(A+B+C)2=A2+B2+C2+2AB+2AC+2BC (A+B)3=A3+B3+3A2B+3AB2 (A+B)2=A2+2AB+B2 I prodotti notevoli (A+B)(A-B)=A2-B2 (A+B+C)2=A2+B2+C2+2AB+2AC+2BC

Premessa Alcuni tipi di moltiplicazioni tra polinomi, in cui capita di imbattersi frequentemente, si possono effettuare in modo rapido, ricordando alcune semplici regole, chiamate prodotti notevoli. Essi sono utili non solo per semplificare i calcoli, ma anche per la scomposizione in fattori di polinomi.

I prodotti notevoli vengono di solito imparati a memoria e quindi, spesso, è facile fare degli errori o incorrere in dimenticanze. E’ necessario perciò impostare lo studio di essi in modo da presentare due interpretazioni: quella algebrica e quella geometrica. La visualizzazione dei prodotti notevoli attraverso l’uso della geometria aiuterà gli studenti a capire meglio queste formule e a ricordarle nel tempo.

Verranno esaminati i seguenti prodotti notevoli: Somma per differenza: (A+B)(A-B)=A2-B2 Quadrato di un binomio: (A+B)2=A2+2AB+B2 Quadrato di un trinomio: (A+B+C)2=A2+B2+C2+2AB+2AC+2BC Cubo di un binomio: (A+B)3=A3+B3+3A2B+3AB2

Somma per differenza (interpretazione algebrica) Eseguiamo la moltiplicazione tra A+B e A-B: (A+B)(A-B) = A2-AB+BA-B2 = A2-B2 Se A e B sono due generici monomi, il prodotto della somma di A e B per la loro differenza è uguale alla differenza tra il quadrato di A e il quadrato di B: (A+B)(A-B)=A2-B2

Somma per differenza (interpretazione geometrica) Ritagliamo da un angolo di un quadrato di lato A un quadrato di lato B (a sinistra): si ottiene una figura di area A2-B2 che è l’unione del rettangolo giallo e del rettangolo azzurro. Ritagliamo ora il rettangolo azzurro e incolliamolo a quello giallo (a destra): si ottiene un nuovo rettangolo di lati A+B e A-B avente area (A+B)(A-B). Dall’equivalenza delle due figure segue (A+B)(A-B)=A2-B2.

Esempi (differenza di quadrati) (3x+2y)(3x-2y)=(3x)2-(2y)2=9x2-4y2 (½ab-5c)(½ab+5c)=(½ab)2-(5c)2=¼a2b2-25c2 (-4xy+z2)(-4xy-z2)=(-4xy)2-(z2)2=16x2y2-z4

Quadrato di un binomio (interpretazione algebrica) Calcoliamo il quadrato di A+B: (A+B)2 =(A+B)(A+B)=A2+AB+BA+B2= A2+2AB+B2 Se A e B sono due generici monomi, il quadrato di A+B è uguale al quadrato di A più il doppio prodotto di A e B più il quadrato di B: (A+B)2=A2+2AB+B2

Quadrato di un binomio (interpretazione geometrica) Il quadrato di sinistra ha lato A+B e quindi la sua area è (A+B)2. Il quadrato di destra è diviso in due quadrati di area A2 (verde) e B2 (azzurro) e in due rettangoli di colore arancione, ognuno di area AB. Dall’equivalenza delle due figure segue (A+B)2=A2+2AB+B2.

Esempi (quadrato di un binomio) (2x+3y)2=(2x)2+2(2x)(3y)+(3y)2=4x2+12xy+9y2 (4xy-z2)2=(4xy)2+2(4xy)(-z2)+(-z2)2=16x2y2-8xyz2+z4 (½a+b)2=(½a)2+2(½a)(b)+(b)2=¼a2+ab+b2

Quadrato di un trinomio (interpretazione algebrica) Calcoliamo il quadrato di A+B+C: (A+B+C)2 = =(A+B+C)(A+B+C)=A2+AB+AC+BA+B2+BC+CA+CB+C2= = A2+B2+C2+2AB+2AC+2BC Dati i monomi A, B e C il quadrato del trinomio è uguale alla somma dei quadrati dei tre termini e dei doppi prodotti di ciascuno di essi per tutti quelli che lo seguono: (A+B+C)2 =A2+B2+C2+2AB+2AC+2BC

Quadrato di un trinomio (interpretazione geometrica) Il quadrato di sinistra ha lato A+B+C e quindi la sua area è (A+B+C)2. Il quadrato di destra è diviso in un quadrato giallo di area A2, uno rosa di area B2 e uno azzurro di area C2, in due rettangoli arancione ognuno di area AB, in due rettangoli verdi ognuno di area AC e in due rettangoli viola ognuno di area BC. Dall’equivalenza delle due figure segue (A+B+C)2=A2+B2+C2+2AB+2AC+2BC.

Esempi (quadrato di un trinomio) (2x-y-z)2=(2x)2+(-y)2+(-z)2+2(2x)(-y)+2(2x)(-z)+2(-y)(-z)= =4x2+y2+z2-4xy-4xz+2yz (2a2-ab+3b)2=(2a2)2+(-ab)2+(3b)2+2(2a2)(-ab)+2(2a2)(3b)+2(-ab)(3b)= =4a4+a2b2+9b2-4a3b+12a2b-6ab2

Cubo di un binomio (interpretazione algebrica) Calcoliamo il cubo di A+B: (A+B)3 =(A+B)2(A+B)=(A2+2AB+B2)(A+B)= =A3+A2B+2A2B+2AB2+AB2+B3= = A3+B3+3A2B+3AB2 Dati i monomi A e B il cubo di A+B è uguale alla somma dei cubi di A e B più il triplo prodotto del quadrato di A per B più il triplo prodotto di A per il quadrato di B: (A+B)3=A3+B3+3A2B+3AB2

Cubo di un binomio (interpretazione geometrica) L’interpretazione geometrica della formula del cubo di un binomio si può effettuare nello spazio. Il cubo di sinistra ha spigolo A+B e quindi il suo volume sarà (A+B)3. Il cubo di destra risulta essere suddiviso in due cubi e in sei parallelepipedi. Dall’equivalenza dei due cubi segue (A+B)3=A3+B3+3A2B+3AB2.

Esempi (cubo di un binomio) (x+2y)3=(x)3+(2y)3+3(x)2(2y)+3(x)(2y)2= =x3+8y3+6x2y+12xy2 (a2b-c)3=(a2b)3+(-c)3+3(a2b)2(-c)+3(a2b)(-c)2= =a6b3-c3-3a4b2c+3a2bc2