8.2

8.2 Kvadratsetningene

Første, andre og tredje kvadratsetning med bevis og anvendelser.

55 min
8 oppgaver
KvadratsetningerKonjugatsetningenAlgebraiske identiteter
Du leser den lesevennlige versjonen
Din fremgang i kapitlet
0 / 8 oppgaver

Tre snarveier du må kunne

Når vi multipliserer polynomer, dukker det opp noen mønstre som går igjen så ofte at det lønner seg å lære dem utenat. De tre kvadratsetningene er slike mønstre -- elegante snarveier som sparer deg for mye regning og gir deg et kraftig verktøy for å faktorisere uttrykk.

Disse setningene er blant de viktigste verktøyene i algebra, og du vil bruke dem i mange sammenhenger: likningslosning, funksjonsanalyse og videre i matematikken.

Første kvadratsetning: (a+b)2=a2+2ab+b2(a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2

Den første kvadratsetningen sier at kvadratet av en sum er lik summen av kvadratene pluss det dobbelte av produktet:

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

Hvorfor? Jo, (a+b)2=(a+b)(a+b)(a + b)^2 = (a + b)(a + b). Med FOIL får vi a2+ab+ab+b2=a2+2ab+b2a^2 + ab + ab + b^2 = a^2 + 2ab + b^2. Det dobbelte produktet 2ab2ab kommer fra at vi får abab to ganger.

La oss ta et konkret eksempel: (x+4)2=x2+2⋅x⋅4+42=x2+8x+16(x + 4)^2 = x^2 + 2 \cdot x \cdot 4 + 4^2 = x^2 + 8x + 16. Med koeffisienter: (2x+1)2=(2x)2+2⋅2x⋅1+12=4x2+4x+1(2x + 1)^2 = (2x)^2 + 2 \cdot 2x \cdot 1 + 1^2 = 4x^2 + 4x + 1. Og (3x+2)2=9x2+12x+4(3x + 2)^2 = 9x^2 + 12x + 4.

Geometrisk kan vi se dette som et kvadrat med side (a+b)(a + b) delt i fire deler: et stort kvadrat (a2a^2), to rektangler (hvert med areal abab) og et lite kvadrat (b2b^2). De to rektanglene forklarer nøyaktig hvorfor 2ab2ab dukker opp.

Vanlig feil! Mange skriver (a+b)2=a2+b2(a + b)^2 = a^2 + b^2 -- men dette er galt! Du glemmer det dobbelte produktet 2ab2ab. En rask sjekk: (3+4)2=49(3 + 4)^2 = 49, men 9+16=25≠499 + 16 = 25 \neq 49. Det manglende leddet er 2⋅3⋅4=242 \cdot 3 \cdot 4 = 24, og 25+24=4925 + 24 = 49.

📝Oppgave Quiz 1

Andre kvadratsetning: (a−b)2=a2−2ab+b2(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2

Den andre kvadratsetningen handler om kvadratet av en differanse:

(a−b)2=a2−2ab+b2(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2

Den ligner veldig på den første, men midtleddet er negativt. Beviset: (a−b)2=(a−b)(a−b)=a2−ab−ab+b2=a2−2ab+b2(a - b)^2 = (a - b)(a - b) = a^2 - ab - ab + b^2 = a^2 - 2ab + b^2. Legg merke til at siste ledd b2b^2 alltid er positivt, fordi (−b)(−b)=b2(-b)(-b) = b^2.

Eksempler: (x−6)2=x2−12x+36(x - 6)^2 = x^2 - 12x + 36. (3x−4)2=9x2−24x+16(3x - 4)^2 = 9x^2 - 24x + 16. (5x−1)2=25x2−10x+1(5x - 1)^2 = 25x^2 - 10x + 1.

Geometrisk: start med et stort kvadrat med side aa og areal a2a^2. Trekk fra to rektangler med areal abab (langs to sider). Men da har du trukket fra hjornekvadratet b2b^2 to ganger, så du legger det til en gang. Resultatet er a2−2ab+b2a^2 - 2ab + b^2, som er arealet av et kvadrat med side (a−b)(a - b).

Konjugatsetningen: (a+b)(a−b)=a2−b2(a + b)(a - b) = a^2 - b^2

Den tredje og siste er konjugatsetningen (også kalt tredje kvadratsetning). Den sier at produktet av to konjugerte binomier -- uttrykk på formen (a+b)(a + b) og (a−b)(a - b) -- gir differansen av kvadratene:

(a+b)(a−b)=a2−b2(a + b)(a - b) = a^2 - b^2

Beviset er vakkert enkelt: (a+b)(a−b)=a2−ab+ab−b2=a2−b2(a + b)(a - b) = a^2 - ab + ab - b^2 = a^2 - b^2. De to midtleddene +ab+ab og −ab-ab slår hverandre ut!

Eksempler: (x+8)(x−8)=x2−64(x + 8)(x - 8) = x^2 - 64. (2x+3)(2x−3)=4x2−9(2x + 3)(2x - 3) = 4x^2 - 9. (4x+7)(4x−7)=16x2−49(4x + 7)(4x - 7) = 16x^2 - 49.

Konjugatsetningen er også et fantastisk verktøy for hoderegning! 47⋅53=(50−3)(50+3)=2500−9=249147 \cdot 53 = (50 - 3)(50 + 3) = 2500 - 9 = 2491. 99⋅101=(100−1)(100+1)=10000−1=999999 \cdot 101 = (100 - 1)(100 + 1) = 10000 - 1 = 9999. 28⋅32=(30−2)(30+2)=900−4=89628 \cdot 32 = (30 - 2)(30 + 2) = 900 - 4 = 896. Smart, ikke sant?

Geometrisk: et stort kvadrat med side aa mister et lite hjornekvadrat med side bb. Den L-formede figuren som gjensatar kan omarrangeres til et rektangel med sider (a+b)(a + b) og (a−b)(a - b). Arealet er det samme: a2−b2=(a+b)(a−b)a^2 - b^2 = (a + b)(a - b).

📝Oppgave Quiz 2

Oppsummering

De tre kvadratsetningene er:

SetningFormel
Første kvadratsetning(a+b)2=a2+2ab+b2(a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2
Andre kvadratsetning(a−b)2=a2−2ab+b2(a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2
Konjugatsetningen(a+b)(a−b)=a2−b2(a + b)(a - b) = a^2 - b^2

Tips for å huske: I de to første har svaret tre ledd -- ikke glem midtleddet ±2ab\pm 2ab. I konjugatsetningen er det bare to ledd -- midtleddene slår hverandre ut. Siste ledd i første og andre kvadratsetning er alltid positivt (b2b^2). Alle tre kan vises geometrisk med arealer av kvadrater og rektangler.

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.