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1. binomische Formel: Herleitung und Beispiele
Mathematik > Terme und Gleichungen

1. binomische Formel - Herleitung & Beispiele! | Mathe verstehen mit dem Studienkreis
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Inhaltsverzeichnis:

Die erste binomische Formel hilft dir beim Auflösen von Summen aus zwei Summanden zum Quadrat.

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1. binomische Formel

$(a + b)^2 = a^2 + 2 \cdot a \cdot b + b^2$

Rechnerische Herleitung der ersten binomischen Formel

Die binomischen Formeln leiten sich aus den Regeln zum Auflösen von Klammern ab. Für die Herleitung genügt es also den Term ohne Kenntnis der binomischen Formel aufzulösen.

Zunächst schreiben wir die Potenz aus:

$(a + b)^2 = (a + b) \cdot (a + b)$

Nun können wir die beiden Klammern ausmultiplizieren:

$(a + b) \cdot (a + b) = (a \cdot a) + (a \cdot b) + (b \cdot a) + (b \cdot b) = a^2 + (a \cdot b) + (b \cdot a) + b^2$

Die beiden mittleren Klammern haben den gleichen mathematischen Ausdruck und lassen sich zusammenfassen.

$a^2 + (a \cdot b) + (b \cdot a) + b^2 = a^2 + (a \cdot b) + (a \cdot b) + b^2 = a^2 + 2 \cdot a \cdot b + b^2$

Wir erhalten die erste binomische Formel.

Merke

1. binomische Formel

$(\textcolor{blue}{a} \textcolor{green}{+} \textcolor{red}{b})^2 = \textcolor{blue}{a}^2 \textcolor{green}{+}  2 \cdot \textcolor{blue}{a} \cdot \textcolor{red}{b} + \textcolor{red}{b}^2$

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Beispiele für die erste binomische Formel

Beispiel

  • $(\textcolor{blue}{a} \textcolor{green}{+} \textcolor{red}{b})^2 = \textcolor{blue}{a}^2 \textcolor{green}{+}  2 \cdot \textcolor{blue}{a} \cdot \textcolor{red}{b} +\textcolor{red}{b}^2$
  • $(\textcolor{blue}{7} \textcolor{green}{+} \textcolor{red}{h})^2 = \textcolor{blue}{7}^2 \textcolor{green}{+}  2 \cdot \textcolor{blue}{7} \cdot \textcolor{red}{h} +\textcolor{red}{h}^2 = 49 + 14\cdot h + h^2$
  • $(\textcolor{blue}{x} \textcolor{green}{+} \textcolor{red}{9})^2 = \textcolor{blue}{x}^2 \textcolor{green}{+}  2 \cdot \textcolor{blue}{x} \cdot \textcolor{red}{9} +\textcolor{red}{9}^2 = x^2 + 18 \cdot x + 81$
  • $(\textcolor{blue}{2 \cdot x} \textcolor{green}{+} \textcolor{red}{y})^2 = \textcolor{blue}{4 \cdot x}^2 \textcolor{green}{+}  2 \cdot \textcolor{blue}{2\cdot x} \cdot \textcolor{red}{y} +\textcolor{red}{y}^2 = 4 \cdot x^2 + 4 \cdot x \cdot y + y^2$

Grafische Herleitung der ersten binomischen Formel

Da die binomischen Formeln einen quadratischen Ausdruck beschreiben, lässt sich die erste binomische Formel auch grafisch, mit Hilfe des Flächeninhalts, herleiten.

Grafischer Beweis der ersten binomischen Formel
Grafischer Beweis der ersten binomischen Formel

Die Flächeninhalte der Quadrate sind gleich groß, werden aber unterschiedlich errechnet. Der Flächeninhalt des linken Quadrats ergibt sich aus der Multiplikation der Seitenlängen:

$A_{links} = (a + b) \cdot (a + b) = (a + b)^2$

Im rechten Quadrat rechnen wir den Flächeninhalt aus, indem wir die Flächeninhalte kleinerer Flächen addieren. Wir zerlegen das große Quadrat in ein kleineres Quadrat mit den Seitenlängen $a$, ein weiteres kleines Quadrat mit den Seitenlängen $b$ und zwei Rechtecke mit den Seitenlängen $a$ und $b$. Daraus ergeben sich folgende Flächeninhalte:

  • $A_{1} = a^2$
  • $A_{2} = b^2$
  • $A_{3} = a \cdot b$

Rechnen wir die Flächeninhalte des rechten Quadrats nun zusammen und beachten dabei, dass das innere Rechteck mit den Seitenlängen $a$ und $b$ zweimal vorkommt, erhalten wir folgenden Gesamtausdruck:

$A_{rechts}= a^2 + 2\cdot a\cdot b + b^2$

Da der Flächeninhalt des rechten gleich dem des linken Quadrates ist, gilt:

$A_{links} =A_{rechts}$

$ (a+b)^2 = a^2 + 2\cdot a\cdot b + b^2$

Wir erhalten die erste binomische Formel.

Nun hast du einen Überblick darüber erhalten, wie die erste binomische Formel gebildet wird. Schau zur Vertiefung auch in die Übungen! Dabei wünschen wir dir viel Spaß und Erfolg!

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Wie lässt sich der Term mit Hilfe der ersten binomischen Formel umformen?

$(y^2 + x)^2$

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Wie lässt sich der Term mit Hilfe der ersten binomischen Formel umformen?

$(x + 10)^2$

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Wie lautet die erste binomische Formel?

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Wie lässt sich der folgende Term mit Hilfe der ersten binomischen Formel zu einem Klammerterm vereinfachen?

$25 + 10 \cdot x + x^2$

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14.01.2025 , von Madlen M.
Meine Tochter geht sehr gerne hin, kurzfristig konnten wir noch eine zweite Stunde/Fach dazubuchen. Es wird sehr auf die Größe der Gruppe geachtet und das es von der Klassenstufe zusammenpasst. So kann es bleiben.
13.01.2025 , von Osman A.
Wir glauben, dass es besser wäre, die Eltern der Schüler, die alle sechs Monate hierher kommen, zu treffen und ihnen allgemeine Informationen über die Schüler zu geben.
13.01.2025 , von Mandy K.
Unser Sohn nimmt am Online-Unterricht teil; er kommt damit sehr gut klar. Er kann Arbeitsblätter hinterlegen, die dann mit der Lehrkraft besprochen und bearbeitet werden. Die Lehrkraft hat einen "sehr guten Draht" zu unserem Sohn. Sie lobt ihn sehr viel/baut ihn auf und erklärt ihm solange die Aufgaben, bis er sie versteht. Der Online-Unterricht kann von überall aus besucht werden (z.B. auch im Urlaub) und es entfällt der Fahrdienst.

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