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Algebra · real student question

化简 9 乘 (m + n) 的平方,减去 (m − n) 的平方。

Question

化简并因式分解:

9(m+n)2−(m−n)29(m+n)^2-(m-n)^2

Step-by-step solution

  1. 看出两项都是完全平方。 因为 9=329=3^2,

    9(m+n)2=[3(m+n)]2=(3m+3n)29(m+n)^2=\bigl[3(m+n)\bigr]^2=(3m+3n)^2

    所以整个式子是 A2−B2A^2-B^2,其中 A=3m+3nA=3m+3n、B=m−nB=m-n。先认出这一点,就不用把两个平方都展开再重新分解。

  2. 用 A2−B2=(A−B)(A+B)A^2-B^2=(A-B)(A+B)。

    (3m+3n−(m−n))(3m+3n+(m−n))=(2m+4n)(4m+2n)(3m+3n-(m-n))\bigl(3m+3n+(m-n)\bigr)=(2m+4n)(4m+2n)

    第一个括号把 BB 的两个符号都翻转:3n−(−n)=4n3n-(-n)=4n。

  3. 从每个括号里提出数字因数。

    (2m+4n)(4m+2n)=2(m+2n)⋅2(2m+n)=4(m+2n)(2m+n)(2m+4n)(4m+2n)=2(m+2n)\cdot 2(2m+n)=4(m+2n)(2m+n)

  4. 把原式展开来交叉核对。

    9(m2+2mn+n2)−(m2−2mn+n2)=9m2+18mn+9n2−m2+2mn−n29\left(m^2+2mn+n^2\right)-\left(m^2-2mn+n^2\right)=9m^2+18mn+9n^2-m^2+2mn-n^2

    合并后得到 8m2+20mn+8n28m^2+20mn+8n^2。注意中间项是相加的(18mn+2mn18mn+2mn),因为那个减号把 −2mn-2mn 翻成了正的。

  5. 确认两种形式一致。

    4(m+2n)(2m+n)=4(2m2+5mn+2n2)=8m2+20mn+8n24(m+2n)(2m+n)=4\left(2m^2+5mn+2n^2\right)=8m^2+20mn+8n^2 ✓

  6. 数值检验。 取 m=2m=2、n=1n=1:原式是 9(9)−1=809(9)-1=80;展开式给出 32+40+8=8032+40+8=80;分解形式给出 4(4)(5)=804(4)(5)=80。三者一致。

Answer

9(m+n)2−(m−n)2=8m2+20mn+8n2=4(m+2n)(2m+n)9(m+n)^2-(m-n)^2=8m^2+20mn+8n^2=4(m+2n)(2m+n)

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