Drei feste Muster
Ein Produkt aus zwei Klammern mit denselben Gliedern lässt sich wie jedes Klammer-mal-Klammer-Produkt ausmultiplizieren. Weil dabei immer dasselbe Muster entsteht, merkt man sich das Ergebnis als Formel.
- Binom:eine Summe oder Differenz aus genau zwei Gliedern, z. B. \(a + b\) oder \(x - 3\).
- Quadrat eines Binoms:\((a + b)^2\) bedeutet \((a + b) \cdot (a + b)\) — das Binom wird mit sich selbst multipliziert.
- Quadratglieder:\(a^2\) und \(b^2\) entstehen aus „erstes mal erstes“ und „zweites mal zweites“.
- Mischglied:die beiden gemischten Produkte \(ab\) und \(ba\) sind gleich und werden zu \(2ab\) zusammengefasst.
- Plus mal Minus:bei \((a + b)\cdot(a - b)\) heben sich die Mischglieder \(-ab\) und \(+ab\) auf.
Herleitung:
Die drei binomischen Formeln:
1. \((a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2\)
2. \((a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2\)
3. \((a + b)\cdot(a - b) = a^2 - b^2\)
Achtung: \((a + b)^2\) ist nie \(a^2 + b^2\) — das Mischglied \(2ab\) gehört dazu.
Vorwärts und rückwärts
Jede Formel ist eine Gleichung: Von links nach rechts gelesen wird ausmultipliziert, von rechts nach links gelesen wird faktorisiert — die Summe wird wieder zum Produkt.
- Flächenmodell:ein Quadrat mit der Seite \(a + b\) zerfällt in die Quadrate \(a^2\), \(b^2\) und zwei gleiche Rechtecke \(ab\).
- Vorwärts:\(a\) und \(b\) im Binom erkennen und in die Formel einsetzen: \((x + 3)^2 = x^2 + 6x + 9\).
- Auf die Glieder achten:steht im Binom \(2x\), dann ist \(a = 2x\) und \(a^2 = 4x^2\).
- Rückwärts:zwei Quadratglieder suchen und prüfen, ob das Mischglied genau \(2ab\) ist: \(x^2 - 10x + 25 = (x - 5)^2\).
- Ohne Mischglied:eine Differenz zweier Quadrate ist die dritte Formel: \(x^2 - 49 = (x + 7)(x - 7)\).
Stelle die Längen \(a\) und \(b\) ein und wähle eine Formel. Mit ▶ erscheinen die Teilflächen nacheinander — bei der dritten Formel wird ein Streifen umgelegt.
Halte fest: Die Gesamtfläche ist immer die Summe der Teilflächen — beim Minus werden Streifen abgezogen, bei der dritten Formel wird nur umgelegt.
Faktorisieren mit binomischen Formeln:
\(a^2 + 2ab + b^2 = (a + b)^2\)
\(a^2 - 2ab + b^2 = (a - b)^2\)
\(a^2 - b^2 = (a + b)\cdot(a - b)\)
Prüfen: erst die beiden Quadrate \(a^2\) und \(b^2\) suchen, dann kontrollieren, ob das Mischglied genau \(2ab\) ist.
Allgemeine Hinweise
Das Mischglied nicht vergessen
\((x + 4)^2\) ist nicht \(x^2 + 16\). Es fehlt \(2 \cdot x \cdot 4 = 8x\).
Faktoren mitquadrieren
Bei \((3x - 1)^2\) ist \(a = 3x\), also \(a^2 = 9x^2\) und nicht \(3x^2\). Setze das ganze Glied in Klammern ein.
Rückwärts mit Probe
Nicht jede Summe mit zwei Quadraten passt zu einer Formel. Multipliziere dein Ergebnis zur Probe wieder aus.
