Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
Rz13tu9nHaQZl1
Źródło: Amber Engle, dostępny w internecie: www.unsplash.com.

Wyobraźmy sobie, że Adam ma jeden worek, w którym znajduje się 5 jabłek oraz jeden worek zawierający 5 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”:

5·jabłko+5·gruszka=5·jabłko+gruszka

Ten banalny przykład ilustruje bardzo ważne prawo matematyczne zwane rozdzielnością mnożenia względem dodawaniarozdzielność mnożenia względem dodawaniarozdzielnością mnożenia względem dodawania:

a·b+c=a·b+a·c.

Mnożenie jest też rozdzielne względem odejmowania:

a·b-c=a·b-a·c.
Przykład 1

Zamienimy iloczyny na sumy algebraiczne, stosując prawo rozdzielności mnożenia względem dodawania (odejmowania).

5·x+a=5·x+5·a

a+b·4=a·4+b·4=4·a+4·b

3·y-2=3·y-3·2=3·y-6 

5·a-b+2=5·a-5·b+10 

z-3·4=z·4-3·4=4·z-12 

x+1·y+2=x+1·y+x+1·2=x·y+y+2·x+2

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 faktoryzacjąfaktoryzacjafaktoryzacją.

Przykład 2

Przedstawimy sumy algebraiczne w postaci iloczynów:

7·x-7·y=7·x-y 

4·t-8=4·t-4·2=4·t-2

a·b+2·a=a·b+2

3·x2-2·x=x·3·x-2

y3-y2=y2·y-1

5·x2+10·x+15=5·x2+2·x+3

5·x+x2+a·x=x·5+x+a

Jak widać, przed nawias można wyłączać czynniki liczbowe i literowe. Poniższy przykład pokazuje, że możliwe jest wyłączanie sum algebraicznych.

Przykład 3

Wyłączymy wspólny czynnik – będący sumą  algebraiczną - przed nawias:

x+1·a+5·x+1=x+1·a+5 

2·x-3·x+3·2·x-3=2·x-3·x+3

2·x-y·x-y·2·x-y=2·x-y·x-y

3·x-2·x2+x·3·x-2-7·3·x-2=3·x-2·x2+x-7

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.

Przykład 4

Rozłożymy na czynniki podane niżej wyrażenie metodą grupowania wyrazów.

2·x3-4·x2+7·x-14=

Łączymy składniki w pary.

=2·x3-4·x2+7·x-14=

Wspólnym czynnikiem dwóch pierwszych składników jest 2·x2, zaś wspólnym czynnikiem dwóch następnych jest 7.

=2·x2·x-2+7·x-2=

Wspólnym czynnikiem  jest teraz x-2.

=x-2·2·x2+7

Przykład 5

Rozłożymy sumy algebraiczne na czynniki, stosując metodę grupowania wyrazów.

x3+x2+2·x+2=x3+x2+2·x+2=x2x+1+2·x+1=

=x+1·x2+2

x3+x2+2·x+2=x3+2·x+x2+2=x·x2+2+x2+2=

=x2+2·x+1

x·y+2·y+3·x+6=x·y+2·y+3·x+6=y·x+2+3·x+2=

=y+3·x+2

x·y+2·y+3·x+6=x·y+3·x+2·y+6=x·y+3+2·y+3=

=y+3·x+2

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.

Przykład 6

Zamienimy wyrażenia na iloczyny, korzystając ze wzorów skróconego mnożenia.

x4-1=x2-1·x2+1=x-1·x+1·x2+1

Dwukrotnie zastosowaliśmy wzór na różnicę kwadratów.

x42x2+1=x212=x1x+12=x12x+12

Najpierw zastosowaliśmy wzór na kwadrat różnicy, a następnie na różnicę kwadratów.

x4+4x2b4+4b8=x2+2b42

Zastosowaliśmy wzór na kwadrat sumy.

x+y2-a2=x+y-a·x+y+a

Zastosowaliśmy wzór na różnicę kwadratów.

8·x3-1=2·x-1·4·x2+2·x+1

Zastosowaliśmy wzór na różnicę sześcianów.

27·x3+64=3·x+4·9·x2-12·x+16

Zastosowaliśmy wzór na sumę sześcianów.

Przykład 7

Zapoznaj się z przykładami przedstawionymi w animacji.

RxGVYrA9vU3Ve
Film nawiązujący do treści lekcji dotyczący zamiany sumy algebraicznej na iloczyn.

Hinduski matematyk i astronom z XII wieku, Bhaskara II, ułożył pewną zagadkę, którą rozwiążemy, posługując się technikami poznanymi w tym rozdziale. Oto i zagadka:

Przykład 8

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 x liczbę wszystkich małp. Z treści rymowanki wynika, że x82+12=x. Wystarczy zatem rozwiązać równanie x264-x+12=0. Rozwiążemy je na dwa sposoby.

  • I sposób – z użyciem wzorów skróconego mnożenia:

    x264-x+12=0

    Mnożymy obustronnie przez 64.

    x2-64·x+768=0

    Przygotowujemy się do zastosowania wzoru skróconego mnożenia.

    x2-2·32·x+322-322+768=0

    Stosujemy wzór na kwadrat różnicy.

    x-322-256=0

    Stosujemy wzór na różnicę kwadratów.

    x-32-16·x-32+16=0

    x-48·x-16=0

    Korzystamy z faktu, że iloczyn jest zerem, gdy przynajmniej jeden z czynników jest zerem.

    x-48=0 lub x-16=0

    x=48 lub x=16

    Zatem małp było 48 albo 16.

  • II sposób – z użyciem metody grupowania wyrazów:

    x2-64·x+768=0

    Zapisujemy -64·x jako sumę -48·x-16·x

    x2-48·x-16·x+768=0

    Z dwóch pierwszych składników wyłączamy przed nawias x, zaś z dwóch następnych wyłączamy -16.

    x·x-48-16·x-48=0

    Wyłączamy wspólny czynnik x-48 przed nawias.

    x-48·x-16=0

    Dalej postępujemy jak w poprzednim sposobie.

    x=48 lub x=16

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 równaniapierwiastek równaniapierwiastki równania nie są liczbami całkowitymi.

Słownik

rozdzielność mnożenia względem dodawania
rozdzielność mnożenia względem dodawania

prawo matematyczne dotyczące liczb i wyrażeń algebraicznych, które pozwala zamienić iloczyn na sumę i odwrotnie: a·b+c=a·b+a·c

faktoryzacja
faktoryzacja

proces rozkładania liczby lub wyrażenia na czynniki

pierwiastek równania
pierwiastek równania

każda liczba, która spełnia dane równanie