Matemática
Produtos notáveis: fórmulas e 8 exercícios resolvidos
O quadrado da soma é (a+b)² = a² + 2ab + b², nunca a² + b². Veja as fórmulas, a tabela de erros comuns e 8 exercícios resolvidos passo a passo, com conferência.
Recomendado para: 9º ano · 1ª série do Ensino Médio
Os produtos notáveis são produtos de polinômios que seguem um padrão fixo, então o resultado pode ser escrito direto, sem multiplicar termo a termo. O mais conhecido é o quadrado da soma: (a + b)² = a² + 2ab + b². Você vai usá-los em toda a álgebra: fatoração, equações e frações algébricas.
As fórmulas que você precisa conhecer
| Nome | Fórmula | Termos do resultado |
|---|---|---|
| Quadrado da soma | (a + b)² = a² + 2ab + b² | 3 |
| Quadrado da diferença | (a − b)² = a² − 2ab + b² | 3 |
| Produto da soma pela diferença | (a + b)(a − b) = a² − b² | 2 |
| Cubo da soma | (a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³ | 4 |
| Cubo da diferença | (a − b)³ = a³ − 3a²b + 3ab² − b³ | 4 |
| Quadrado de um trinômio | (a + b + c)² = a² + b² + c² + 2ab + 2ac + 2bc | 6 |
| Soma de cubos | a³ + b³ = (a + b)(a² − ab + b²) | produto |
| Diferença de cubos | a³ − b³ = (a − b)(a² + ab + b²) | produto |
Quadrado da soma e da diferença
O quadrado de um binômio é o quadrado do primeiro termo, mais o dobro do produto dos dois termos, mais o quadrado do segundo. O dobro do produto leva o sinal do binômio: mais na soma, menos na diferença. Os quadrados são sempre positivos.
Exemplo: (2x + 7)² = 4x² + 28x + 49. Aqui o dobro do produto é 2 · 2x · 7 = 28x.
Por que existe o dobro do produto? Um quadrado de lado a + b se divide em um quadrado de área a², outro de área b² e dois retângulos de área a · b. É daí que vem o 2ab. Se você esquece esse termo, perde dois retângulos inteiros.
Produto da soma pela diferença
Quando os dois fatores têm os mesmos termos e sinais opostos, os termos do meio se cancelam e sobra a diferença dos quadrados: (A + B)(A − B) = A² − B². Exemplo: (5y + 2)(5y − 2) = 25y² − 4.
Atenção à ordem: o resultado é sempre “quadrado do termo positivo menos quadrado do termo negativo”. Em (3 − x)(3 + x) o resultado é 9 − x², não x² − 9.
Cubo da soma e da diferença
Os coeficientes 1, 3, 3, 1 vêm da quarta linha do triângulo de Pascal. Os expoentes de a descem de 3 a 0 e os de b sobem de 0 a 3. Na diferença, os sinais se alternam: +, −, +, −.
Exemplo: (2x + 1)³ = 8x³ + 3 · 4x² · 1 + 3 · 2x · 1 + 1 = 8x³ + 12x² + 6x + 1.
Quadrado de um trinômio
Elevam-se os três termos ao quadrado e somam-se os três dobros dos produtos, cada um com o sinal de seus dois termos. Exemplo: (a + 2b − 3)² = a² + 4b² + 9 + 4ab − 6a − 12b.
Para conferir, substitua a = 1 e b = 1: à esquerda (1 + 2 − 3)² = 0 e à direita 1 + 4 + 9 + 4 − 6 − 12 = 0.
Como usar ao contrário
Lidas da direita para a esquerda, as mesmas fórmulas servem para fatorar. Procure um trinômio com dois quadrados perfeitos e um dobro de produto: é o quadrado de um binômio. Procure uma diferença de dois quadrados: ela se fatora como soma vezes diferença. Se as potências ainda dão trabalho, revise as propriedades da potenciação. Para usar os desenvolvimentos em equações, treine as equações do primeiro grau e depois as equações do segundo grau.
Os erros mais comuns
| Erro | Por que está errado | Correção |
|---|---|---|
| (a + b)² = a² + b² | Falta o dobro do produto | a² + 2ab + b² |
| (a − b)² = a² − b² | Confusão com a diferença de quadrados | a² − 2ab + b² |
| (3x)² = 3x² | O coeficiente não foi elevado ao quadrado | 9x² |
| (a − b)² = a² − 2ab − b² | O quadrado de b é sempre positivo | a² − 2ab + b² |
| (a + b)³ = a³ + b³ | Faltam os dois termos mistos | a³ + 3a²b + 3ab² + b³ |
| − (x − 2)² desenvolvido como − x² − 4x + 4 | O sinal de menos na frente troca todos os sinais | − x² + 4x − 4 |
Casos especiais para ficar de olho
- Coeficientes e letras com potências: em (2x²y)² o quadrado é 4x⁴y², porque os expoentes dobram.
- Primeiro termo negativo: em (−x + 3)² o primeiro termo é −x e seu quadrado é x². O desenvolvimento é x² − 6x + 9.
- Frações: (x/2 + 1)² = x²/4 + x + 1, porque o dobro do produto é 2 · x/2 · 1 = x.
- Vários quadrados na mesma expressão: desenvolva cada produto notável separadamente e depois reduza os termos semelhantes.
Um método em quatro passos
- Reconheça a forma: quantos termos o resultado deve ter e quais são os sinais dos fatores?
- Identifique A e B, colocando-os entre parênteses se tiverem coeficiente.
- Aplique a fórmula sem pular nenhum termo.
- Confira com um valor simples, como x = 1 ou x = 2.
Nos exercícios abaixo a dificuldade aumenta: das fórmulas básicas ao cálculo mental, à fatoração e às equações. Todos os resultados foram conferidos.
Exercícios resolvidos
1. Desenvolva (x + 5)². base
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- É o quadrado da soma de dois termos: (a + b)² = a² + 2ab + b², com a = x e b = 5.
- Quadrado do primeiro termo: x².
- Dobro do produto: 2 · x · 5 = 10x.
- Quadrado do segundo termo: 5² = 25.
Resposta: x² + 10x + 25
2. Desenvolva (3a − 2)². base
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- Uso (A − B)² = A² − 2AB + B², com A = 3a e B = 2.
- A² = (3a)² = 9a²: o coeficiente 3 também é elevado ao quadrado.
- Dobro do produto: 2 · 3a · 2 = 12a, com sinal de menos.
- B² = 4.
Resposta: 9a² − 12a + 4
3. Desenvolva (4x + 3)(4x − 3). base
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- Os fatores têm os mesmos termos e sinais opostos: é um produto da soma pela diferença, (A + B)(A − B) = A² − B².
- A = 4x, logo A² = 16x².
- B = 3, logo B² = 9.
- Os termos do meio se cancelam: não sobra nenhum termo em x.
Resposta: 16x² − 9
4. Marcos escreveu (x + 3)² = x² + 9. Encontre o erro, escreva o desenvolvimento correto e calcule a diferença entre os dois resultados para x = 2. intermedio
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- Marcos elevou cada termo ao quadrado e esqueceu o dobro do produto, 2 · x · 3 = 6x.
- Desenvolvimento correto: (x + 3)² = x² + 6x + 9.
- Para x = 2 o valor correto é 4 + 12 + 9 = 25, que coincide com (2 + 3)² = 25.
- O resultado de Marcos vale 4 + 9 = 13.
- A diferença é 25 − 13 = 12, exatamente o termo que faltava, 6x com x = 2.
Resposta: Faltou o dobro do produto: (x + 3)² = x² + 6x + 9. Para x = 2 temos 25 contra 13, diferença de 12.
5. Calcule de cabeça 99² e 51 · 49, sem calculadora. intermedio
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- Escrevo 99 = 100 − 1, então 99² = (100 − 1)² = 100² − 2 · 100 · 1 + 1² = 10.000 − 200 + 1 = 9.801.
- Escrevo 51 = 50 + 1 e 49 = 50 − 1: o produto é da soma pela diferença.
- 51 · 49 = (50 + 1)(50 − 1) = 50² − 1² = 2.500 − 1 = 2.499.
Resposta: 99² = 9.801; 51 · 49 = 2.499
6. Desenvolva (x − 2)³. intermedio
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- Uso (a − b)³ = a³ − 3a²b + 3ab² − b³, com a = x e b = 2.
- a³ = x³.
- 3a²b = 3 · x² · 2 = 6x², com sinal de menos.
- 3ab² = 3 · x · 4 = 12x, com sinal de mais.
- b³ = 8, com sinal de menos.
- Verifico com x = 3: (3 − 2)³ = 1 e 27 − 54 + 36 − 8 = 1.
Resposta: x³ − 6x² + 12x − 8
7. Fatore 25x² − 30x + 9 e 49a² − 16b⁴. avanzato
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- Primeiro polinômio: 25x² = (5x)² e 9 = 3² são quadrados perfeitos.
- O termo do meio deve ser 2 · 5x · 3 = 30x: confere, com sinal de menos.
- Logo, 25x² − 30x + 9 = (5x − 3)².
- Segundo polinômio: 49a² = (7a)² e 16b⁴ = (4b²)², pois (b²)² = b⁴. É uma diferença de quadrados.
- 49a² − 16b⁴ = (7a − 4b²)(7a + 4b²).
Resposta: (5x − 3)² e (7a − 4b²)(7a + 4b²)
8. Resolva a equação (x + 4)² − (x − 4)² = 32. avanzato
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- Desenvolvo (x + 4)² = x² + 8x + 16.
- Desenvolvo (x − 4)² = x² − 8x + 16.
- Subtraio, lembrando de trocar todos os sinais do segundo desenvolvimento: x² + 8x + 16 − x² + 8x − 16 = 16x.
- A equação fica 16x = 32, então x = 2.
- Verificação: 6² − (−2)² = 36 − 4 = 32.
Resposta: x = 2
Perguntas frequentes
Como decorar as fórmulas dos produtos notáveis?
Basta lembrar da estrutura: o quadrado da soma ou da diferença tem sempre três termos (primeiro ao quadrado, dobro do produto e segundo ao quadrado), e o produto da soma pela diferença tem dois. O cubo segue os coeficientes 1, 3, 3, 1 do triângulo de Pascal.
Por que (a + b)² não é igual a a² + b²?
Porque (a + b)² significa (a + b)(a + b), e cada termo multiplica todos os outros. Aparecem a², ab, ab e b²: os dois produtos ab formam o termo do meio, 2ab.
Para que servem os produtos notáveis?
Servem para desenvolver produtos sem multiplicar termo a termo, fatorar polinômios, simplificar frações algébricas e fazer contas de cabeça, como 99² ou 101².
Como saber se um trinômio é um quadrado perfeito?
Verifique se dois termos são quadrados perfeitos e se o terceiro é o dobro do produto das raízes deles. Se for, o trinômio é o quadrado de um binômio; se não, é preciso fatorar de outra forma.
Qual é a diferença entre o quadrado da diferença e a diferença de quadrados?
O quadrado da diferença, (a − b)², tem três termos e um termo do meio. A diferença de quadrados, a² − b², tem dois termos e se fatora como (a + b)(a − b).