7.3: Спрощення раціональних виразів
Кожного разу, коли ви ділите многочлен на другий многочлен, ви формуєте те, що є, Ви знайдете цей матеріал дуже корисним для цього розділу. Відомий як раціональний вираз.
Примітка
Читачам настійно рекомендується переглянути матеріал про фракції, представлений у розділі 3 глави 1.
Раціональне вираження
Виразp(x)q(x) деp(x) іq(x) є поліномами, називається раціональним виразом.
Наприклад, кожне з наступних є раціональним виразом.
- x+23x
- x+3x2−2x−4
- 2x3y2
У прикладі а) раціональний вираз складається з біноміального над мономіалом. Приклад б) будується шляхом ділення біноміала на триноміал. Приклад c) складається з мономії над мономіалом, типу раціонального виразу, який приверне найбільшу увагу в цьому розділі.
Множення та ділення раціональних виразів
Ми зосередимося на раціональних виразах з мономіальними чисельниками і знаменниками. Нагадаємо, що для формування добутку двох раціональних чисел ми просто множимо чисельники і знаменники. Цей же прийом використовується для множення будь-яких двох раціональних виразів.
Множення раціональних виразів
З огляду наa/b іc/d, їх продукт визначається як:ab⋅cd=acbd
Пам'ятайте, потрібно лише множити чисельники і знаменники. Наприклад:
- x3⋅2y=2x3y
- 2a3b2⋅5a9b3=10a227b5
- x2y⋅(−3x4y2)=−3x28y3
Звичайно, як показує наступний приклад, іноді вам також потрібно зменшити свою відповідь до найнижчих термінів.
Приклад7.3.1
Спростити:2x⋅x24.
Рішення
Множимо чисельники і знаменники.
2x⋅x24=2x54x3
Тепер існує кілька різних способів звести цю відповідь до найнижчих термінів, два з яких наведені нижче.
Можна перерахувати чисельник і знаменник, а потім скасувати загальні множники. 2x54x3=2⋅x⋅x⋅x⋅x⋅x2⋅2⋅x⋅x⋅x=⧸2⋅⧸x⋅⧸x⋅⧸x⋅x⋅x⧸2⋅2⋅⧸x⋅⧸x⋅⧸x=x22
Або ви можете написати відповідь як добуток, повторити базу і відняти показники. 2x54x3=24⋅x5x3=12⋅x5−3=12x2
Оскільки ділення на те2 саме, що і множення на1/2, ці відповіді рівнозначні. Також врахуйте, що правосторонній метод більш ефективний
Вправа7.3.1
Просто:9x2⋅x6.
- Відповідь
-
32x
Нагадаємо, що при діленні дробів інвертуємо другий дріб і множимо.
Розподіл раціональних виразів
Враховуючи a/b і c/d, їх частка визначається як:ab÷cd=ab⋅dc=adbc
Приклад7.3.2
Спростити:x2y÷x42y2.
Рішення
Інвертувати, потім помножити.
x2y÷x42y2=x2y⋅2y2x4=2x2y2x4y
Тепер існує кілька різних способів звести цю відповідь до найнижчих термінів, два з яких наведені нижче.
Можна перерахувати чисельник і знаменник, а потім скасувати загальні множники. 2x2y2x4y=2⋅x⋅x⋅y⋅yx⋅x⋅x⋅x⋅y=2⋅⧸x⋅⧸x⋅⧸y⋅y⧸x⋅⧸x⋅x⋅x⋅⧸y=2yx2
Або ви можете написати відповідь як добуток, повторити базу і відняти показники. 2x2y2x4y=2⋅x2x4⋅y2y1=2x−2y1=2yx2На останньому кроці,x−2 це те ж саме1/x2, що, потім множимо чисельники і знаменники.
Відзначимо, що правосторонній метод більш ефективний.
Вправа7.3.2
Спростити:3yx3÷y24x.
- Відповідь
-
12x2y
Додавання та віднімання раціональних виразів
Спочатку нагадаємо правила додавання або віднімання дробів, які мають «загальний» знаменник.
Додавання раціональних виразів
Заданоa/c іb/c, їх сума визначається так:ac+bc=a+bc Тобто додайте чисельники і помістіть результат над спільним знаменником.
Наступні приклади мають спільний знаменник. Складаємо чисельники, потім поміщаємо результат над загальним знаменником.
57+17=67,2x+3x=5x,andxy+3yy=x+3yy
Приклад7.3.3
Спростити:3xxy+2yxy.
Рішення
Додайте чисельники, розмістивши результат над спільним знаменником.
3xxy+2yxy=3x+2yxy
Вправа7.3.3
Спростити:4xx2y+5y2x2y
- Відповідь
-
4x+5y2x2y
Віднімання раціональних виразів
Заданоa/c іb/c, їх відмінність визначається так:ac−bc=a−bc Тобто відніміть чисельники і помістіть результат над спільним знаменником.
Наступні приклади мають спільний знаменник. Віднімаємо чисельники, потім поміщаємо результат над загальним знаменником.
79−29=29,5ab−3ab=2ab,and3xxy−5yxy=3x−5yxy
Як показує наступний приклад, іноді вам, можливо, доведеться зменшити свою відповідь до найнижчих термінів.
Приклад7.3.4
Спростити:5xy2z−3xy2z.
Рішення
Відніміть чисельники, помістивши результат над спільним знаменником.
5xy2z−3xy2z=5xy−3xy2z=2xy2z
Щоб звести до найнижчих членів, розділіть і чисельник, і знаменник на2.
xyz
Вправа7.3.4
Спростити:8x3yz2−2x3yz2.
- Відповідь
-
2xyz2
Найменший спільний знаменник
При додаванні або відніманні, якщо раціональні вирази не мають спільного знаменника, спочатку потрібно зробити еквівалентні дроби із загальним знаменником.
Найменш спільний знаменник
Якщо дробиa/b іc/d не мають спільного знаменника, то найменше спільний знаменник дляb іd визначається як найменше число (або вираз), що ділиться на обидваb іd. У символах,LCD(b,d) являє собою найменш спільний знаменникb іd.
Приклад7.3.5
Спростити:x6+2x9.
Рішення
Найменше число ділиться на обидва6 і9 є18; тLCD(6,9)=18. Е. Спочатку ми повинні зробити еквівалентні дроби із загальним знаменником18.
x6+2x9=x6⋅33+2x9⋅22=3x18+4x18
=7x18
Вправа7.3.5
Спростити:3x8+5x6.
- Відповідь
-
29x24
Приклад7.3.6
Спростити:y8x−y12x.
Рішення
Найменший вираз ділиться на обидва8x і12x є24x; тLCD(8x,12x)=24x. Е. Спочатку ми повинні зробити еквівалентні дроби із загальним знаменником24x, а потім помістити різницю чисельників над спільним знаменником.
y8x−y12x=y8x⋅33−y12x⋅22=3y24x−2y24x=y24x
Вправа7.3.6
Спростити:x8y−x10y.
- Відповідь
-
x40y
У7.3.5 прикладі було нескладно уявити собі найменшу кількість, ділиться на обидва6 і9. Аналогічне твердження може застосовуватися і до Example7.3.6. Це не так у всіх ситуаціях.
Приклад7.3.7
Спростити:5y72−y108.
Рішення
У цьому прикладі непросто викликати найменшу кількість, що ділиться на обидва72 і108. Як ми побачимо, на допомогу прийде просте факторизація.
Таким чином,72=23⋅32 і108=22⋅33.
Примітка: Порядок пошуку найменш спільного знаменника (LCD)
Щоб знайти найменш спільний знаменник для двох і більше дробів, дійте наступним чином:
- Простий коефіцієнт кожного знаменника, ставлячи свої відповіді в експоненціальній формі.
- Щоб визначитиLCD, запишіть кожен фактор, який з'являється у ваших простих факторизаціях до найвищої сили, що він з'являється.
Слідуючи вищеописаній процедурі, ми перерахуємо просту факторизацію кожного знаменника в експоненціальній формі. Найвища сила2, що з'являється, є23. Найвища сила3, що з'являється, є33.
72=23⋅32Prime factor 72.108=22⋅33Prime factor 108.LCD=23⋅33Highest power of 2 is 23. Highest power of 3 is 33.
ТомуLCD є23⋅33=8⋅27 або216. Звідси:
5y72−y108=5y72⋅33−y108⋅22Make equivalent fractions.=15y216−2y216Simplify.=13y216Subtract numerators.
Вправа7.3.7
Спростити:7x36−3x40.
- Відповідь
-
43x360
Приклад7.3.8
Спростити:715xy2−1120x2
Рішення
Простий множник кожного знаменника, розміщуючи результати в експоненціальній формі.
15xy2=3⋅5⋅x⋅y220x2=22⋅5⋅x2
Щоб знайтиLCD, перерахуйте кожен фактор, який виявляється найвищою силою, що він з'являється.
LCD=22⋅3⋅5⋅x2⋅y2
Спростити.
LCD=60x2y2
Зробивши еквівалентні дроби, помістіть різницю чисельників над цим спільним знаменником.
715xy2−1120x2=715xy2⋅4x4x−1120x2⋅3y23y2=28x60x2y2−33y260x2y2=28x−33y260x2y2
Вправа7.3.8
Спростити:1118xy2+7x30xy
- Відповідь
-
55+21x290x2y
Ділення многочлена на мономіал
Ми знаємо, що множення є розподільним щодо додавання; тобтоa(b+c)=ab+ac. Ми використовуємо цю властивість для виконання множень, таких як:x2(2x2−3x−8)=2x4−3x3−8x2 Однак вірно також, що поділ є розподільним щодо додавання.
Розподільне майно для поділу
Якщоa,b, іc є будь-якими числами, то:a+bc=ac+bc
Наприклад, зверніть увагу, що4+62=42+62
Ця форма розподільного властивості може бути використана для поділу многочлена на моном.
Приклад7.3.9
Розділитиx2−2x−3 наx2.
Рішення
Використовуємо розподільну властивість, діливши кожен член наx2.
x2−2x−3x2=x2x2−2xx2−3x2
Тепер ми скорочуємо кожен термін останнього результату до найнижчих, скасовуючи загальні фактори.
=1−2x−3x2
Вправа7.3.9
Розділити9x3+8x2−6x на3x2.
- Відповідь
-
3x+83−2x
Приклад7.3.10
Розділити2x3−3x+12 на6x3.
Рішення
Використовуємо розподільну властивість, діливши кожен член на6x3.
2x3−3x+126x3=2x36x3−3x6x3+126x3
Тепер ми скорочуємо кожен термін останнього результату до найнижчих, скасовуючи загальні фактори.
=13−12x2+2x3
Вправа7.3.10
Розділити−4x2+6x−9 на2x4.
- Відповідь
-
−2x2+3x3−9x4