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Scopriamo le identità algebriche

Un'identità è un'uguaglianza vera per qualsiasi valore delle lettere. Le figure la dimostrano: un quadrato di lato (a + b) si divide in a², ab, ab e b², quindi (a + b)² = a² + 2ab + b². Nello stesso modo otteniamo (a − b)², a² − b² = (a + b)(a − b), (x + a)(x + b), (a + b + c)² e (a + b)³. Lette al contrario, le identità servono per scomporre in fattori, calcolare in fretta e semplificare le frazioni algebriche.

🎬 Storia passo dopo passo

  1. Costruisci un quadrato grande di lato a + b. Servono quattro pezzi: un quadrato a², due strisce a×b e un quadrato b². Quindi (a + b)² = a² + 2ab + b².
  2. Ora parti da a². Togli due strisce rosse a×b. Il quadratino b² nell'angolo è stato tolto due volte, quindi rimettine uno. Resta: (a − b)² = a² − 2ab + b².
  3. Taglia l'angolo b² da a². Prendi il pezzo in basso, giralo e mettilo a destra. Diventa un rettangolo di lati (a + b) e (a − b).
  4. Prendi 1 quadrato x², 5 strisce x e 6 tessere unitarie. Incastrali in un unico rettangolo. I suoi lati sono x + 2 e x + 3. Quindi x² + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3).
  5. Passiamo al 3D: un cubo di lato a + b si apre in 8 blocchi. Uno a³, tre a²b, tre ab² e uno b³. Ecco una nuova identità: (a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³.
  6. Gioco libero: scegli a e b come vuoi. Il quadrato grande e i quattro pezzi hanno sempre la stessa area.

Suggerimento: trascina la scena 3D per ruotarla. Usa due dita per zoomare.

🤔 Dubbi comuni, chiariti

Perché c'è 2ab in (a + b)²?

Il quadrato grande contiene due rettangoli a × b, uno di lato e uno sopra. Insieme danno 2ab.

Perché in (a − b)² rimettiamo b²?

Le due strisce a×b si sovrappongono nell'angolo. Quell'angolo b² è stato tolto due volte, quindi lo rimettiamo una volta.

Come può a² − b² essere un rettangolo?

Dopo aver tagliato b² da a², la forma a L ha due pezzi. Gira un pezzo e mettilo di lato: i pezzi formano un rettangolo (a + b) × (a − b).

Come faccio a sapere quali due numeri usare nella scomposizione?

Le tessere unitarie riempiono un rettangolo nell'angolo. I suoi lati hanno come prodotto il termine noto (6 = 2 × 3) e le strisce ai lati sommano il termine di mezzo (2 + 3 = 5).

Da dove viene il 3 in 3a²b?

Il cubo ha tre lastre di dimensioni a × a × b, una per ogni direzione. Quindi 3a²b. Lo stesso vale per 3ab².

Un'identità è vera solo per questi numeri?

No. Cambia a e b nel gioco libero: le due aree coincidono ogni volta. Questo è il significato di identità.

Che cos'è un'identità?

Un'equazione come 2x + 1 = 7 è vera solo per x = 3. Un'identità è vera per ogni valore. Esempio: (x + 1)² = x² + 2x + 1. Prova con x = 5: 36 = 25 + 10 + 1. ✓

Per controllare un'identità, metti lo stesso numero in entrambi i membri. Per dimostrarla, sviluppa i calcoli o disegnala.

Vedere le identità come aree

Area di un rettangolo = base × altezza. Quindi il prodotto di due parentesi è un'area.

Scomposizione con le identità e con le tessere algebriche

Scomporre in fattori vuol dire scrivere un'espressione come prodotto. Leggi l'identità da destra a sinistra.

Tessere algebriche: prendi un quadrato grande per x², una striscia per ogni x e un quadratino per ogni 1. Metti x² in un angolo, le strisce lungo due lati e riempi l'angolo con le unità. Se formano un rettangolo perfetto, i suoi lati sono i fattori.

Trovare nuove identità

Possiamo costruire nuove identità partendo da quelle vecchie o dalle figure.

Controlla sempre una nuova identità con dei numeri, per esempio a = 2, b = 1.

Semplificare le frazioni algebriche

Una frazione algebrica è un polinomio diviso per un altro, come (x² − 9)/(x + 3). Per semplificarla, scomponi numeratore e denominatore, poi elimina i fattori comuni.

(x² − 9)/(x + 3) = (x + 3)(x − 3)/(x + 3) = x − 3, per x ≠ −3.

Ricorda: si semplificano solo fattori interi, mai singoli termini. E il valore che rende zero il denominatore non è ammesso.

Prova tu: un esperimento pratico

Ritaglia della carta: un quadrato di 7 cm di lato (a²), due strisce di 7 cm × 3 cm (ab) e un quadrato di 3 cm di lato (b²). Uniscili in un unico quadrato grande. Misura il suo lato: 10 cm. Controlla 10² = 49 + 42 + 9 = 100. Poi ritaglia 12 quadratini unitari e delle strisce per scomporre da solo x² + 7x + 12.

Angolo dell'esame

Domande tipiche: sviluppa usando un'identità; calcola 99³ o 104 × 96 senza moltiplicare direttamente; scomponi x³ + 27 o 8a³ − 27b³; usa a + b + c = 0; dimostra un'identità con una figura; semplifica una frazione algebrica.

Formule e definizioni chiave

Esempi svolti

1. Sviluppa (2x + 3)².

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

2. Trova 98² senza fare la moltiplicazione in colonna.

(100 − 2)² = 10000 − 400 + 4 = 9604.

3. Trova 104 × 96.

(100 + 4)(100 − 4) = 100² − 4² = 10000 − 16 = 9984.

4. Scomponi x² + 5x + 6 con le tessere.

1 x², 5 strisce, 6 unità. Il rettangolo ha lati x + 2 e x + 3. Controllo: 2 + 3 = 5, 2 × 3 = 6. Quindi (x + 2)(x + 3).

5. Sviluppa (a + 2b − c)².

a² + 4b² + c² + 2(a)(2b) + 2(2b)(−c) + 2(−c)(a) = a² + 4b² + c² + 4ab − 4bc − 2ca.

6. Scomponi 8x³ + 27.

(2x)³ + 3³ = (2x + 3)(4x² − 6x + 9).

7. Se a + b + c = 0, trova a³ + b³ + c³ per a = 5, b = −2, c = −3.

5 − 2 − 3 = 0, quindi a³ + b³ + c³ = 3abc = 3 × 5 × (−2) × (−3) = 90. Controllo: 125 − 8 − 27 = 90 ✓.

8. Semplifica (x² − 4x + 4)/(x² − 4).

Numeratore = (x − 2)². Denominatore = (x + 2)(x − 2). Elimina (x − 2): (x − 2)/(x + 2), per x ≠ 2, −2.

Errori comuni

Quiz di allenamento

1. (x + 4)² =
2. a² − b² è uguale a:
3. x² + 7x + 10 si scompone come:
4. Quanti blocchi formano il modello del cubo (a + b)³?
5. Se a + b + c = 0, allora a³ + b³ + c³ =

Esercizi: rispondi da solo

Scrivi o scegli la risposta, poi premi Controlla. Usa un suggerimento se sei bloccato; la soluzione completa appare dopo la tua risposta.

Domande frequenti

Quali sono le principali identità algebriche?

(a ± b)², a² − b², (x + a)(x + b), (a + b + c)², (a ± b)³, a³ ± b³ e a³ + b³ + c³ − 3abc.

Che differenza c'è tra identità ed equazione?

Un'equazione è vera solo per alcuni valori. Un'identità è vera per tutti i valori delle variabili.

Come si usano le identità nella scomposizione?

Leggile al contrario: riconosci l'espressione come il lato destro di un'identità e scrivila come il prodotto del lato sinistro.

Dove si studia

Canada (Ontario)Grade 10Quadratic Relations of the Form y = ax2 + bx + c
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IAlgebraic expressions
RomaniaClasa a VIII-aAlgebraic calculation in ℝ
CBSE (India)Class 9Algebra
England (GCSE, A level)Year 9Algebra
England (GCSE, A level)Year 103.2 Algebra
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Expressions and equations (quadratic)
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Expressions and equations
Japan中学3年Numbers and expressions
Japan高校1年Numbers and expressions
Japan高校(専門学科)1〜3年Advanced Mathematics I
South Korea중학교 3학년Factorisation and quadratic equations
FranceTroisièmeNumbers and calculations
Russia7 классAlgebraic expressions
Russia7 классAlgebraic expressions
China八年级(初二)Ch.16 Multiplying polynomials
China八年级(初二)Ch.17 Factorisation

Da studiare prima

Da studiare dopo