Matematica
Prodotti notevoli: formule e 8 esercizi svolti
Il quadrato di binomio è (a+b)² = a² + 2ab + b²: il doppio prodotto non va mai dimenticato. Formule, tabelle, errori comuni e 8 esercizi svolti passo passo.
Consigliato per: 1ª superiore · 2ª superiore
I prodotti notevoli sono prodotti tra polinomi che seguono uno schema fisso, quindi il risultato si scrive subito senza moltiplicare termine per termine. Il più famoso è il quadrato di binomio: (a + b)² = a² + 2ab + b². Impararli bene serve in tutta l’algebra: scomposizioni, equazioni, frazioni algebriche.
Le formule da conoscere
| Nome | Formula | Numero di termini |
|---|---|---|
| Quadrato di binomio (somma) | (a + b)² = a² + 2ab + b² | 3 |
| Quadrato di binomio (differenza) | (a − b)² = a² − 2ab + b² | 3 |
| Somma per differenza | (a + b)(a − b) = a² − b² | 2 |
| Cubo di binomio (somma) | (a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³ | 4 |
| Cubo di binomio (differenza) | (a − b)³ = a³ − 3a²b + 3ab² − b³ | 4 |
| Quadrato di trinomio | (a + b + c)² = a² + b² + c² + 2ab + 2ac + 2bc | 6 |
| Somma di cubi | a³ + b³ = (a + b)(a² − ab + b²) | prodotto |
| Differenza di cubi | a³ − b³ = (a − b)(a² + ab + b²) | prodotto |
Quadrato di binomio
Il quadrato di un binomio è sempre il quadrato del primo termine, più il doppio prodotto dei due termini, più il quadrato del secondo. Il doppio prodotto ha il segno del binomio: più nella somma, meno nella differenza. I quadrati restano sempre positivi.
Esempio: (2x + 7)² = 4x² + 28x + 49. Qui il doppio prodotto è 2 · 2x · 7 = 28x.
Perché c’è il doppio prodotto? Un quadrato di lato a + b si divide in un quadrato di area a², uno di area b² e due rettangoli a · b. Per questo compare 2ab. Se lo dimentichi, perdi due rettangoli interi.
Somma per differenza
Quando i due fattori hanno gli stessi termini e segni opposti, i termini misti si annullano e resta la differenza dei quadrati: (A + B)(A − B) = A² − B². Esempio: (5y + 2)(5y − 2) = 25y² − 4.
Attenzione all’ordine: il risultato è sempre “quadrato del termine positivo meno quadrato del termine negativo”. Per (3 − x)(3 + x) il risultato è 9 − x², non x² − 9.
Cubo di binomio
I coefficienti 1, 3, 3, 1 sono quelli della quarta riga del triangolo di Tartaglia. Gli esponenti di a scendono da 3 a 0, quelli di b salgono da 0 a 3. Nella differenza i segni si alternano: +, −, +, −.
Esempio: (2x + 1)³ = 8x³ + 3 · 4x² · 1 + 3 · 2x · 1 + 1 = 8x³ + 12x² + 6x + 1.
Quadrato di trinomio
Si elevano al quadrato i tre termini e si aggiungono i tre doppi prodotti, ciascuno con il segno dei suoi due termini. Esempio: (a + 2b − 3)² = a² + 4b² + 9 + 4ab − 6a − 12b.
Come controllo, sostituisci a = 1 e b = 1: a sinistra (1 + 2 − 3)² = 0, a destra 1 + 4 + 9 + 4 − 6 − 12 = 0.
Come usarli al contrario
Le stesse formule, lette da destra a sinistra, servono per scomporre. Cerca un trinomio con due quadrati perfetti e un doppio prodotto: è un quadrato di binomio. Cerca una differenza di due quadrati: è un prodotto somma per differenza. Se non ricordi come si gestiscono le potenze, ripassa le proprietà delle potenze. Per usare lo sviluppo dentro un’equazione, ti aiutano le equazioni di primo grado e poi le equazioni di secondo grado.
Gli errori più comuni
| Errore | Perché è sbagliato | Correzione |
|---|---|---|
| (a + b)² = a² + b² | Manca il doppio prodotto | a² + 2ab + b² |
| (a − b)² = a² − b² | Confusione con la somma per differenza | a² − 2ab + b² |
| (3x)² = 3x² | Il coefficiente non è elevato al quadrato | 9x² |
| (a − b)² = a² − 2ab − b² | Il quadrato di b è sempre positivo | a² − 2ab + b² |
| (a + b)³ = a³ + b³ | Mancano i due termini misti | a³ + 3a²b + 3ab² + b³ |
| − (x − 2)² sviluppato come − x² − 4x + 4 | Il meno davanti cambia tutti i segni | − x² + 4x − 4 |
Casi limite da tenere d’occhio
- Coefficienti e lettere con potenze: in (2x²y)² il quadrato vale 4x⁴y², perché gli esponenti si raddoppiano.
- Termine negativo con coefficiente: in (−x + 3)² il primo termine è −x e il suo quadrato è x². Lo sviluppo è x² − 6x + 9.
- Frazioni: (x/2 + 1)² = x²/4 + x + 1, perché il doppio prodotto è 2 · x/2 · 1 = x.
- Più quadrati nella stessa espressione: sviluppa ogni prodotto notevole separatamente, poi riduci i termini simili.
Un metodo in quattro passi
- Riconosci la forma: quanti termini ha il risultato e che segni hanno i fattori?
- Identifica A e B, scrivendoli tra parentesi se hanno coefficienti.
- Applica la formula senza saltare nessun termine.
- Controlla con un valore semplice, per esempio x = 1 o x = 2.
Negli esercizi qui sotto la difficoltà cresce: dalle formule base ai calcoli a mente, fino a scomposizioni ed equazioni. Ogni risultato è verificato.
Esercizi svolti
1. Sviluppa (x + 5)². base
Mostra soluzione
- Riconosco il quadrato di un binomio: (a + b)² = a² + 2ab + b², con a = x e b = 5.
- Quadrato del primo termine: x².
- Doppio prodotto: 2 · x · 5 = 10x.
- Quadrato del secondo termine: 5² = 25.
Risultato: x² + 10x + 25
2. Sviluppa (3a − 2)². base
Mostra soluzione
- Uso (A − B)² = A² − 2AB + B², con A = 3a e B = 2.
- A² = (3a)² = 9a²: il coefficiente 3 va elevato al quadrato insieme alla lettera.
- Doppio prodotto: 2 · 3a · 2 = 12a, con segno meno.
- B² = 4.
Risultato: 9a² − 12a + 4
3. Sviluppa (4x + 3)(4x − 3). base
Mostra soluzione
- I due fattori hanno gli stessi termini e segni opposti: è una somma per differenza, (A + B)(A − B) = A² − B².
- A = 4x, quindi A² = 16x².
- B = 3, quindi B² = 9.
- Il doppio prodotto si cancella: non compare nessun termine in x.
Risultato: 16x² − 9
4. Marco scrive (x + 3)² = x² + 9. Trova l'errore, scrivi lo sviluppo corretto e calcola di quanto differiscono i due risultati per x = 2. intermedio
Mostra soluzione
- Marco ha elevato al quadrato i due termini e ha dimenticato il doppio prodotto 2 · x · 3 = 6x.
- Sviluppo corretto: (x + 3)² = x² + 6x + 9.
- Per x = 2 il risultato corretto vale 4 + 12 + 9 = 25, ed è proprio (2 + 3)² = 25.
- Il risultato di Marco vale 4 + 9 = 13.
- La differenza è 25 − 13 = 12, cioè esattamente il termine mancante 6x con x = 2.
Risultato: Manca il doppio prodotto: (x + 3)² = x² + 6x + 9. Per x = 2 si ha 25 contro 13, differenza 12.
5. Calcola a mente, senza calcolatrice, 99² e 51 · 49. intermedio
Mostra soluzione
- Scrivo 99 = 100 − 1, così 99² = (100 − 1)² = 100² − 2 · 100 · 1 + 1² = 10 000 − 200 + 1 = 9801.
- Scrivo 51 = 50 + 1 e 49 = 50 − 1: il prodotto è una somma per differenza.
- 51 · 49 = (50 + 1)(50 − 1) = 50² − 1² = 2500 − 1 = 2499.
Risultato: 99² = 9801; 51 · 49 = 2499
6. Sviluppa (x − 2)³. intermedio
Mostra soluzione
- Uso (a − b)³ = a³ − 3a²b + 3ab² − b³, con a = x e b = 2.
- a³ = x³.
- 3a²b = 3 · x² · 2 = 6x², con segno meno.
- 3ab² = 3 · x · 4 = 12x, con segno più.
- b³ = 8, con segno meno.
- Controllo con x = 3: (3 − 2)³ = 1 e 27 − 54 + 36 − 8 = 1.
Risultato: x³ − 6x² + 12x − 8
7. Scomponi 25x² − 30x + 9 e 49a² − 16b⁴. avanzato
Mostra soluzione
- Primo polinomio: 25x² = (5x)² e 9 = 3² sono quadrati.
- Il termine centrale deve essere 2 · 5x · 3 = 30x: coincide, con segno meno.
- Quindi 25x² − 30x + 9 = (5x − 3)².
- Secondo polinomio: 49a² = (7a)² e 16b⁴ = (4b²)², perché (b²)² = b⁴. È una differenza di quadrati.
- 49a² − 16b⁴ = (7a − 4b²)(7a + 4b²).
Risultato: (5x − 3)² e (7a − 4b²)(7a + 4b²)
8. Risolvi l'equazione (x + 4)² − (x − 4)² = 32. avanzato
Mostra soluzione
- Sviluppo (x + 4)² = x² + 8x + 16.
- Sviluppo (x − 4)² = x² − 8x + 16.
- Sottraggo, ricordando di cambiare i segni del secondo sviluppo: x² + 8x + 16 − x² + 8x − 16 = 16x.
- L'equazione diventa 16x = 32, quindi x = 2.
- Verifica: 6² − (−2)² = 36 − 4 = 32.
Risultato: x = 2
Domande frequenti
Come si ricordano le formule dei prodotti notevoli?
Basta ricordare la struttura: il quadrato di binomio ha sempre tre termini (primo al quadrato, doppio prodotto, secondo al quadrato), la somma per differenza ne ha due. Il cubo segue i coefficienti 1, 3, 3, 1 del triangolo di Tartaglia.
Perché (a + b)² non fa a² + b²?
Perché (a + b)² significa (a + b)(a + b) e ogni termine va moltiplicato per ogni altro. Si ottengono a², ab, ab e b²: i due prodotti misti ab formano il doppio prodotto 2ab.
A cosa servono i prodotti notevoli?
Servono a sviluppare rapidamente un prodotto senza moltiplicare termine per termine, a scomporre polinomi, a semplificare frazioni algebriche e a calcolare a mente quadrati come 99² o 101².
Come si riconosce un quadrato di binomio da scomporre?
Controlla che due termini siano quadrati perfetti e che il terzo sia il loro doppio prodotto: se è così il trinomio è il quadrato di un binomio, altrimenti va scomposto in altro modo.
Qual è la differenza tra quadrato di binomio e differenza di quadrati?
Il quadrato di binomio, come (a − b)², ha tre termini e un doppio prodotto. La differenza di quadrati, a² − b², ne ha due e si scompone in (a + b)(a − b).