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Explorando as Identidades Algébricas

Uma identidade é uma igualdade que vale para qualquer valor das letras. Figuras ajudam a provar: um quadrado de lado (a + b) se divide em a², ab, ab e b², então (a + b)² = a² + 2ab + b². Do mesmo jeito chegamos a (a − b)², a² − b² = (a + b)(a − b), (x + a)(x + b), (a + b + c)² e (a + b)³. Lidas de trás para frente, as identidades ajudam a fatorar, a calcular rápido e a simplificar frações algébricas.

🎬 História passo a passo

  1. Monte um quadrado grande de lado a + b. Ele precisa de quatro peças: um quadrado a², duas tiras a×b e um quadrado b². Então (a + b)² = a² + 2ab + b².
  2. Agora comece com a². Tire duas tiras vermelhas de a×b. O cantinho b² foi tirado duas vezes, então devolva um b². Sobra: (a − b)² = a² − 2ab + b².
  3. Recorte o canto b² de a². Deslize a peça de baixo, gire e coloque do lado direito. Ela vira um retângulo de (a + b) por (a − b).
  4. Pegue 1 quadrado x², 5 tiras x e 6 peças unitárias. Encaixe tudo em um só retângulo. Os lados dele são x + 2 e x + 3. Então x² + 5x + 6 = (x + 2)(x + 3).
  5. Vamos para o 3D: um cubo de lado a + b se abre em 8 blocos. Um a³, três a²b, três ab² e um b³. Uma nova identidade: (a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³.
  6. Brincadeira livre: escolha qualquer a e b. O quadrado grande e as quatro peças sempre têm a mesma área.

Dica: arraste a cena 3D para girar. Use dois dedos para dar zoom.

🤔 Dúvidas comuns, esclarecidas

Por que aparece 2ab em (a + b)²?

O quadrado grande tem dois retângulos de tamanho a × b, um na lateral e outro em cima. Juntos dão 2ab.

Por que somamos b² de volta em (a − b)²?

As duas tiras a×b se sobrepõem no canto. Esse canto b² foi retirado duas vezes, então devolvemos uma vez.

Como a² − b² pode ser um retângulo?

Depois de recortar b² de a², a forma em L tem duas partes. Gire uma delas e coloque ao lado: as peças se encaixam num retângulo (a + b) × (a − b).

Como sei quais dois números usar ao fatorar?

As peças unitárias preenchem um retângulo no canto. Os lados dele se multiplicam e dão o termo constante (6 = 2 × 3), e as tiras laterais somam o termo do meio (2 + 3 = 5).

De onde vem o 3 em 3a²b?

O cubo tem três placas de tamanho a × a × b, uma em cada direção. Por isso 3a²b. O mesmo vale para 3ab².

Uma identidade vale só para estes números?

Não. Mude a e b na brincadeira livre: as duas áreas coincidem sempre. É isso que significa identidade.

O que é uma identidade?

Uma equação como 2x + 1 = 7 só é verdadeira para x = 3. Uma identidade é verdadeira para qualquer valor. Exemplo: (x + 1)² = x² + 2x + 1. Teste com x = 5: 36 = 25 + 10 + 1. ✓

Para testar uma identidade, coloque um número qualquer nos dois lados. Para provar, desenvolva os produtos ou faça um desenho.

Vendo identidades como áreas

Área de um retângulo = comprimento × largura. Então um produto de dois parênteses é uma área.

Fatoração com identidades e algebra tiles

Fatorar é escrever uma expressão como um produto. Leia a identidade da direita para a esquerda.

Algebra tiles (peças de álgebra): pegue um quadrado grande para x², uma tira para cada x e um quadradinho para cada 1. Coloque o x² no canto, as tiras ao longo de dois lados e preencha o canto com as unidades. Se formarem um retângulo perfeito, os lados dele são os fatores.

Descobrindo novas identidades

Podemos criar novas identidades a partir de antigas ou de figuras.

Sempre confira uma nova identidade com números, por exemplo a = 2, b = 1.

Simplificando frações algébricas

Uma fração algébrica (expressão racional) é um polinômio dividido por outro, como (x² − 9)/(x + 3). Para simplificar, fatore o numerador e o denominador e depois corte os fatores comuns.

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

Lembre-se: corte só fatores inteiros, nunca termos soltos. E o valor que zera o denominador não é permitido.

Mão na massa: uma atividade prática

Recorte papel: um quadrado de 7 cm (a²), duas tiras de 7 cm × 3 cm (ab) e um quadrado de 3 cm (b²). Junte tudo em um quadrado grande. Meça o lado: 10 cm. Confira 10² = 49 + 42 + 9 = 100. Depois recorte 12 quadradinhos unitários e tiras para fatorar x² + 7x + 12 sozinho.

Cantinho da prova

Questões típicas: desenvolver usando uma identidade; calcular 99³ ou 104 × 96 sem multiplicar direto; fatorar x³ + 27 ou 8a³ − 27b³; usar a + b + c = 0; provar uma identidade com uma figura; simplificar uma fração algébrica.

Fórmulas e definições principais

Exemplos resolvidos

1. Desenvolva (2x + 3)².

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

2. Calcule 98² sem multiplicação longa.

(100 − 2)² = 10000 − 400 + 4 = 9604.

3. Calcule 104 × 96.

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

4. Fatore x² + 5x + 6 com as peças.

1 x², 5 tiras, 6 unidades. O retângulo tem lados x + 2 e x + 3. Confira: 2 + 3 = 5, 2 × 3 = 6. Então (x + 2)(x + 3).

5. Desenvolva (a + 2b − c)².

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

6. Fatore 8x³ + 27.

(2x)³ + 3³ = (2x + 3)(4x² − 6x + 9).

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

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

8. Simplifique (x² − 4x + 4)/(x² − 4).

Numerador = (x − 2)². Denominador = (x + 2)(x − 2). Corte (x − 2): (x − 2)/(x + 2), para x ≠ 2, −2.

Erros comuns

Quiz de prática

1. (x + 4)² =
2. a² − b² é igual a:
3. x² + 7x + 10 fatora como:
4. Quantos blocos formam o modelo do cubo (a + b)³?
5. Se a + b + c = 0, então a³ + b³ + c³ =

Prática: responda você mesmo

Digite ou escolha sua resposta e aperte Conferir. Use a dica se travar; a solução completa aparece depois que você responder.

Perguntas frequentes

Quais são as principais identidades algébricas do 9º ano?

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

Qual é a diferença entre identidade e equação?

Uma equação é verdadeira só para alguns valores. Uma identidade é verdadeira para todos os valores das variáveis.

Como as identidades são usadas na fatoração?

Leia-as de trás para frente: compare a expressão com o lado direito de uma identidade e escreva-a como o produto do lado esquerdo.

Onde isso é ensinado

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

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