國中教育會考 第3冊・八年級上學期 代數

多項式與乘法公式

展開、乘法公式與多項式四則

內容概述

多項式是由「數與文字符號的乘積」相加而成的式子,按次數排列。三大乘法公式:和的平方 $(a+b)^2=a^2+2ab+b^2$、差的平方 $(a-b)^2=a^2-2ab+b^2$、平方差 $(a+b)(a-b)=a^2-b^2$。公式不只用來展開,更是速算與因式分解的基礎。

學習重點

  1. 1$(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$:中間項 $2ab$ 千萬不能漏
  2. 2$(a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2$:注意 $b^2$ 前是正號
  3. 3$(a+b)(a-b) = a^2 - b^2$:平方差,速算利器($102\times98=10000-4$)
  4. 4多項式加減:合併同類項;乘法:逐項分配(直式或橫式)
  5. 5多項式除法:直式除法,注意缺項要補 0

國中教育會考出題趨勢:會考常考「利用乘法公式速算」(如 $99^2 = (100-1)^2$)與「展開後求特定項係數」。$(a+b)^2 \neq a^2+b^2$ 是全國國中生最經典的錯誤,判斷題必出。

108 課綱對應

進階探究・深度解析

乘法公式的幾何意義:$(a+b)^2$ 可視為邊長 $a+b$ 的正方形面積,切割成 $a^2$、$b^2$ 與兩塊 $ab$——這解釋了中間項 $2ab$ 的由來。會考曾出「用面積圖形驗證乘法公式」的題組,圖形化理解是趨勢。

配方法的前身:由 $x^2 + 6x$ 湊出 $(x+3)^2 - 9$ 的技巧(加上 $(\frac{6}{2})^2$ 再減回),在九年級二次函數頂點式與一元二次方程式中將全面展開,八年級的乘法公式熟練度直接決定九年級的學習曲線。

章節試題(4 題・附詳解)

1.基礎展開 $(x + 5)^2$ 的結果為何?

測驗重點:乘法公式展開

  1. (A) $x^2 + 25$
  2. (B) $x^2 + 5x + 25$
  3. (C) $x^2 + 10x + 25$
  4. (D) $x^2 + 10x + 10$
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正確答案:(C) $x^2 + 10x + 25$

$(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$:$(x+5)^2 = x^2 + 2(x)(5) + 25 = x^2 + 10x + 25$。(A) 漏掉中間項 $2ab$,是全國最經典的錯誤——$(a+b)^2 \neq a^2 + b^2$!中間項是首尾兩項乘積的 2 倍。

2.中等利用乘法公式計算 $103 \times 97$ 的值。

測驗重點:平方差公式速算

  1. (A) 9991
  2. (B) 9891
  3. (C) 10009
  4. (D) 9091
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正確答案:(A) 9991

$103 \times 97 = (100+3)(100-3) = 100^2 - 3^2 = 10000 - 9 = 9991$。平方差公式 $(a+b)(a-b) = a^2 - b^2$ 的速算應用:把兩數寫成「同一個數加減同一個差」。會考速算題的固定班底。

3.中等展開 $(2x - 3)(x + 4)$ 後,x 的一次項係數為何?

測驗重點:展開求係數

  1. (A) 5
  2. (B) 8
  3. (C) $-3$
  4. (D) 11
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正確答案:(A) 5

逐項分配:$(2x)(x) + (2x)(4) + (-3)(x) + (-3)(4) = 2x^2 + 8x - 3x - 12 = 2x^2 + 5x - 12$。一次項係數 $= 8 - 3 = 5$。求特定項係數不必全部展開:一次項只來自「外×外、內×內」兩組($2x \cdot 4$ 與 $-3 \cdot x$),鎖定目標可加快速度。

4.進階已知 $a + b = 7$,$ab = 10$,求 $a^2 + b^2$ 的值。

測驗重點:乘法公式的變形應用

  1. (A) 49
  2. (B) 29
  3. (C) 39
  4. (D) 59
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正確答案:(B) 29

由 $(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$ 變形:$a^2 + b^2 = (a+b)^2 - 2ab = 49 - 20 = 29$。「和與積求平方和」是乘法公式變形的招牌題:不需要解出 a、b(其實是 2 和 5),直接用公式關係轉換。延伸:$(a-b)^2 = (a+b)^2 - 4ab = 9$,故 $a - b = \pm 3$。