يعد المكعب من أهم وأشهر الأشكال الهندسية، فهو يتكون من أكثر من وجه وكل وجه منه عبارة عن مربع، وحجم المكعب هو (ل³) حيث أن (ل) تعبر عن طول ضلع أحد أضلاع المكعب، وعندما نريد أن نأتي بالفرق بين مكعبين، فإننا نستعين بالقانون المشهور (س³ -ص³).
قانون الفرق بين مكعبين
يعد هذا القانون من أشهر القوانين المستخدمة في الرياضيات بسبب استخداماته الكثيرة، فالفرق بين مكعبين هي حالة خاصة ضمن حالات ضرب كثيرات الحدود، والصيغة المعبرة عن هذه الحالة هي عبارة عن حدين مكعبين تفصل بينهم علامة طرح، كما هو موضح في القانون التالي: س³ – ص³ = (س – ص)(س² + س ص + ص²).
يعد هذا القانون من أكثر القوانين المستخدمة في الرياضيات بسبب استخداماته الكثيرة في حل المسائل الرياضية المختلفة، ومن الممكن أن نحلل الفرق بين مكعبين كما هو واضح في القانون السابق، إلى جزئين، فالجزء الأول في هذه الحالة يساوي الجذر التكعيبي للحد الأول (س) مطروح منه الجذر التكعيبي للحد الثاني (ص)، أما الجزء الثاني فهو تحليل للجزء الأول الذي يساوي مربع الحد الأول (س) مضاف إليه الحد الأول مضروب في الحد الثاني مضاف إليهم مربع الحد الثاني (ص).
تحليل الفرق بين مكعبين
حتى نحلل الفرق بين مكعبين، يجب أن نتحقق أولاً من أنه تم كتابة المقدار بالصورة الصحيحة وبالترتيب الصحيح على صورة الصيغة العامة (س³- ص³)، من بعدها يتم تحليله من خلال اتباع بعض الخطوات التالية :
- تم فتح قوسين، حيث أن تكون العلاقة بين القوسين الضرب، أي أن في النهاية يتم ضرب القوسين في بعضهم البعض () × ().
- نكتب في القوس الأول إشارة طرح، وفي القوس الثاني إشارتين جمع.
- نكتب الحد الأول في القوس الأول وحده، بدون إشارة التكعيب قبل إشارة الطرح، لتصبح بهذا الشكل: (س- ) × ( + + ).
- نكتب الحد الثاني بدون تكعيب بعد إشارة الطرح في القوس الثاني، لتصبح بهذا الشكل: (س-ص) × ( + + ).
بهذا نكون انتهينا من الشق الأول في تحليل القانون، أما الشق الثاني أو القوس الثاني، يتم تطبيع الخطوات التالي :
- يتم تربيع الحد الأول ليصبح (س²) نكتب مربع الحد اول (س²) قبل إشارة الجمع الأولي في القوس الثاني، لتصبح بهذا الشكل: (س- ص) × (س²+ + ).
- نقوم بضرب الحد الأول في الحد الثاني (س × ص)، ثم نقوم بكتابة حاصل الضرب بين اشارتي الجمع الموجودين في القوس الثاني، ليصبح شكل المعادلة بالشكل التالي:(س-ص) × (س² + (س × ص) + ).
- في أخر خطوات تكوين القانون نقوم بوضع مربع الحد الثاني (ص²)، بعد إشارة الجمع بالحد الثاني، ليصبح الشكل النهائي (س-ص) × ( س² +(س × ص)+ص²).
- وبهذا يكون الشكل النهائي للقانون الخاص بالفرق بين مكعبين و تحليل كالآتي: (س³- ص³) = (س-ص) × (س² +(س × ص)+ص²).
من الممكن أن نعبر عن قانون الفرق بين مكعبين بالكلمات بالشكل التالي: مُكعب الحَدِّ الأوّل – مُكعب الحَدِّ الثاني= (الحَدّ الأوّل – الحَدّ الثاني) × (الحَدّ الأوّل تربيع + الحد الأول × الحد الثاني + الحَدّ الثاني تربيع).
أمثلة محلولة عن الفرق بين مكعبين
المثال الأول
حَلّل المقدار التالي إلى عوامله:(64- 216ص³)
الحل
نلاحظ أنّ الحَدَّ الأول وهو (64) عبارة عن مكعب كامل أي أنه يساوي (³4)
والحَدَّ الثاني أيضاً 216ص³ هو مكعب كامل أنه من الممكن أن نعبر عنه (6ص³)
64 – 216ص³= (4)³ – 6ص³.
نحلل كالآتي: (4)³- 6ص³= (4-6 ص)×((4)²+(4×6 ص)+ (6 ص)²).
(4)³- 6ص³= (4-6 ص)×((16)+(24 ص)+ (36ص²)).
المثال الثاني
حلل المقدار س³ -125؟
الحل
س³ – 125= (س-5) (س² +5س+25).
المثال الثالث
حلل 40 س3-5 ص³ ؟
الحل
40 س3-5ص³ = 5(8 س3- ص³)= 5 ((2 س-ص) (4 س² -2 س ص+ ص²)).