在学习完全立方公式时,最常见的疑惑莫过于 (a-b)³ 等于什么。它不仅是中学代数的必考点,也频繁出现在竞赛题、函数最值与三维几何体积计算中。下文用一步一步的拆分演示,带你看清公式的底层逻辑、变形技巧与实战应用,并配有常见疑问答疑,保证看完就会、考试不慌。
一、为什么 (a-b)³ 要展开?
记住一句话:展开是为了简化。
在解题过程中,遇到 (a-b)³ 这种高次幂,很容易与其它项混淆。通过展开成四项的多项式,我们就能把复杂的乘方运算变成加减法,便于下一步因式分解、合并同类项或求极限。
二、最直观的推导:先平方再相乘
将立方分解为平方与一次幂的乘积,符号清晰、路径最短。
(a-b)³
= (a-b)² · (a-b)
= (a² - 2ab + b²)(a - b) (平方展开)
= a·(a² - 2ab + b²) - b·(a² - 2ab + b²)
= a³ - 2a²b + ab² - a²b + 2ab² - b³
= a³ - 3a²b + 3ab² - b³重点观察:系数 “1 -3 +3 -1” 呈二项式系数规律,根据帕斯卡三角第三行即可速记。
三、完全立方公式记忆技巧
| 关键词 | 记忆口诀 | 示例对应 |
|---|---|---|
| a³、b³ | 首末单项符号不变 | 公式首项 a³,尾项 -b³ |
| -3a²b、+3ab² | 中间两项符号交替,系数绝对值为 3 | -3a²b 在第二项,+3ab² 在第三项 |
把它们连成一句顺口溜:
“首项尾项把立方写,二负三正系数连交替。” 多读两遍,考试现场即可默写。
四、两种常见变形(解题提速)
- 反向极化
若已知a³ – 3a²b + 3ab² – b³需因式分解,一眼就锁定(a – b)³,避免繁琐拆项。 - 与立方差公式联动
a³ – b³还能写成(a – b)(a² + ab + b²).
当你遇到含(a-b)与一个二次式相乘时,考虑先用立方差或立方和拆分,两步再走回完全立方公式,就能实现“换视窗”,柳暗花明。
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五、实战演练:三步秒杀竞赛题
例题:已知 x² – 5x + 6 = 0 的两根为 x₁、x₂,求 (x₁ – x₂)³ 的值。
| 步骤 | 操作细节 |
|---|---|
| 1. 求根 | 化简得 (x-2)(x-3)=0 → x₁=3, x₂=2 |
| 2. 代公式 | (3-2)³ = 1³ = 1 |
| 3. 验证 | 直接乘方与公式两边同时对齐,结果一致 |
—— 一看就懂,绝不丢分!
六、拓展:如何推导 (a+b)³?
把 +b 代入原推导,唯一变化是符号。
(a+b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³
口诀亦随之改变:
“二正三正系数全相同,中间不交替”。
七、常见问题解答(FAQ)
Q1:考试时我把公式记成 a³ – 3a³b + 3ab² – b³,写错项会影响多少分?
A:通常情况下,整道题会扣 1–2 分,前提是一两步就能看清是笔误;若影响后续求导或极值,可能全部归零。
Q2:完全立方公式可以用在复数平面吗?
A:当然可以。设 a、b 为复数,推导步骤完全一致,只需留意 i² = –1,合理控制符号。
Q3:为什么做完题目总感觉检验结果很复杂?
A:因为你把 ³ 展开后未同步合并同类项。在计算完成后,用 同类项检测法:从左到右扫两次,若 ab 同类项系数之和为 0,即代表计算正确。
Q4:三维空间坐标里,能否把 (a-b)³ 视为体积?
A:不直接对应体积,但可看成 三个维度分别按比例缩放 后的倍数差;做向量距离公式时,三次幂经常出现。
Q5:帕斯卡三角如何记 (a-b)³ 的系数?
A:第 4 行(从 0 行开始算)为 1 3 3 1,再把 b 次的项加负号即可得到 1 -3 3 -1。
八、今天学、今天会
- 背口诀:首末立方,二三 -3、+3 交替。
- 三步推导:平方 → 拆分 → 整理。
- 易错提醒:差项、符号、幂次是三大雷区。
从公式到题型,从得分到拿满分,愿你下一次看到 (a-b)³ 的三个字时,脑子里只剩3秒直接写出答案的肌肉记忆!