Przeczytaj
Wyobraźmy sobie, że Adam ma jeden worek, w którym znajduje się jabłek oraz jeden worek zawierający gruszek, zaś Ewa ma pięć worków – każdy zawierający po jednej gruszce i jednym jabłku. Łatwo obliczyć, że oboje mają po tyle samo owoców. Powyższą sytuację można opisać “równaniem”:
Ten banalny przykład ilustruje bardzo ważne prawo matematyczne zwane rozdzielnością mnożenia względem dodawaniarozdzielnością mnożenia względem dodawania:
Mnożenie jest też rozdzielne względem odejmowania:
Zamienimy iloczyny na sumy algebraiczne, stosując prawo rozdzielności mnożenia względem dodawania (odejmowania).
Zastosowanie prawa rozdzielności mnożenia względem dodawania/odejmowania do przedstawienia sumy algebraicznej w postaci iloczynu nazywamy wyłączaniem wspólnego czynnika przed nawias. Operację zamiany sumy algebraicznej na iloczyn nazywamy faktoryzacjąfaktoryzacją.
Przedstawimy sumy algebraiczne w postaci iloczynów:
Jak widać, przed nawias można wyłączać czynniki liczbowe i literowe. Poniższy przykład pokazuje, że możliwe jest wyłączanie sum algebraicznych.
Wyłączymy wspólny czynnik – będący sumą algebraiczną - przed nawias:
Aby rozłożyć na czynniki bardziej skomplikowane wyrażenia, możemy zastosować kilkakrotne wyłączanie przed nawias. Poniżej zaprezentowana technika nosi nazwę metody grupowania wyrazów
. Polega ona na łączeniu składników w grupy w taki sposób, aby wszystkie składniki w jednej grupie miały wspólny czynnik.
Rozłożymy na czynniki podane niżej wyrażenie metodą grupowania wyrazów.
Łączymy składniki w pary.
Wspólnym czynnikiem dwóch pierwszych składników jest , zaś wspólnym czynnikiem dwóch następnych jest .
Wspólnym czynnikiem jest teraz .
Rozłożymy sumy algebraiczne na czynniki, stosując metodę grupowania wyrazów.
Jak widać składniki można grupować na różne sposoby, co nie ma wpływu na ostateczny rozkład na czynniki. Do rozkładu sumy na czynniki często można wykorzystać wzory skróconego mnożenia.
Zamienimy wyrażenia na iloczyny, korzystając ze wzorów skróconego mnożenia.
Dwukrotnie zastosowaliśmy wzór na różnicę kwadratów.
Najpierw zastosowaliśmy wzór na kwadrat różnicy, a następnie na różnicę kwadratów.
Zastosowaliśmy wzór na kwadrat sumy.
Zastosowaliśmy wzór na różnicę kwadratów.
Zastosowaliśmy wzór na różnicę sześcianów.
Zastosowaliśmy wzór na sumę sześcianów.
Zapoznaj się z przykładami przedstawionymi w animacji.
Hinduski matematyk i astronom z wieku, Bhaskara , ułożył pewną zagadkę, którą rozwiążemy, posługując się technikami poznanymi w tym rozdziale. Oto i zagadka:
Zagadka Bhaskary:
Bawiły się raz małpy - wieść indyjska niesie -
Ósma ich część w kwadracie już skacze po lesie,
Pozostałych dwanaście w pląsach i z wrzaskami
Pomiędzy zielonymi hasa pagórkami.
Ileż ich wszystkich było? - Pyta się Bhaskara
Zagadka nie jest trudna, chociaż bardzo stara.
Aby rozwiązać tę łamigłówkę, oznaczmy przez liczbę wszystkich małp. Z treści rymowanki wynika, że . Wystarczy zatem rozwiązać równanie . Rozwiążemy je na dwa sposoby.
sposób – z użyciem wzorów skróconego mnożenia:
Mnożymy obustronnie przez .
Przygotowujemy się do zastosowania wzoru skróconego mnożenia.
Stosujemy wzór na kwadrat różnicy.
Stosujemy wzór na różnicę kwadratów.
Korzystamy z faktu, że iloczyn jest zerem, gdy przynajmniej jeden z czynników jest zerem.
lub
lub
Zatem małp było albo .
sposób – z użyciem metody grupowania wyrazów:
Zapisujemy jako sumę
Z dwóch pierwszych składników wyłączamy przed nawias , zaś z dwóch następnych wyłączamy .
Wyłączamy wspólny czynnik przed nawias.
Dalej postępujemy jak w poprzednim sposobie.
lub
Zauważ, że aby zastosować metodę grupowania wyrazów, najpierw rozłożyliśmy jeden ze składników na sumę tak, aby lewa strona równania zawierała cztery składniki. Dzięki temu, że liczba składników była parzysta, mogliśmy połączyć je w pary i wyłączyć wspólne czynniki w każdej z par. Takie rozwiązywanie równań wymaga pewnej wprawy, szczególnie, gdy pierwiastki równaniapierwiastki równania nie są liczbami całkowitymi.
Słownik
prawo matematyczne dotyczące liczb i wyrażeń algebraicznych, które pozwala zamienić iloczyn na sumę i odwrotnie:
proces rozkładania liczby lub wyrażenia na czynniki
każda liczba, która spełnia dane równanie