گاما رو نصب کن!

{{ number }}
اعلان ها
اعلان جدیدی وجود ندارد!
کاربر جدید

جستجو

پربازدیدها: #{{ tag.title }}

میتونی لایو بذاری!

تجزیهٔ با اتحاد مزدوج: تشخیص اختلاف مربعات و نوشتن آن به شکل ضرب دو پرانتز

بروزرسانی شده در: 18:28 1404/09/12 مشاهده: 5     دسته بندی: کپسول آموزشی

راز زیبای تفاضل: تجزیه با اتحاد مزدوج

آیا می‌دانید چرا a² – b² همیشه به یک شکل خاص تجزیه می‌شود؟ بیایید این راز ریاضی را با هم کشف کنیم.
خلاصه: اتحاد مزدوج1، ابزاری ساده و قدرتمند برای تجزیه‌ی عبارت‌های جبری از نوع «تفاضل دو مربع کامل» است. این روش که گاهی به آن «فاکتورگیری با تشخیص اختلاف مربعات2» نیز گفته می‌شود، بر پایه‌ی یک الگوی ثابت ریاضی کار می‌کند: $ a^2 - b^2 = (a - b)(a + b) $. در این مقاله، با زبانی ساده و مثال‌هایی از زندگی روزمره، یاد می‌گیریم چگونه این عبارت‌های خاص را شناسایی و به شکل حاصل‌ضرب دو پرانتز ساده‌تر بنویسیم. مفاهیم عامل مشترک، عبارت جبری و اتحاد به صورت گام‌به‌گام آموزش داده خواهند شد.

اتحاد مزدوج چیست و چگونه کار می‌کند؟

در ریاضیات، بعضی از روابط همیشه درست هستند؛ به این روابط «اتحاد» می‌گوییم. اتحاد مزدوج یکی از معروف‌ترین و کاربردی‌ترین اتحادهاست. این اتحاد به ما می‌گوید: تفاضل (یعنی تفریق) دو مربع کامل، همیشه برابر است با حاصل‌ضرب «تفاضل» آن دو عبارت در «مجموع» آن‌ها.

فرمول طلایی: برای هر دو عبارت a و b داریم:

$ a^2 - b^2 = (a - b)(a + b) $

به دو پرانتز سمت راست (a-b) و (a+b) «عبارت‌های مزدوج» می‌گویند. آن‌ها شبیه هم هستند، فقط علامت بین جمله‌هایشان فرق دارد.

مثال ساده: فرض کنید یک مربع کاغذی دارید که هر ضلع آن 5 سانتی‌متر است (مساحت = 5² = 25). از یک گوشه‌ی آن، یک مربع کوچک با ضلع 2 سانتی‌متر (مساحت = 4) را قیچی می‌کنید. مساحت بخش باقی‌مانده چقدر است؟ جواب ساده است: 25 - 4 = 21. اما می‌توان این بخش باقی‌مانده را به صورت دو مستطیل برش زد و کنار هم چید که ابعادشان (5-2)=3 و (5+2)=7 باشد. مساحت کل دوباره می‌شود 3 × 7 = 21. این همان اتحاد مزدوج است: $ 5^2 - 2^2 = (5-2)(5+2) $.

چگونه اختلاف مربعات را در عبارات جبری تشخیص دهیم؟

برای استفاده از این اتحاد، اول باید بتوانیم عبارت را به شکل (چیزی)² – (چیزی دیگر)² ببینیم. این یک الگوی سه‌مرحله‌ای دارد:

مرحله کاری که باید انجام دهیم مثال: $ 9x^2 - 16 $
۱ مطمئن شویم که فقط دو جمله داریم و بین آن‌ها علامت منفی (–) است. دو جمله داریم: 9x² و 16. علامت بین آن‌ها منفی است. شرط اول برقرار است
۲ بررسی کنیم که هر دو جمله یک مربع کامل باشند. یعنی بتوانیم ریشه‌ی دوم3 آن‌ها را به راحتی پیدا کنیم. 9x² = (3x)²
16 = (4)²
هر دو مربع کامل هستند
۳ عبارت را به فرم a² – b² بنویسیم. $ a = 3x $ و $ b = 4 $
پس می‌توان نوشت: $ (3x)^2 - (4)^2 $

پس از تشخیص، فقط کافی است a و b را در فرمول جایگذاری کنیم:
$ 9x^2 - 16 = (3x)^2 - (4)^2 = (3x - 4)(3x + 4) $.

مثال‌هایی از دنیای اطراف ما

شاید فکر کنید این فرمول فقط در کتاب ریاضی کاربرد دارد! اما مثال‌های ملموس زیادی وجود دارد:

مثال ۱: محاسبه‌ی سریع ذهنی. می‌خواهید حاصل 65² – 35² را سریع پیدا کنید. انجام دو بار ضرب و یک بار تفریق سخت است. اما با اتحاد مزدوج: $ 65^2 - 35^2 = (65 - 35)(65 + 35) = (30) \times (100) = 3000 $. به همین سادگی!

مثال ۲: طراحی و ساخت. یک نجار یک صفحه‌ی چوبی مربع شکل به ضلع x متر دارد. می‌خواهد از وسط آن، یک قاب مربع کوچک‌تر به ضلع y متر را برش بزند. مساحت چوب باقی‌مانده برای کارهای دیگر چقدر است؟ جواب $ x^2 - y^2 $ مترمربع است. اما اگر بخواهد این چوب باقی‌مانده را به دو قطعه‌ی مستطیلی مساوی تقسیم کند، ابعاد آن مستطیل‌ها (x-y) و (x+y) خواهد بود. این همان تجزیه‌ی (x - y)(x + y) است.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

سوال ۱: آیا اتحاد مزدوج برای a² + b² (جمع دو مربع) هم جواب می‌دهد؟
پاسخ: خیر. اتحاد مزدوج فقط برای تفاضل (منفی) دو مربع کاربرد دارد. عبارت $ a^2 + b^2 $ در اعداد حقیقی4 با این روش تجزیه نمی‌شود. پس حواستان به علامت منفی بین دو جمله باشد.
سوال ۲: اگر قبل از دو جمله، یک عامل عددی مشترک وجود داشت چه کار کنیم؟ مثلاً $ 2x^2 - 18 $.
پاسخ: همیشه اول به دنبال بزرگترین عامل مشترک بگردید و آن را فاکتور بگیرید. در این مثال:
$ 2x^2 - 18 = 2(x^2 - 9) $
حالا داخل پرانتز یک تفاضل مربعات کامل داریم: $ x^2 - 3^2 $.
پس جواب نهایی می‌شود: $ 2(x - 3)(x + 3) $.
سوال ۳: آیا $ (x+5)^2 - 4 $ را می‌توان با این روش تجزیه کرد؟
پاسخ: بله، کاملاً. این عبارت کاملاً در قالب a² – b² قرار می‌گیرد. در اینجا:
$ a = (x+5) $ و $ b = 2 $ (چون 4=2²).
پس می‌شود: $ (x+5)^2 - 4 = [(x+5) - 2] \times [(x+5) + 2] = (x+3)(x+7) $.
جمع‌بندی: اتحاد مزدوج یک ابزار سریع و زیبا برای ساده‌سازی عبارت‌های جبری خاص است. کافی است سه گام ساده را به خاطر بسپارید: ۱) دو جمله با علامت منفی ۲) هر دو مربع کامل باشند ۳) جایگذاری در فرمول (a-b)(a+b). با تمرین روی مثال‌های مختلف، تشخیص این الگو برای شما به یک عادت تبدیل می‌شود و محاسبات را برایتان بسیار آسان‌تر می‌کند.

پاورقی

1 اتحاد مزدوج (Conjugate Identity) / 2 اختلاف مربعات (Difference of Squares) / 3 ریشه دوم (Square Root) / 4 اعداد حقیقی (Real Numbers): مجموعه‌ای از اعداد شامل اعداد صحیح، کسری و اعشاری که می‌توانند روی محور اعداد نمایش داده شوند.

اتحاد مزدوج تفاضل مربعات فاکتورگیری تجزیه عبارت جبری ریاضی نهم