Преобразование выражений. Подробная теория (2019)
Преобразование выражений. Подробная теория (2019)
Известно, что в математике никак не обойтись без упрощения выражений. Это необходимо для правильного и быстрого решения самых разнообразных задач, а также различного рода уравнений. Обсуждаемое упрощение подразумевает под собой уменьшение количества действий, необходимых для достижения поставленной цели. В результате вычисления заметным образом облегчаются, а время существенно экономится. Но, как упростить выражение? Для этого используются установленные математические соотношения, часто именуемые формулами, либо же законами, которые позволяют делать выражения гораздо короче, упрощая тем самым расчеты.
Не секрет, что состоянием на сегодняшний день не представляет труда упростить выражение онлайн. Приведем ссылки на некоторые наиболее популярные из них:
Однако обойтись так можно далеко не с каждым выражением. Поэтому рассмотрим подробнее более традиционные методы.
Вынесение общего делителя
В том случае, когда в одном выражении присутствуют одночлены, обладающие одинаковыми множителями, можно находить при них сумму коэффициентов, а потом умножать на общий для них множитель. Эта операция также носит название “вынесения общего делителя”. Последовательно используя данный метод, порою можно достаточно существенно упростить выражение. Алгебра ведь вообще, в целом, построена на группировке и перегруппировке множителей и делителей.
Простейшие формулы сокращенного умножения
Одним из следствий ранее описанного метода являются формулы сокращенного умножения. Как упрощать выражения с их помощью гораздо понятнее тем, кто даже не вызубрил эти формулы наизусть, а знает, которым образом они выводятся, то есть, откуда берутся, а соответственно их математическую природу. В принципе, предыдущее высказывание сохраняет свою силу во всей современной математике, начиная от первого класса и заканчивая высшими курсами механико-математических факультетов. Разность квадратов, квадрат разности и суммы, сумма и разность кубов – все эти формулы повсеместно используются в элементарной, а также высшей математике в тех случаях, когда для решения поставленных задач необходимо упростить выражение. Примеры таких преобразований можно без труда найти в любом школьном учебнике по алгебре, либо же, что еще проще, на просторах всемирной сети.
Степени корни
Элементарная математика, если посмотреть на нее в целом, вооружена не так уж и многими способами, при помощи которых можно упростить выражение. Степени и действия с ними, как правило, удаются большинству учащихся сравнительно легко. Только вот у многих современных школьников и студентов возникают немалые трудности, когда необходимо упростить выражение с корнями. И это совершенно безосновательно. Потому как математическая природа корней ничем не отличается от природы тех же степеней, с которыми, как правило, трудностей гораздо меньше. Известно, что квадратный корень от числа, переменной или выражения представляет собой ничто иное как то же число, переменную или выражение в степени “одна вторая”, кубический корень – то же самое в степени “одна третья” и так далее по соответствию.
Упрощения выражений с дробями
Рассмотрим также часто встречающийся пример того, как упростить выражение с дробями. В тех случаях, когда выражения представляют собой натуральные дроби, следует выделять из знаменателя и числителя общий множитель, а затем сокращать дробь на него. Когда же одночлены обладают одинаковыми множителями, возведенными в степени, необходимо следить при их суммировании за равенством степеней.
Упрощение простейших тригонометрических выражений
Некоторым особняком стоит разговор о том, как упростить тригонометрическое выражение. Широчайший раздел тригонометрии является, пожалуй, первым этапом, на котором изучающим математику предстоит столкнуться с несколько абстрактными понятиями, задачами и методами их решения. Здесь существуют свои соответствующие формулы, первой из которых является основное тригонометрическое тождество. Имея достаточный математический склад ума, можно проследить планомерное выведение из этого тождества всех основных тригонометрических тождеств и формул, среди которых формулы разности и суммы аргументов, двойных, тройных аргументов, формулы приведения и многие другие. Разумеется, что забывать здесь не стоит и самые первые методы, наподобие вынесения общего множителя, которые в полной мере используются наряду с новыми способами и формулами.
Для подведения итогов, предоставим читателю несколько советов общего характера:
- Многочлены следует раскладывать на множители, то есть представлять их в форме произведения некоторого количества сомножителей – одночленов и многочленов. Если существует такая возможность, необходимо выносить за скобки общий множитель.
- Лучше все-таки выучить на память все без исключения формулы сокращенного умножения. Их не так уж и много, но именно они при этом являются основой при упрощении математических выражений. Не стоит также забывать о способе выделения полных квадратов в трехчленах, являющемся обратным действием к одной из формул сокращенного умножения.
- Все существующие в выражении дроби следует сокращать как можно чаще. При этом не забывайте, что сокращаются только множители. В том случае, когда знаменатель и числитель алгебраических дробей умножается на одно и то же самое число, которое отличается от нуля, значения дробей не меняются.
- В целом все выражения можно преобразовывать по действиям, либо ж цепочкой. Первый способ более предпочтителен, т.к. результаты промежуточных действий проверяются легче.
- Достаточно часто в математических выражениях приходиться извлекать корни. Следует помнить, что корни четных степеней могут извлекаться только лишь из неотрицательного числа или выражения, а корни нечетных степеней совершенно из любых выражений или чисел.
Надеемся, наша статья поможет Вам, в дальнейнем, разбираться в математических формулах и научит применять их на практике.
Раздел 5 ВЫРАЖЕНИЯ И УРАВНЕНИЯ
В разделе узнаете:
ü о выражения и их упрощения;
ü какие свойства равенств;
ü как решать уравнения на основе свойств равенств;
ü какие виды задач решаются с помощью уравнений; что такое перпендикулярные прямые и как их строить;
ü какие прямые называются параллельными и как их строить;
ü что такое координатная плоскость;
ü как определить координаты точки на плоскости;
ü что такое график зависимости между величинами и как его построить;
ü как применить изученный материал на практике
§ 30. ВЫРАЖЕНИЯ И ИХ УПРОЩЕНИЕ
Вы уже знаете, что такое буквенные выражения и умеете их упрощать с помощью законов сложения и умножения. Например, 2а ∙ (-4 b ) = -8 ab . В полученном выражении число -8 называют коэффициентом выражения.
Имеет ли выражение cd коэффициент? Так. Он равен 1, поскольку cd – 1 ∙ cd .
Вспомним, что преобразование выражения со скобками в выражение без скобок, называют раскрытием, скобок. Например: 5(2х + 4) = 10х+ 20.
Обратная действие в этом примере – это вынесение общего множителя за скобки.
Слагаемые, содержащие одинаковые буквенные множители, называют подобными слагаемыми. С помощью вынесения общего множителя за скобки возводят подобные слагаемые:
5х + y + 4 – 2х + 6 y – 9 =
= (5х – 2х) + (y + 6 y )+ (4 – 9) = = (5-2)* + (1 + 6)* y -5 =
Правила раскрытия скобок
1. Если перед скобками стоит знак«+», то при раскрытии скобок знаки слагаемых в скобках сохраняют;
2. Если перед скобками стоит знак «-», то при раскрытии скобок знаки слагаемых в скобках меняются на противоположные.
Задача 1 . Упростите выражение:
Решения. 1. Перед скобками стоит знак «+», поэтому при раскрытии скобок знаки всех слагаемых сохраняются:
4х +(-7х + 5) = 4х – 7х + 5=-3х + 5.
2. Перед скобками стоит знак«-», поэтому во время раскрытия скобок: знаки всех слагаемых меняются на противоположные:
15 – (- 8 + 7у) = 15у + 8 – 7у = 8у +8.
Для раскрытия скобок используют распределительную свойство умножения: а( b + c ) = ab + ас. Если а > 0, то знаки слагаемых b и с не изменяют. Если а c+ 5-3 c + 2; 6) 14 n – 12 m -4 n -3 m .
1381°. Сведите подобные слагаемые:
1) 6а – 5а + 8а -7а; 3) 5с + 4-2с-3с;
2)9 b +12-8-46; 4)-7 n + 8 m – 13 n – 3 m .
1382°. Вынесите общий множитель за скобки:
1)1,2 а +1,2 b ; 3) -3 n – 1,8 m ; 5)-5 p + 2,5 k -0,5 t ;
2) 0,5 с + 5 d ; 4) 1,2 n – 1,8 m ; 6)-8р – 10 k – 6 t .
1383°. Вынесите общий множитель за скобки:
1) 6а-12 b ; 3)-1,8 n -3,6 m ;
2) -0,2 с + 1 4 d ; А) 3р – 0,9 k + 2,7 t .
1384°. Раскройте скобки и сведите подобные слагаемые;
1) 5 + (4а -4); 4) -(5 c – d ) + (4 d + 5с);
2) 17х-(4х-5); 5) (n – m )- (-2 m – 3 n );
3) (76 – 4) – (46 + 2); 6) 7(-5х + у) – (-2у + 4х) + (х – 3у).
1385°. Раскройте скобки и сведите подобные слагаемые:
1) 10а + (4 – 4а); 3) (с – 5 d ) – (- d + 5с);
2) -(46- 10) + (4- 56); 4)-(5 n + m ) + (-4 n + 8 m )-(2 m -5 n ).
1386°. Раскройте скобки и найдите значение выражения:
2) 23-(5,3-4,7); 4) (-2,8 + 13)-(-5,6 + 2,8) + (2,8-13).
1387°. Раскройте скобки и найдите значение выражения:
1388°. Раскройте скобки:
1)0,5 ∙ (а + 4); 4) (n – m ) ∙ (-2,4 p );
2)-с ∙ (2,7-1,2 d ); 5)3 ∙ (-1,5 р + к – 0,2 t );
3) 1,6 ∙ (2 n + m ); 6) (4,2 p – 3,5 k -6 t ) ∙ (-2а).
1389°. Раскройте скобки:
1) 2,2 ∙ (х-4); 3)(4 c – d )∙(-0,5 y );
2) -2 ∙ (1,2 n – m ); 4)6- (-р + 0,3 k – 1,2 t ).
1390. Упростите выражение:
1391. Упростите выражение:
1392. Сведите подобные слагаемые:
1393. Сведите подобные слагаемые:
1394. Упростите выражение:
1)2,8 – (0,5 а + 4) – 2,5 ∙ (2а – 6);
2) -12 ∙ (8 – 2, by ) + 4,5 ∙ (-6 y – 3,2);
4) (-12,8 m + 24,8 n ) ∙ (-0,5)-(3,5 m -4,05 m ) ∙ 2.
1395. Упростите выражение:
1396. Найдите значение выражения;
1) 4-(0,2 а-3)-(5,8 а-16), если а = -5;
2) 2-(7-56)+ 156-3∙(26+ 5), если = -0,8;
1397. Найдите значение выражения:
1) -4∙ (я-2) + 2∙(6x – 1), если х =-0,25;
1398*. Найдите ошибку в решении:
1)5- (а-2,4)-7 ∙ (-а+ 1,2) = 5а – 12-7а + 8,4 = -2а-3,6;
2) -4 ∙ (2,3 а – 6) + 4,2 ∙ (-6 – 3,5 а) = -9,2 а + 46 + 4,26 – 14,7 а = -5,5 а + 8,26.
1399*. Раскройте скобки и упростите выражение:
1) 2аb – 3(6(4а – 1) – 6(6 – 10а)) + 76;
1400*. Расставьте скобки так, чтобы получить правильное равенство:
1)а-6-а + 6 = 2а; 2) a -2 b -2 a + b = 3 a -3 b .
1401*. Докажите, что для любых чисел а и b , если а > b , то выполняется равенство:
1) (а + b ) + (а- b ) = 2а; 2) (а + b ) – (a – b ) = 2 b .
Будет ли правильным данное равенство, если: а) а
Инженерный калькулятор. Преобразование выражений. Подробная теория (2019)
Степень используется для упрощения записи операции умножения числа само на себя. Например, вместо записи можно написать 4 5
Примечание: если вам необходимо решить показательное уравнение (в таком уравнении неизвестное находится в показателе степени), прочитайте .
Решение простейших задач со степенями
Умножьте основание степени само на себя числом раз, равным показателю степени. Если вам нужно решить задачу со степенями вручную, перепишите степень в виде операции умножения, где основание степени умножается само на себя. Например, дана степень 3 4
Для начала перемножьте первые два числа. Например, 4 5
Умножьте полученный результат (в нашем примере 16) на следующее число. Каждый последующий результат будет пропорционально увеличиваться. В нашем примере умножьте 16 на 4. Вот так:
- 4 5 = 16 ∗ 4 ∗ 4 ∗ 4
=16*4*4*4> - 16 ∗ 4 = 64
- 4 5 = 64 ∗ 4 ∗ 4
=64*4*4> - 64 ∗ 4 = 256
- 4 5 = 256 ∗ 4
=256*4> - 256 ∗ 4 = 1024
- Продолжайте умножать результат перемножения первых двух чисел на следующее число до тех пор, пока не получите окончательный ответ. Для этого перемножайте первые два числа, а затем полученный результат умножайте на следующее число в последовательности. Этот метод справедлив для любой степени. В нашем примере вы должны получить: 4 5 = 4 ∗ 4 ∗ 4 ∗ 4 ∗ 4 = 1024
=4*4*4*4*4=1024> .
Решите следующие задачи. Ответ проверьте при помощи калькулятора.
На калькуляторе найдите клавишу, обозначенную как «exp», или « x n
- Проверьте полученный ответ при помощи поисковой системы (Google или Яндекс) . Воспользовавшись клавишей «^» на клавиатуре компьютера, введите выражение в поисковик, который моментально отобразит правильный ответ (и, возможно, предложит аналогичные выражения для изучения).
Сложение, вычитание, перемножение степеней
Складывать и вычитать степени можно только в том случае, если у них одинаковые основания. Если нужно сложить степени с одинаковыми основаниями и показателями, то вы можете заменить операцию сложения операцией умножения. Например, дано выражение 4 5 + 4 5
При перемножении степеней с одинаковым основанием их показатели складываются (основание не меняется). Например, дано выражение x 2 ∗ x 5
При возведении степени в степень показатели перемножаются. Например, дана степень . Так как показатели степени перемножаются, то (x 2) 5 = x 2 ∗ 5 = x 10
- (x 2) 5
)^<5>> - (x 2) 5 = x 2 ∗ x 2 ∗ x 2 ∗ x 2 ∗ x 2
)^<5>=x^<2>*x^<2>*x^<2>*x^<2>*x^<2>> - Так как основание одно и то же, показатели степени просто складываются: (x 2) 5 = x 2 ∗ x 2 ∗ x 2 ∗ x 2 ∗ x 2 = x 10
)^<5>=x^<2>*x^<2>*x^<2>*x^<2>*x^<2>=x^<10>>
Степень с отрицательным показателем следует преобразовать в дробь (в обратную степень). Не беда, если вы не знаете, что такое обратная степень. Если вам дана степень с отрицательным показателем, например, 3 − 2
При делении степеней с одинаковым основанием их показатели вычитаются (основание при этом не меняется). Операция деления противоположна операции умножения. Например, дано выражение 4 4 4 2
- Степень, стоящую в знаменателе, можно записать в таком виде: 1 4 2
<4^<2>>>> = 4 − 2 > . Помните, что дробь – это число (степень, выражение) с отрицательным показателем степени.
Ниже приведены некоторые выражения, которые помогут вам научиться решать задачи со степенями. Приведенные выражения охватывают материал, изложенный в этом разделе. Для того, чтобы увидеть ответ, просто выделите пустое пространство после знака равенства.
Решение задач с дробными показателями степени
Степень с дробным показателем (например, ) преобразуется в операцию извлечения корня. В нашем примере: x 1 2
Если показатель степени представляет собой неправильную дробь, то такую степень можно разложить на две степени, чтобы упростить решение задачи. В этом нет ничего сложного – просто вспомните правило перемножения степеней. Например, дана степень . Превратите такую степень в корень, степень которого будет равна знаменателю дробного показателя, а затем возведите этот корень в степень, равную числителю дробного показателя. Чтобы сделать это, вспомните, что 5 3
- x 5 3
<3>>> - x 1 3 = x 3
<3>>= >> - x 5 3 = x 5 ∗ x 1 3
<3>>=x^<5>*x^ <3>>> = (x 3) 5 ] >)^<5>>
Предупреждения
Калькулятор выполняет следующие операции: сложение, вычитание, умножение, деление, работа с десятичными, извлечение корня, возведение в степень, вычисление процентов и др. операции.
Преобразование выражений. Подробная теория (2019). Выражения, формулы, уравнения (15 ч)
Уравнения
Как решать уравнения?
В этом разделе мы вспомним (или изучим – уж кому как) самые элементарные уравнения. Итак, что такое уравнение? Говоря человеческим языком, это какое-то математическое выражение, где есть знак равенства и неизвестное. Которое, обычно, обозначается буквой «х» . Решить уравнение – это найти такие значения икса, которые при подстановке в исходное выражение, дадут нам верное тождество. Напомню, что тождество – это выражение, которое не вызывает сомнения даже у человека, абсолютно не отягощенного математическими знаниями. Типа 2=2, 0=0, ab=ab и т.д. Так как решать уравнения? Давайте разберёмся.
Уравнения бывают всякие (вот удивил, да?). Но всё их бесконечное многообразие можно разбить всего на четыре типа.
Всех остальных, разумеется, больше всего, да. ) Сюда входят и кубические, и показательные, и логарифмические, и тригонометрические и всякие другие. С ними мы в соответствующих разделах плотно поработаем.
Сразу скажу, что иногда и уравнения первых трёх типов так накрутят, что и не узнаешь их… Ничего. Мы научимся их разматывать.
И зачем нам эти четыре типа? А затем, что линейные уравнения решаются одним способом, квадратные другим, дробные рациональные – третьим, а остальные не решаются вовсе! Ну, не то, чтобы уж совсем никак не решаются, это я зря математику обидел.) Просто для них существуют свои специальные приёмы и методы.
Но для любых (повторяю – для любых! ) уравнений есть надёжная и безотказная основа для решения. Работает везде и всегда. Эта основа – Звучит страшно, но штука очень простая. И очень (очень!) важная.
Собственно, решение уравнения и состоит из этих самых преобразований. На 99%. Ответ на вопрос: “Как решать уравнения? ” лежит, как раз, в этих преобразованиях. Намёк понятен?)
Тождественные преобразования уравнений.
В любых уравнениях для нахождения неизвестного надо преобразовать и упростить исходный пример. Причем так, чтобы при смене внешнего вида суть уравнения не менялась. Такие преобразования называются тождественными или равносильными.
Отмечу, что эти преобразования относятся именно к уравнениям. В математике ещё имеются тождественные преобразования выражений. Это другая тема.
Сейчас мы с вами повторим все-все-все базовые тождественные преобразования уравнений.
Базовые потому, что их можно применять к любым уравнениям – линейным, квадратным, дробным, тригонометрическим, показательным, логарифмическим и т.д. и т.п.
Первое тождественное преобразование: к обеим частям любого уравнения можно прибавить (отнять) любое (но одно и то же!) число или выражение (в том числе и выражение с неизвестным!). Суть уравнения от этого не меняется.
Вы, между прочим, постоянно пользовались этим преобразованием, только думали, что переносите какие-то слагаемые из одной части уравнения в другую со сменой знака. Типа:
Дело знакомое, переносим двойку вправо, и получаем:
На самом деле вы отняли от обеих частей уравнения двойку. Результат получается тот же самый:
Перенос слагаемых влево-вправо со сменой знака есть просто сокращённый вариант первого тождественного преобразования. И зачем нам такие глубокие познания? – спросите вы. В уравнениях низачем. Переносите, ради бога. Только знак не забывайте менять. А вот в неравенствах привычка к переносу может и в тупик поставить….
Второе тождественное преобразование : обе части уравнения можно умножить (разделить) на одно и то же отличное от нуля число или выражение. Здесь уже появляется понятное ограничение: на ноль умножать глупо, а делить и вовсе нельзя. Это преобразование вы используете, когда решаете что-нибудь крутое, типа
Понятное дело, х = 2. А вот как вы его нашли? Подбором? Или просто озарило? Чтобы не подбирать и не ждать озарения, нужно понять, что вы просто поделили обе части уравнения на 5. При делении левой части (5х) пятёрка сократилась, остался чистый икс. Чего нам и требовалось. А при делении правой части (10) на пять, получилась, знамо дело, двойка.
Забавно, но эти два (всего два!) тождественных преобразования лежат в основе решения всех уравнений математики. Во как! Имеет смысл посмотреть на примерах, что и как, правда?)
Примеры тождественных преобразований уравнений. Основные проблемы.
Начнём с первого тождественного преобразования. Перенос влево-вправо.
Пример для младшеньких.)
Допустим, надо решить вот такое уравнение:
Вспоминаем заклинание: “с иксами – влево, без иксов – вправо!” Это заклинание – инструкция по применению первого тождественного преобразования.) Какое выражение с иксом у нас справа? 3х ? Ответ неверный! Справа у нас – 3х ! Минус три икс! Стало быть, при переносе влево, знак поменяется на плюс. Получится:
Так, иксы собрали в кучку. Займёмся числами. Слева стоит тройка. С каким знаком? Ответ “с никаким” не принимается!) Перед тройкой, действительно, ничего не нарисовано. А это значит, что перед тройкой стоит плюс. Так уж математики договорились. Ничего не написано, значит, плюс. Следовательно, в правую часть тройка перенесётся с минусом. Получим:
Остались сущие пустяки. Слева – привести подобные, справа – посчитать. Сразу получается ответ:
В этом примере хватило одного тождественного преобразования. Второе не понадобилось. Ну и ладно.)
Пример для старшеньких.)
Если Вам нравится этот сайт.
Кстати, у меня есть ещё парочка интересных сайтов для Вас.)
Можно потренироваться в решении примеров и узнать свой уровень. Тестирование с мгновенной проверкой. Учимся – с интересом!)
можно познакомиться с функциями и производными.
(1) a m ⋅ a n = a m + n
$$
Источники:
http://ecmos.ru/preobrazovanie-vyrazhenii-podrobnaya-teoriya-2019-uproshchenie-vyrazhenii/
http://issyk.ru/sewerage/inzhenernyi-kalkulyator-preobrazovanie-vyrazhenii-podrobnaya-teoriya-2019/
http://prodvigator.ru/bolnichnyjj-list/preobrazovanie-vyrazhenii-podrobnaya-teoriya-2019-vyrazheniya-formuly.html
Загрузка...
