Toepassingen van de algebra 175 6.4 Toepassingen van de algebra 6.4.1 Snelrekentrucs Even snel: hoeveel is 59 61? Als je dit niet snel uit je hoofd kunt, dan is het handig gebruik te maken van haakjes producten: 61 59=(60+1)(60 1)=3600 1=3599. Immers:(a+b)(a b)= a 2 b 2. Evensnel: hoeveelis62 2 of57 2? Wederomishethandiggebruiktemakenvan haakjesproducten: 57 2 = (60 3) 2 =60 2 360+3 2 =3600 360+9=3249 62 2 = (60+2) 2 =60 2 +240+2 2 =3600+240+4=3844. Immers:(a+b) 2 = a 2 +2ab+b 2. Opgave 27 Bereken zoals hierboven: a)12 2 b)18 2 c)58 62 d)57 63 Opgave 28 Bereken zoals hierboven: a)78 2 b)36 24 c)93 2 d)82 98 Evensnel: hoekunje19 2 of49 2 of31 2 noganderssnelberekenen? Kijk maar eens: 19 2 = 18 20+1=361 49 2 = 48 50+1=24 100+1=2401 31 2 = 30 32+1=961. Immers:(a 1)(a+1)+1= a 2 1+1= a 2. Opgave 29 Bereken zo: a)11 2 b)21 2 c)99 2 d)999 2
176 Algebra vervolg Snel berekenen van kwadraten die op een 5 eindigen Voorbeeld: 35 2 = 30 40+25=1225 65 2 = 60 70+25=4225 95 2 = 90 100+25=9025 115 2 = 110 120+25=13225. Immers:(x+5) 2 = x 2 +10x+25=x(x+10)+25,waarinvoorx eentiental kan worden ingevuld. Opgave 30 Bereken op deze manier direct uit je hoofd: a)15 2 b)25 2 c)75 2 d)995 2 Snel vermenigvuldigen van twee getallen tussen 10 en 20 Voorbeeld: 18 13 = 10(18+3)+8 3=210+24=234 13 19 = 10(13+9)+3 9=220+27=247 16 16 = 10(16+6)+6 6=256 Immers:(10+a)(10+b)=10 10+10a+10b+ab=10(10+a+b)+ab. Opgave 31 Bereken op deze manier: a)17 14 b)17 17 c)13 14 d)18 19 Evensnel: hoeveelis51 59of43 47of33 37? Alsjeditnietsneluitjehoofd kunt,danishethandiggebruiktemakenvan: 51 59 = 50 60+1 9=3009 43 47 = 40 50+3 7=2021 34 36 = 30 40+4 6=1224 Merkopdatbovenstaandesommensteedsvandevorm(x+a)(x+b)zijn, waarbij a+b=10. Nugeldt:
Toepassingen van de algebra 177 (x+a)(x+b)=x 2 +(a+b)x+ab=x 2 +10x+ab=x(x+10)+ab. Opgave 32 Bedenk zelf twee vermenigvuldigingen die je zo kunt uitrekenen. Laat de berekening zien. 6.4.2 Merkwaardige uitkomsten? BEWERING: Eengetaltotdederdemachtminhetgetalzelfisaltijd een zesvoud. Maken we de tabel van de uitkomsten bij 1 tot en met 7, dan zie je dat deze uitkomsten in ieder geval deelbaar zijn door 6 (N staat voor het getal dat je neemten y staatvoordeuitkomst): N 1 2 3 4 5 6 7 y 0 6 24 60 120 210 336 Opgave 33 Controleer de uitkomsten in de tabel. Zal dit zo door blijven gaan of niet? Zo ja, kunnen we dit verklaren? Zo nee, bijwelke N gaathetmis? Metbehulpvandealgebrakunjelatenziendatdebeweringvoorelkgetalwaar is. Opgave34 a) Herleid N(N+1)(N 1). b) N 1,N enn+1zijndrieopeenvolgendegetallen.probeer te verklaren waarom het product van drie opeenvolgende getallen altijd deelbaar is door 6. c) Leg uit waarom de bewering nu bewezen is. Kijk eens naar het volgende rijtje sommen: 2 3 1 4=2 3 4 2 5=2 4 5 3 6=2 5 6 4 7=2 6 7 5 8=2
178 Algebra vervolg Eenmooirijtjenietwaar? Gaatditzoeindeloosdoor? Zoja,kunjedande regelmaat beschrijven en aantonen dat deze juist is? Zo nee, waarom niet? Het patroon dat zich aftekent loopt natuurlijk eindeloos door, alleen hoe toonjedataan? Datietshetgevalisdoorhettelatenzienvooreenwillekeurig voorbeeld is voor een wiskundige niet voldoende. Hij moet aantonen dat het voor elk willekeurig getal geldt. Opgave 35 Met de algebra is dat nu een koud kunstje. Noem bijvoorbeeld het kleinste getal aan de linkerkant van het is-gelijk-teken in een regel n, dan staat er aan de linkerkant van het is-gelijk-teken: (n+1)(n+2) n(n+3). Herleiddit(alsjehetgoeddoetkomter2uit). Opgave 36 Probeer hetzelfde te doen voor het volgende rijtje sommen: 6.4.3 Delingen 1 3+1=4 2 4+1=9 3 5+1=16 4 6+1=25 5 7+1=36 Nustaateraandelinkerkantn(n+2)+1enaanderechterkant (n+1) 2. Laatziendatn(n+2)+1=(n+1) 2. DENEGENPROEF: Alsdesomvandecijfersvaneengetaldeelbaarisdoor9,dan ishetgetalzelfdeelbaardoor9. Let op het verschil tussen de woorden cijfer en getal: ons getallenstelsel bestaat uittiencijfers,namelijk0t/m9eneengetalbestaatuitéénofmeercijfers. Voorbeeld: 567isdeelbaardoor9,want5+6+7=18isdeelbaardoor9. We tonen de uitspraak eerst aan voor getallen bestaande uit drie cijfers, d.w.z. voorgetallenvandevorm abc met a 100-tallen, b 10-tallenen c eenheden. Dus abc =100a+10b+c. Bedenk dat 100a=(99a+a) en dat 10b=9b+b, dus 100a+10b+c is hetzelfdeals99a+a+9b+b+c.
Toepassingen van de algebra 179 De volgorde van een optelling heeft geen invloed op de uitkomst ervan, dus abc =100a+10b+c=(99a+a)+(9b+b)+c=(99a+9b)+(a+b+c). Delinkerkantisdeelbaardoor9alsderechterkantdatis. Nuisheteerste deel van de rechterkant(99a+9b) altijd deelbaar door 9. Het tweede deel is alleendeelbaardoor9als(a+b+c)(desomvandecijfers)deelbaarisdoor9. Conclusie:hetgetal abc isalleendeelbaardoor9alsdesomvandecijfers deelbaar is door 9. Opgave 37 Doe de negenproef bij de volgende getallen en controleer met een staartdeling of je conclusie klopt. a) 2784 b) 1631 c)kieszelfnogeenpaargetallen. BEWERING: Als de som van de cijfers van een getal deelbaar is door 3, dan is het getal zelf deelbaar door 3. Voorbeeld: 567isdeelbaardoor3,want5+6+7=18isdeelbaardoor3. Weer: abc =(99a+9b)+(a+b+c). Delinkerkantisalleendeelbaardoor3alsderechterkantdatis.(99a+9b) is altijd deelbaar door 3. Als(a+b+c) ook deelbaar is door 3, dan is abc deelbaar door 3. Conclusie:hetgetal abc isalleendeelbaardoor3alsdesomvandecijfers deelbaar is door 3. 6.4.4 Rekenraadsels Er bestaan al eeuwenlang rekenraadsels waar je anderen mee kunt verrassen. Deze zijn met behulp van algebra te verklaren. Opgave 38 a) Geef iemand de volgende opdrachten: 1. Neemeengetalingedachten 2. Teldaar12bijop. 3. Vermenigvuldig de uitkomst met 2. 4. Trekvanhetvorigeantwoord4af. 5. Trek er tenslotte het dubbele van het begingetal af.
180 Algebra vervolg b) Verklaar m.b.v. algebra dat er steeds hetzelfde antwoord uit komt. Hint: Noem het begingetal n. Opgave 39 RAAD EEN KWADRAAT a) Geef iemand de volgende opdrachten: 1. Neem een natuurlijk getal en kwadrateer het. 2. Kwadrateer ook het eerstvolgende natuurlijke getal. 3. Bereken het verschil. 4. Trekvanhetvorigeantwoord1af. 5. Deeldittenslottedoor2. 6. Het eindantwoord is het eerste natuurlijke getal. b) Verklaar dit met algebra. Hint: Noem het eerste natuurlijke getal n. 6.4.5 Voor de toekomstige snelrekenaars Snel berekenen van kwadraten tussen 50 en 75 Voorbeeld: 56 2. Neemhetverschilvan56en50. Datis6. Tel6bij25op,datis31. Bereken 6 2,datis36. Hetantwoordisnu3136. Algemeen: a 2 (a tussen50en75) 1. Berekenhetverschilvanhetgetal a en50. 1. a 50 2. Telditverschilopbij25 honderdtallen. 2. 25+a 50= a 25 100(a 25) 3. Bereken(a 50) 2 eenheden. 3. a 2 100a+2500 4. Voeghonderdtalleneneenhedenbijelkaar. 4. 100a 2500+a 2 100a+2500= a 2 Nogeenvoorbeeld: 61 2. 61 50=11. Telditopbij25,ditgeeft36honderdtallen(3600). Danberekenenwe11 2 =121. Wevindendus61 2 =3600+121=3721. Opgave 40 Bereken enkele kwadraten van getallen tussen 25 en 50 op deze manier. Snel berekenen van kwadraten tussen 25 en 50 Voorbeeld: 36 2.
Toepassingen van de algebra 181 Neemhetverschilvan50en36. Datis14. Trek14afvan25,datis11. Bereken14 2,datis196. Hetantwoordisdan1296. Algemeen: a 2 (a tussen25en50) 1. Berekenhetverschilvan50enhetgetal a. 1. 50 a 2. Trekditverschilafvan25 honderdtallen. 2. 25 (50 a)= a 25 100(a 25) 3. Bereken(50 a) 2 eenheden. 3. 2500 100a+a 2 4. Voeghonderdtalleneneenhedenbijelkaar. 4. 100a 2500+2500 100a+a 2 = a 2 Opgave 41 Bereken enkele kwadraten van getallen tussen 50 en 75 op deze manier. Snel vermenigvuldigen van twee getallen in de buurt van 100 Voorbeeld: 93 95, we schrijven de getallen eerst even onder elkaar. 93 1. Trek93van100af 7. 95 2. Trek95van100af 5. 3. Treknu7afvan95(geeft88)of5van93(geeftook88). 4. Vermenigvuldig7en5 35. 5. Plaatshetantwoordachterhetantwoordvanstap3 8836. Kortweg: 93 7 95 5 88 35 Voorbeeld: 99 96. 99 1 96 4 95 04 (7=100 93) (5=100 95) (88=93 5=95 7,35=7 5) (1=100 99) (4=100 96) (95=99 4=96 1,4=1 4) Hetluktookalsdegetallenindebuurtliggenvan1000,10.000,etc. 991 9 983 17 974 153 (9=1000 991) (17=1000 983) (974=991 17=983 9,153=9 17)
182 Algebra vervolg Voorgetallen a enbkleinerdan100wordthetalgemeneschemadus: a b 100 a 100 b a 100+b (100 a)(100 b) Wemoetenlatenziendatdezehandelingenhetproductabvandegetallen a en b opleveren. Nu is het resultaat een getal met a 100+b honderdtallen en(100 a)(100 b)eenheden. Datwilzeggen 100(a+b 100)+(100 a)(100 b) = 100a+100b 10000+10000 100b 100a+ab = ab. Klopt! Jekuntookgetallennemenboven100,1000,etc. 105 5 103 3 108 15 (5=105 100) (3=103 100) (108=105+3=103+5,15=5 3) Opgave 42 Bereken enkele producten van twee getallen in de buurt van 100 op deze manier.