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完全平方公式证明
2025/07/21·StepFun can make mistakes, check important info.
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继续解答
Reason
思考过程

首先,用户的问题是关于证明完全平方公式:对于任意实数 ,有 。用户提供的“证明”部分已经引用了完全平方公式,但似乎只是在重复结论,没有展开推导过程。所以我的任务是补充完整的证明步骤。

完全平方公式的证明通常有两种方式:代数证明(利用多项式乘法)和几何证明(利用面积拼接)。这里更适合用代数证明,因为题目是代数形式。

步骤分解:

  1. 展开左边:利用乘法的分配律,计算
  2. 合并同类项:将展开后的项整理为右边的形式
  3. 验证任意性:说明对任意实数 ,等式成立。

现在详细写出证明过程:


证明:

要证明对任意实数 ,有

我们从左边开始,展开
根据多项式乘法法则(或分配律),
对第二个因式 分别乘以第一个因式 中的 ,即:

\begin{align*}(a + b)(a + b) &= a \cdot (a + b) + b \cdot (a + b) \tag{分配律:乘法对加法的分配性} \\&= a \cdot a + a \cdot b + b \cdot a + b \cdot b \tag{继续对每个乘积展开} \\&= a^2 + ab + ab + b^2 \tag{计算单项式乘积(\( a \cdot a = a^2 \),\( a \cdot b = ab \) 等)} \\&= a^2 + 2ab + b^2 \tag{合并同类项:\( ab + ab = 2ab \)}.\end{align*}

因此,对任意实数 ,等式 成立。

补充说明(可选):

  • 几何证明:若用面积理解, 可看作边长为 的正方形,其面积可拆分为“边长为 的正方形(面积 )”“边长为 的正方形(面积 )”和“两个长为 、宽为 的矩形(每个面积 ,总 )”,加起来就是
  • 适用性:代数证明更通用,适用于任意实数(包括负数、零),而几何证明依赖图形的直观性(通常假设 )。

这样,证明过程就完整且严谨了。用户提供的原始“证明”只是陈述了结论,我通过展开多项式乘法和合并同类项,清晰地推导了等式成立。

要证明对于任意实数 ,有 ,我们可以通过多项式乘法法则展开推导:

证明步骤:

  1. 展开左边
    根据“乘法对加法的分配律”,将 看作一个整体,平方可表示为

    对第二个因式 分别乘以第一个因式 中的 ,即:

\begin{align*} (a + b)(a + b) &= a \cdot (a + b) + b \cdot (a + b) \tag{分配律:乘法分配性} \\ &= a \cdot a + a \cdot b + b \cdot a + b \cdot b \tag{继续展开每个乘积} \\ &= a^2 + ab + ab + b^2 \tag{计算单项式乘积(\( a \cdot a = a^2 \),\( a \cdot b = ab \) 等)} \\ &= a^2 + 2ab + b^2 \tag{合并同类项:\( ab + ab = 2ab \)}. \end{align*}

  1. 验证任意性
    上述推导中,任意实数(包括正数、负数、零)。无论 取何值,多项式乘法的分配律、单项式乘积的运算规则(如 )均成立,因此等式对任意实数 恒成立。

结论:

对任意实数 ,等式 成立。

(若需补充几何直观:可将 理解为“边长为 的正方形面积”,它由“边长为 的正方形(面积 )”“边长为 的正方形(面积 )”和“两个长为 、宽为 的矩形(每个面积 ,总 )”拼接而成,面积和为 ,与代数推导一致。)