Откуда во 2) взялось -2х2х1?

По правилам тождественных преобразований:
A=A+0; 0=+B–B.

Чтобы привести к квадратной форме из x1^2+x2^2 к (х1+х2)^2, нужно было сначала прибавить, а потом вычесть отсутствующую часть 2х1х2

прибавили 2x1x2, чтобы сложить в полный квадрат по формуле сокращенного умножения. а чтобы значение числителя не поменялось, вычли 2x2x1