) 2x + 1 = x + 5;                                       

b) x(x + 1) =x² + x;

c) 4a(a – 1) = 4a² – 4a;                               

d) 2a + b = 2b + a.

Hướng dẫn giải

a) Đẳng thức 2x + 1 = x + 5 không là hằng đẳng thức vì khi ta thay x = 2 thì hai vế của đẳng thức không bằng nhau.

b) Đẳng thức x(x + 1) =x² + x là hằng đẳng thức.

c) Đẳng thức 4a(a – 1) = 4a² – 4a là hằng đẳng thức.

d) Đẳng thức 2a + b = 2b + a không là hằng đẳng thức vì khi ta thay a = 1, b = 5 thì hai vế của đẳng thức không bằng nhau.

Bài 2. Thay dấu ? bằng biểu thức thích hợp.

a) (2x – y)(2x + y) = ? – y²;

b) (x + 5y)(x – 5y) = x² – ? y²;

c) x² + ? xy + 4y² = (x + 2y)²;

d) (? + 3)² = 4x² + ? + 9.

Hướng dẫn giải

a) (2x – y )( 2x + y) = (2x)² – y² = 4x² – y²;

b) (x + 5y)(x – 5y) = x² – (5y)² = x² – 25y²;

c) x² + 4xy + 4y² = x² + 2 . x . 2y + (2y)² = (x + 2y)²;

d) (2x + 3)² = (2x)² + 2 . 2x . 3 + 3² = 4x² + 12x + 9.

Bài 3. Rút gọn biểu thức sau:

a) (2x – 1)² – (2x + 1)²;                              

b) (3x + 2y)² + (2x – 3y)².

Hướng dẫn giải

a) (2x – 1)² – (2x + 1)²

= [(2x – 1) – (2x + 1)][(2x – 1) + (2x + 1)]

= –2.4x

= –8x.

b) (3x + 2y)² + (2x – 3y)²

= (3x)² + 2.3x.2y + (2y)² + (2x)² – 2.2x.3y + (3y)²

= 9x² + 12xy + 4y² + 4x² –12xy + 9y²

= 13x² + 13y².

Bài 4. Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên ta có:

(n + 2)² – n² chia hết cho 4.

Hướng dẫn giải

Ta có: (n + 2)² – n² = n² + 4n + 4 – n² = 4n + 4 = 4(n + 1)

Vì 4 ⁝ 4 suy ra 4(n + 1) ⁝ 4 với mọi số tự nhiên n.

Vậy (n + 2)² – n² chia hết cho 4 với mọi số tự nhiên n.

Bài 5. Khai triển:

a) (x + y²)³;                                                 

b)(${\left(x-\frac{1}{2}\mathrm{y)}\right)}^3.$

Hướng dẫn giải

a) (x + y²)³ = x³ + 3x²y² + 3xy⁴ + y⁶;

b) 

Bài 6. Viết các biểu thức sau dưới dạng lập phương của một tổng hoặc một hiệu.

a) 125 + 150x + 60x² + 8x³;

b) 64x³ – 48x² + 12x – 1.

Hướng dẫn giải

a) 125 + 150x + 60x² + 8x³ = 5³ + 3.2x.5² + 3.(2x)².5 + (2x)³ = (5 + 2x)³

b) 64x³ – 48x² + 12x – 1 = (4x)³ – 3.(4x)².1 + 3.4x.(–1)² – (1)³ = (4x – 1)³.

Bài 7. Tính nhanh giá trị biểu thức:

a) 125 + 75x + 15x² + x³ tại x = 5;

b) x³ – 9x² + 27x – 27 tại x = 7.

Hướng dẫn giải

a) 125 + 75x + 15x² + x³ = (5 + x)³

Thay x = 5, ta được (5 + 5)³ = 10³ = 1000.

b) x³ – 9x² + 27x – 27 = (x – 3)³

Thay x = 7, ta được (7 – 3)³ = 4³ = 64.

Bài 8. Rút gọn các biểu thức sau:

a) (x – y)³ + (x + y)³;                                  

b) (3x + 4)³ + (3x – 4)³.

Hướng dẫn giải

a) (x – y)³ + (x + y)³

= x³ – 3x²y + 3xy² – y³ + x³ + 3x²y + 3xy² + y³

= 2x³ + 6xy²;

b) (3x + 4)³ + (3x – 4)³

= 27x³ + 108x² + 144x + 64 + 27x³ – 108x² + 144x – 64

= 54x³ + 288x.

Bài 9. Viết các biểu thức sau dưới dạng tổng hay hiệu hai lập phương:

a) (2x + 3y)(4x² – 6xy + 9y²);                              

b) (5 – x)(25 + 5x + x²).

Hướng dẫn giải

a) (2x + 3y)(4x² – 6xy + 9y²)

= (2x)³ + (3y)³

= 8x³ + 27y³;                                    

b) (5 – x)(25 + 5x + x²)

= 5³ – x³.

Bài 10. Thay ? bằng biểu thức thích hợp.

a) 27x³ + 343 = (3x + 7)(9x² – ? + 49);

b) 729 – 8x³ = (? + 18x + 4x²)(? – 2x).

Hướng dẫn giải

a) 27x³ + 343 = (3x + 7)(9x² – 21x + 49);

b) 729 – 8x³ = (81 + 18x + 4x²)(9 – 2x).

Bài 11. Rút gọn biểu thức sau:

(2x – 5)(4x² + 10x + 25) + (2x + 5)(4x² – 10x + 25).

Hướng dẫn giải

(2x – 5)(4x² + 10x + 25) + (2x + 5)(4x² – 10x + 25)

= 8x³ – 125 + 8x³ + 125

= 16x³.

Bài 12. Phân tích các đa thức sau thành nhân tử:

a) 3x² + xy;                                                

b) 4x³ – x;

c) x² – 16 + xy – 4y;                                  

d) 8x⁴ – x.

Hướng dẫn giải

a) 3x² + xy = x(3x + y); 

b) 4x³ – x = x(4x² – 1) = x[(2x)² – 1²] = x(2x – 1)(2x + 1);

c) x² – 16 + xy – 4y = (x² – 16) + (xy – 4y)

                             = (x – 4)(x + 4) + y(x – 4)

                             = (x – 4)(x + 4 + y);

d) 8x⁴ – x = x(8x³ – 1) = x[(2x)³ – 1³]

                = x(2x – 1)(4x² + 2x + 1).

Bài 13. Tìm x, biết:

a) 2x² + 2x = 0;                                          

b) 3x³ – 3x = 0.

Hướng dẫn giải

a) Ta có: 2x² + 2x = 2x(x + 1)

Khi đó, 2x² + 2x = 0 thì 2x(x + 1) = 0.

TH1: 2x = 0, suy ra x = 0.

TH2: x + 1 = 0, suy ra x = – 1.

Vậy x = 0 hoặc x = – 1.

b) Ta có: 3x³ – 3x = 3x(x² – 1) = 3x(x – 1)(x + 1).

Khi đó 3x³ – 3x = 0 thì 3x(x + 1)(x – 1) = 0.

TH1: 3x = 0, suy ra x = 0.

TH2: x + 1 = 0, suy ra x = – 1.

TH3: x – 1 = 0, suy ra x = 1.

Vậy x = 0 hoặc x = – 1 hoặc x = 1.

Bài 14. Một khu vườn hình vuông có độ dài cạnh bằng 2x (mét). Người ta làm đường đi xung quanh khu vườn, có độ rộng như nhau và bằng y (mét).

a) Viết biểu thức tính diện tích S của đường đi bao quanh mảnh vườn theo x và y.

b) Phân tích S thành nhân tử rồi tính S khi x = 102 m, y = 4 m.

Hướng dẫn giải

a) Diện tích khu vườn hình vuông là: (2x)² (m²).

Vì làm đường đi bao quanh khu vườn, mỗi bên có độ rộng y mét nên phần vườn không chứa đường đi là một hình vuông có cạnh là 2x – 2y (m).

Diện tích khu vườn hình vuông sau khi làm đường đi là: (2x – 2y)² (m²).

Diện tích đường đi bao quanh khu vườn là: S = (2x)² – (2x – 2y)² (m²).

b) Ta có:

S = (2x)² – (2x – 2y)²

= [2x – (2x – 2y)][2x + (2x – 2y)]

= (2x – 2x + 2y)(2x + 2x – 2y)

= 2y(4x – 2y)

= 4y(2x – y).

Thay x = 102 m, y = 4 m vào S ta được:

S = 4.4.(2.102 – 4) = 16.200 = 3 200 m².

Lý thuyết Bài 6: Hiệu hai bình phương. Bình phương của một tổng hay một hiệu

Xem chi tiết

Lý thuyết Bài 7: Lập phương của một tổng. Lập phương của một hiệu

Xem chi tiết

Lý thuyết Bài 8: Tổng và hiệu hai lập phương

Xem chi tiết

Lý thuyết Bài 9: Phân tích đa thức thành nhân tử

Xem chi tiết

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết chương Toán lớp 8 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Chương 1: Đa thức

Lý thuyết Chương 2: Hằng đẳng thức đáng nhớ và ứng dụng

Lý thuyết Chương 6: Phân thức đại số