Chọn cấu trúc Toán học
Bài 16 Trang 27
#Hằng đẳng thức đáng nhớ
Bài 16: Từ một khối lập phương có cạnh bằng $2x + 3$ (dm), ta cắt bỏ một khối lập phương có cạnh bằng $x + 2$ (dm) (xem hình bên). Tính thể tích phần còn lại, viết kết quả dưới dạng đa thức.

Để giải quyết bài toán này, các em cần nắm vững các kiến thức sau:
1.  Công thức tính thể tích khối lập phương: $V = a^3$ (trong đó $a$ là độ dài cạnh).
2.  Hằng đẳng thức đáng nhớ (Lập phương của một tổng):
    $(A + B)^3 = A^3 + 3A^2B + 3AB^2 + B^3$.
3.  Quy tắc trừ đa thức: Khi bỏ dấu ngoặc có dấu "$-$" đứng trước, ta phải đổi dấu tất cả các hạng tử bên trong ngoặc.
4.  Cách tính thể tích phần còn lại: $V_{\text{còn lại}} = V_{\text{lớn}} - V_{\text{nhỏ}}$.

💬 Lời giải giảng chi tiết (Đọc để hiểu)

*   Bước 1: Tính thể tích khối lập phương lớn ban đầu.
    Khối lập phương lớn có cạnh là $2x + 3$. Áp dụng hằng đẳng thức $(A+B)^3$:
    $V_1 = (2x + 3)^3$
    $V_1 = (2x)^3 + 3 . (2x)^2 . 3 + 3 . 2x . 3^2 + 3^3$
    $V_1 = 8x^3 + 3 . 4x^2 . 3 + 3 . 2x . 9 + 27$
    $V_1 = 8x^3 + 36x^2 + 54x + 27$ (đơn vị: $dm^3$).

*   Bước 2: Tính thể tích khối lập phương nhỏ bị cắt đi.
    Khối lập phương nhỏ có cạnh là $x + 2$:
    $V_2 = (x + 2)^3$
    $V_2 = x^3 + 3 . x^2 . 2 + 3 . x . 2^2 + 2^3$
    $V_2 = x^3 + 6x^2 + 12x + 8$ (đơn vị: $dm^3$).

*   Bước 3: Tính thể tích phần còn lại.
    Ta lấy thể tích khối lớn trừ đi thể tích khối nhỏ:
    $V = V_1 - V_2 = (8x^3 + 36x^2 + 54x + 27) - (x^3 + 6x^2 + 12x + 8)$.

*   Bước 4: Phá ngoặc và rút gọn.
    Lưu ý khi phá ngoặc thứ hai có dấu trừ phía trước, các số hạng $x^3, 6x^2, 12x, 8$ đều chuyển thành dấu âm:
    $V = 8x^3 + 36x^2 + 54x + 27 - x^3 - 6x^2 - 12x - 8$.
    Gom các hạng tử đồng dạng:
    $V = (8x^3 - x^3) + (36x^2 - 6x^2) + (54x - 12x) + (27 - 8)$
    $V = 7x^3 + 30x^2 + 42x + 19$.
Thể tích của khối lập phương lớn ban đầu là:
$V_1 = (2x + 3)^3 = (2x)^3 + 3 . (2x)^2 . 3 + 3 . 2x . 3^2 + 3^3$
$V_1 = 8x^3 + 36x^2 + 54x + 27$ $(dm^3)$.

Thể tích của khối lập phương nhỏ bị cắt đi là:
$V_2 = (x + 2)^3 = x^3 + 3 . x^2 . 2 + 3 . x . 2^2 + 2^3$
$V_2 = x^3 + 6x^2 + 12x + 8$ $(dm^3)$.

Thể tích phần còn lại của khối lập phương là:
$V = V_1 - V_2 = (8x^3 + 36x^2 + 54x + 27) - (x^3 + 6x^2 + 12x + 8)$
$V = 8x^3 + 36x^2 + 54x + 27 - x^3 - 6x^2 - 12x - 8$
$V = 7x^3 + 30x^2 + 42x + 19$ $(dm^3)$.

Để kích thước các khối lập phương có nghĩa và khối nhỏ nằm trong khối lớn, ta cần điều kiện: $x+2 > 0$ và $2x+3 > x+2 \Rightarrow x > -1$. Với điều kiện này, kết quả đa thức trên là hoàn toàn xác định.
Vậy thể tích phần còn lại là $V = 7x^3 + 30x^2 + 42x + 19$ $dm^3$.

 ⚠️ Các lỗi sai học sinh hay mắc phải

1.  Sai hằng đẳng thức: Nhiều em viết $(2x+3)^3 = 8x^3 + 27$ (thiếu các hạng tử ở giữa). Hãy nhớ công thức đầy đủ có 4 hạng tử.
2.  Lỗi lũy thừa: Khi tính $(2x)^3$, nhiều bạn chỉ nâng lũy thừa $x$ mà quên nâng lũy thừa số $2$ (viết thành $2x^3$ thay vì $8x^3$).
3.  Lỗi dấu: Khi thực hiện phép trừ $V_1 - V_2$, không đóng ngoặc $V_2$ dẫn đến việc chỉ đổi dấu hạng tử đầu tiên $-x^3$ mà quên đổi dấu các hạng tử còn lại.

 🎯 Bài tập tương tự (Tự luyện)

Đề bài: Một khối hình hộp chữ nhật có ba kích thước lần lượt là $x+1$, $x-1$ và $x+2$. Người ta khoét đi một lỗ hình lập phương cạnh là $x-1$ ($x > 1$). Tính thể tích phần còn lại.

Lời giải nhanh:
$V_{\text{hộp}} = (x+1).(x-1).(x+2) = (x^2-1).(x+2) = x^3 + 2x^2 - x - 2$.
$V_{\text{lỗ}} = (x-1)^3 = x^3 - 3x^2 + 3x - 1$.
$V_{\text{còn lại}} = (x^3 + 2x^2 - x - 2) - (x^3 - 3x^2 + 3x - 1)$
$V_{\text{còn lại}} = 5x^2 - 4x - 1$.

Chúc các em học tốt! Nếu chỗ nào chưa hiểu, hãy hỏi lại Thầy nhé!