Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên n, ta có: \(\left( {n + 2} \right)^2 - n^2\) chia hết cho 4.
Phân tích bài toán
Tóm tắt đề bài
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.
Kiến thức cần dùng
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.
Phương pháp giải
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.
Ứng dụng thực tế
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?
Gợi ý (0/3)
Gợi ý 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.
Gợi ý 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.
Gợi ý 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.
Lời giải chi tiết
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)
Các bài tập cùng bài học— Bài 6. Hiệu hai bình phương. Bình phương của một tổng hay một hiệu