平方差公式的推导与套用

平方差公式 (a+b)(a-b)=a²-b²:两数和与这两数差的积,等于它们的平方差;关键是找准“相同项”与“相反项”。

适用前提与边界条件

  1. 已掌握多项式与多项式相乘的法则
  2. 公式中的 a、b 可以是数、字母或任意代数式

定义

结构特征:两个二项式相乘,一项完全相同(),另一项互为相反数( 与 )。

判定的口诀是「一同一反」:先把两个括号里的项对齐,若有一项完全一样、另一项只差一个负号,就能套平方差公式;若两项都相同(或都相反),则要用完全平方公式。

公式里的 、 不只是单个字母,可以是数,也可以是整式(如 、)。识别时要把它们当作整体来看。

推导

按多项式乘法展开:

其中 与 合并为 。交叉项恰好抵消,是这条公式成立的根本原因——换成 就不会抵消,而是留下 ,那正是完全平方公式。

面积法的直观:画一个边长为 的大正方形,从一角剪去边长为 的小正方形,剩下部分面积为 ;再把这块图形沿一条线剪开、重新拼成一个长为 、宽为 的长方形,面积就是 。同一块图形用两种方法算面积,故二者相等。

四种常见变形

  1. 位置变化:、——先交换项的位置,看清「一同一反」再套
  2. 符号变化: 中相同项是 、相反项是 ,结果为
  3. 系数变化: 中 、,结果为 ,不是
  4. 整体识别: 把 看作 、 看作 ,结果为

第 3 条是最常见的失分点:漏掉括号导致系数没有被平方。

速算中的应用

两个接近整十、整百的数相乘,可以凑成平方差:

关键是先找出两数的中间数: 与 的中间数是 ,它们与中间数的差是 。

典例精析

例 1 计算 。

解:相同项 ,相反项 :

例 2 计算 。

解:、,注意 要整体平方:

例 3 计算 。

解:把 视为整体:

错例: 不能用平方差公式——两项完全相同,不是「一同一反」,应用完全平方公式得 。

对比

公式结构结果项数典型误用
平方差 一同一反两项 把 算成
完全平方 两项相同或都相反三项,含 漏掉中间项

与其他知识的联系

平方差公式的价值在两处:一是速算,二是因式分解——把公式反过来用就是 ,这是分解因式的第一招。

再往后,分母有理化用的也是平方差:分子分母同乘「共轭」因式,正是为了让根号通过平方差消掉,例如

正例与反例

✅ 正例

  • (x+2)(x-2) = x²-4
  • 99×101 = (100-1)(100+1) = 10000-1 = 9999

❌ 反例

  • (a+b)(a+b) 不能用平方差公式:两项不是一同一反,应用完全平方公式

高频误解与考试易错

  • 套公式时漏掉括号,如把 (2x+3)(2x-3) 算成 2x²-9
  • 与完全平方公式混淆,误写成 a²-b²=(a-b)²
  • aa、bb 可以是数、单项式或多项式,要整体看作一项,关键是两项一项相同一项相反

常见问题

平方差公式的语言表述是什么?
两个数的和与这两个数的差的积,等于这两个数的平方差。
公式里的 a 和 b 只能是单个字母吗?
不是,可以是数、字母或代数式,需整体识别。
(a-b)(a+b) 还等于 a²-b² 吗?
等于,乘法满足交换律,顺序不影响结果。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)八年级上册 第十六章《整式的乘法》16.3 乘法公式(2025 秋起使用)