Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên n, ta có: \(\left( {n + 2} \right)^2 - n^2\) chia hết cho 4.
Problem Analysis
Problem Summary
Cho biểu thức \(\left(n+2\right)^2 - n^2\) với n là số tự nhiên bất kỳ. Cần chứng minh biểu thức này luôn chia hết cho 4.
Required Knowledge
Hằng đẳng thức hiệu hai bình phương \(a^2 - b^2 = (a+b)(a-b)\). Tính chất chia hết: nếu một tích có một thừa số chia hết cho 4 thì tích đó chia hết cho 4.
Solution Method
Dùng hằng đẳng thức hiệu hai bình phương để biến đổi biểu thức, rút gọn và đưa về dạng tích có thừa số là 4, từ đó kết luận chia hết cho 4.
Real-world Application
Nếu số học sinh trong lớp là n, sau khi thêm 2 bạn nữa thì bình phương số học sinh mới trừ đi bình phương số học sinh cũ luôn chia hết cho 4 — em có thể kiểm tra điều này với n = 10 không?
Hints (0/3)
Hint 1:
Nhận ra \(\left(n+2\right)^2 - n^2\) có dạng \(a^2 - b^2\) với \(a = n+2\), \(b = n\). Áp dụng hằng đẳng thức \(a^2 - b^2 = (a+b)(a-b)\) để phân tích.
Hint 2:
Sau khi áp dụng hằng đẳng thức, em tính được \((n+2-n)(n+2+n) = 2(2n+2)\). Thử rút gọn tiếp xem thu được bội của 4 không.
Hint 3:
\(2(2n+2) = 2 \cdot 2(n+1) = 4(n+1)\). Vì 4 chia hết cho 4 nên \(4(n+1)\) chia hết cho 4 với mọi số tự nhiên n.
Detailed solution
Ta có:
\[\left(n+2\right)^2 - n^2 = \left(n+2-n\right)\cdot\left(n+2+n\right) = 2\cdot\left(2n+2\right) = 2\cdot 2\cdot\left(n+1\right) = 4\left(n+1\right).\]
Vì \(4 \vdots 4\) nên \(4(n+1) \vdots 4\) với mọi số tự nhiên n.
Vậy \(\left(n+2\right)^2 - n^2\) chia hết cho 4 với mọi số tự nhiên n. (đpcm)
Exercises in this lesson— Bài 6. Hiệu hai bình phương. Bình phương của một tổng hay một hiệu