Tính nhanh giá trị của các biểu thức:
a) \(x^2 - 4x + 4\) tại \(x = 102\).
b) \(x^3 + 3x^2 + 3x + 1\) tại \(x = 999\).
Problem Analysis
Problem Summary
Cho hai biểu thức đại số, cần tính giá trị tại các số nguyên lớn bằng cách tính nhanh, không tính trực tiếp.
Required Knowledge
Hai hằng đẳng thức đáng nhớ: \((a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2\) và \((a + b)^3 = a^3 + 3a^2b + 3ab^2 + b^3\). Kỹ năng nhận dạng dạng hằng đẳng thức trong biểu thức cho trước.
Solution Method
Một cách duy nhất — nhận dạng biểu thức khớp với hằng đẳng thức, viết lại dưới dạng lũy thừa rút gọn, rồi thay giá trị x vào để tính. Chọn x sao cho sau khi rút gọn ra số tròn chục hoặc tròn trăm thì phép tính lũy thừa rất đơn giản.
Real-world Application
Khi biết diện tích một ô vuông nhỏ là \((x-2)^2\) và \(x = 102\) cm, em tính được diện tích thực tế của ô vuông đó bằng bao nhiêu cm² mà không cần nhân 100 × 100 theo cách dài?
Hints (0/3)
Hint 1:
Nhìn vào câu a, thử so sánh \(x^2 - 4x + 4\) với công thức \((a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2\). Em thấy \(b\) bằng bao nhiêu thì khớp?
Hint 2:
Câu a: sau khi viết lại thành \((x - 2)^2\), thay \(x = 102\) thì trong ngoặc còn lại số tròn trăm rất dễ tính. Câu b: thử so sánh \(x^3 + 3x^2 + 3x + 1\) với \((x + 1)^3 = x^3 + 3x^2 + 3x + 1\) — hai biểu thức này giống nhau hoàn toàn.
Hint 3:
Câu b: thay \(x = 999\) vào \((x + 1)^3\), trong ngoặc ra đúng 1000. Lũy thừa bậc 3 của 1000 chỉ cần đếm số chữ số 0 là xong.
Detailed solution
a) Nhận dạng hằng đẳng thức bình phương hiệu:
\(x^2 - 4x + 4 = x^2 - 2 \cdot x \cdot 2 + 2^2 = (x - 2)^2\)
Thay \(x = 102\):
\((102 - 2)^2 = 100^2 = 10000\)
b) Nhận dạng hằng đẳng thức lập phương tổng:
\(x^3 + 3x^2 + 3x + 1 = (x + 1)^3\)
Thay \(x = 999\):
\((999 + 1)^3 = 1000^3 = 1\,000\,000\,000\)