RbTywitNSLN3o
Ilustracja przedstawia szkolną tablicę w kolorze zielonym. Na tablicy znajdują się obliczenia wykonane białą kredą.

Równania - bo świat jest w równowadze

Źródło: Pexels.com, licencja: CC BY 3.0.

4. Zapisywanie rozwiązania zadania w postaci wyrażenia algebraicznego

Oto przykład zagadki takiego typu, jaki był popularny w XIX wieku.

RH0wB7VWYhG6Y
Źródło: dostępny w internecie: Flickr.com, licencja: CC BY 2.0.

Najłatwiej rozwiązać zagadkę, zapisując kolejne obliczenia w postaci wyrażeń algebraicznych.

Analizując przykłady zawarte w tym materiale, poznasz sposoby zapisywania zależności przedstawionych w zadaniach w postaci wyrażeń algebraicznych.
Sprawdzisz ukształtowane umiejętności – rozwiązując problemy zawarte w ćwiczeniach.

Liter używa się nie tylko jako znaków do zapisywania wyrazów. W matematyce z liter, liczb, znaków działań (dodawania, odejmowania, mnożenia, dzielenia, potęgowania) oraz nawiasów, budujemy wyrażenia algebraicznewyrażenie algebraicznewyrażenia algebraiczne.
Choć wyrażeniem algebraicznym jest też pojedyncza liczba, zwykle staramy się, aby w wyrażeniu algebraicznym wystąpiła co najmniej jedna litera.

Ważne!

Wyrażeniem algebraicznymwyrażenie algebraiczneWyrażeniem algebraicznym nazywamy wyrażenie zbudowane z liczb, liter, znaków działań, nawiasów.

Przykład 1

Przykłady wyrażeń algebraicznych.
a+7 – suma liczb a7
x-2y – różnica liczb x2y
5·6-x – iloczyn liczby 5 i różnicy liczby 6 i liczby x
x2y – iloraz liczby x przez podwojoną liczbę y

Jeśli w wyrażeniu 4+x literę x zastąpimy liczbą, np. 8, to otrzymamy

4+8=12

Mówimy, że 12 jest wartością liczbową (lub krótko – wartością) wyrażenia 4+x dla x=8.
Liczby występujące w wyrażeniach zwane są zmiennymi.

Podstawiając w wyrażeniach algebraicznych za występujące w nich litery pewne liczby i wykonując wskazane działania, otrzymujemy odpowiadające tym liczbom wartości tych wyrażeń.

Wyrażenia algebraiczne można przekształcać podobnie, jak wyrażenia arytmetyczne, uwzględniając właściwą kolejność wykonywania działań.

Przykład 2

Zapiszemy w najprostszej postaci wyrażenie W=3x2-3x-13x+2 i obliczymy jego wartość dla x=-1.

Wyrażenie algebraiczne

Kolejność działań

W=3x2-3x-13x+2

W=9x2-3x-13x+2

Najpierw wykonujemy potęgowanie.

W=9x2-9x2+6x-3x-2

Wymnażamy nawiasy.

W=9x2-9x2+3x-2

Redukujemy w nawiasie wyrazy podobne.

W=9x2-9x2-3x+2

Opuszczamy nawiasy.

W=-3x+2

Redukujemy wyrazy podobne.

Aby obliczyć wartość liczbową tego wyrażenia, podstawiamy w miejsce x liczbę -1.

W=-3·-1+2=3+2=5

Odpowiedź:
Wartość liczbowa wyrażenia dla x=-1 jest równa 5.

Za pomocą wyrażeń algebraicznych można zapisywać zależności przedstawione w zadaniach. Rozwiązując zadania tekstowe, w których pewne wielkości określone są za pomocą liter, należy zwrócić uwagę, jakie liczby można podstawiać w miejsce tych liter. Zwykle możemy to wywnioskować, analizując treść zadania lub postać otrzymanego wyrażenia (np. nie można dzielić przez zero).

Prześledzimy to, rozwiązując zadania „o liczbach”.

Przykład 3

Zapiszemy za pomocą wyrażenia algebraicznegowyrażenie algebraicznewyrażenia algebraicznego liczbę naturalną dwucyfrową podzielną przez 5, której cyfrą dziesiątek jest a, natomiast cyfrą jedności jest b.

Liczbę dwucyfrową, której cyfrą dziesiątek jest a, natomiast cyfrą jedności jest b, można zapisać w dziesiątkowym układzie pozycyjnym w postaci:
10a+b.
Aby liczba była podzielna przez 5, jej cyfrą jedności musi być 0 lub 5.
Aby liczba była dwucyfrowa, jej cyfra dziesiątek nie może być równa 0.

Zatem liczba spełniająca warunki zadania to 10a+b, dla b=0 lub b=5a1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Przykład 4

Wykażemy, że jeżeli od odwrotności liczby naturalnej n odejmiemy odwrotność liczby o 1 większej od n, to otrzymamy ułamek właściwy.

Odwrotnością liczby n jest liczba 1n.
Odwrotnością liczby o 1 większej od n, czyli liczby n+1 jest liczba 1n+1.
Aby wyrażenia 1n1n+1 miały sens liczbowy, mianowniki ułamków muszą być różne od zera.
Czyli musi być spełniony warunek
n0n+10, czyli n-1.
Ponieważ n jest liczbą naturalną, zatem powyższy warunek będzie spełniony, gdy n będzie liczbą naturalną różną od zera.

Zapisujemy i przekształcamy różnicę wynikającą z treści zadania.
Sprowadzamy ułamki do wspólnego mianownika (tak, jak byśmy to robili w przypadku ułamków zwykłych – czyli rozszerzamy odpowiednio ułamki) i odejmujemy.

1n-1n+1=n+1nn+1-nnn+1=n+1-nnn+1=1nn+1

Iloczyn nn+1 jako iloczyn dwóch liczb naturalnych jest liczbą naturalną. Ponieważ n0, więc liczba nn+1 jest większa bądź równa 2.
2>1 – czyli mianownik ułamka 1nn+1 jest większy od licznika, a to oznacza, że jest to ułamek właściwy.

Za pomocą wyrażeń algebraicznych możemy opisywać zależności pomiędzy wielkościami przedstawionymi w zadaniach.

W przypadku zadań tekstowych trzeba:

  • najpierw uważnie przeczytać treść zadania,

  • jeśli można, sporządzić rysunek pomocniczy (np. w zdaniach geometrycznych) lub tabelkę,

  • określić wielkości dane, a pozostałe opisać za pomocą wyrażeń algebraicznych,

  • ustalić, jakie liczby można podstawić w miejsce zmiennych w zapisanych wyrażeniach.

Przykład 5

Podstawą prostopadłościanu jest prostokąt o bokach długości a0,75a. Długość krawędzi bocznej jest równa 2a. Obliczymy objętość tego prostopadłościanu.

Sporządzamy rysunek pomocniczy.

R1cIpzxacxk9N
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Aby obliczyć objętość prostopadłościanu, należy pomnożyć pole podstawy prostopadłościanu przez wysokość.

V=a·0,75a·2a=1,5a3

Zauważmy przy tym, że a>0.

Odpowiedź:
Objętość prostopadłościanu jest równa 1,5a3.

Przykład 6

Czworokąt na rysunku to kwadrat. Obliczymy pole zamalowanej figury dla a=4.

R1FD7v5TfGkPd
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Pole zamalowanej figury obliczamy jako różnicę pola kwadratu o boku długości a i pola trójkąta prostokątnego o przyprostokątnych długości a12a.

P=a2-12·a·12a
P=a2-14a2=34·a2

Obliczamy teraz pole zamalowanej figury dla a=4. W miejsce a podstawiamy do otrzymanego wyrażenia liczbę 4.

P=34·42=34·16=12

Odpowiedź:
Dla a=4 pole zamalowanej figury jest równe 12.

Niekiedy w treści zdania nie ma konkretnych liter, oznaczających rozważane wielkości. Można wtedy oznaczać te wielkości dowolnymi literami, jeśli wprowadzenie zmiennych ułatwi rozwiązanie zadania.

Przykład 7

W trójkącie miary kątów pozostają w stosunku 1:2:3. Wykażemy, że ten trójkąt jest prostokątny.

Oznaczmy:
a – miara najmniejszego z kątów.

Wtedy pozostałe kąty tego trójkąta mają miary: 2a3a.
Suma miar kątów trójkąta jest równa 180°, czyli:

a+2a+3a=180°
6a=180°|:6
a=30°

Miary pozostałych kątów:

2a=2·30°=60°
3a=3·30°=90°

Jeden z kątów trójkąta ma miarę 90°, więc trójkąt jest prostokątny, co należało wykazać.

Przykład 8

Obliczymy resztę z dzielenia przez 9 różnicy dowolnej liczby trzycyfrowej A i liczby trzycyfrowej B powstałej z liczby A w wyniku przestawienia cyfry setek i cyfry dziesiątek.

Oznaczmy przez a, b, c cyfry liczby A, gdzie a0b0.

Wtedy:

A=100a+10b+c

oraz

B=100b+10a+c

Wyznaczamy różnicę tych liczb.

A-B=100a+10b+c-100b+10a+c
A-B=100a+10b+c-100b-10a-c
A-B=90a-90b
A-B=9·10a-10b

Różnicę liczb AB zapisaliśmy w postaci iloczynu liczby 9 i liczby całkowitej 10a-10b, co oznacza, że jest to liczba podzielna przez 9.

Odpowiedź:
Reszta z dzielenia liczby A-B przez 9 jest równa 0.

Sporządzenie rysunku często pomaga zobrazować treść zadania.

Przykład 9

W bombonierce było c czekoladek. Patryk, Wojtek i Bartek podzielili między siebie czekoladki. Patryk wziął dwie czekoladki i połowę reszty. Wojtek wziął połowę tego, co zostało. Bartkowi przypadła reszta czekoladek. Ile czekoladek otrzymał Bartek?

Wykonujemy rysunek pomocniczy.

RPBocWvKzx7eP
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
  • Patryk najpierw wziął dwie czekoladki – zostało c-2 czekoladek. Potem wziął jeszcze połowę reszty, czyli c-22. Zostało c-22 czekoladek.

  • Wojtek wziął połowę tego, co zostało, czyli 12·c-22=c-24 czekoladek.

  • Obliczamy, ile czekoladek zostało dla Bartka. Zapisujemy i przekształcamy odpowiednie wyrażenie.

c-2+c-22+c-24=c-2-2c-4+c-24=
=4c-8-3c+64=c-24

Zauważmy, że takie rozwiązanie mogliśmy też odczytać z rysunku.

Odpowiedź:
Bartek otrzymał c-24 czekoladki.

Przykład 10

Agata ma 4 lata, a Wanda 10. Ustalimy, za ile lat Wanda będzie dwa razy starsza od Agaty.

I sposób:

Sporządzamy pomocniczą tabelkę.

Imię

Teraz

Za x lat

Agata

4

4+x

Wanda

10

10+x

Z danych tabeli otrzymujemy równość

24+x=10+x

Zatem

8+2x=10+x
2x-x=10-8
x=2

Odpowiedź:
Za dwa lata Wanda będzie dwukrotnie starsza od Agaty.

II sposób:

W rozwiązaniu może pomóc nam też rysunek.

R1NulV44K1xks
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Na podstawie rysunku wnioskujemy, że Wanda będzie dwa razy starsza od Agaty za dwa lata.
Istotnie – za dwa lata Agata będzie miała 4+2=6 lat, a Wanda 10+2=12 lat.

6·2=12

Odpowiedź:
Za dwa lata Wanda będzie dwukrotnie starsza od Agaty.

Gra edukacyjna

Polecenie 1

Zagraj w matematyczne domino. Na kartkach domina zapisane są zadania dotyczące wyrażeń algebraicznychwyrażenie algebraicznewyrażeń algebraicznych. Przeanalizuj uważnie każde z zadań i dopasuj treść zadania do odpowiedzi.

W poniższych ćwiczeniach znajdują się zadania dotyczące wyrażeń algebraicznych. Przeanalizuj uważnie każde z zadań i dopasuj treść zadania do odpowiedzi.

1
R1Q1yeZOuNZs6
Gra edukacyjna nawiązująca do treści materiału
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Etap pierwszy:

RjPYoN8vLi4B5
Ćwiczenie 1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Etap drugi:

RrRAQyc4Rc2RT
Ćwiczenie 2
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 2

Wzorując się na zadaniach zapisanych na „kostkach” domina, zapisz odpowiedź do poniższego zadania.
Dwa rodzaje cukierków: czekoladowe i śliwkowe zmieszano w stosunku 3:2. Otrzymano x kg mieszanki. Ile kilogramów cukierków czekoladowych znajduje się w tej mieszance?

RFaMP16MQ9Dvp
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 3

Wzorując się na zadaniach zapisanych na „kostkach” domina, zapisz odpowiedź do poniższego zadania.
Aleksandra kupiła jabłka w cenie 2,40  za kilogram. Ile kilogramów jabłek kupiła Aleksandra, jeśli podała kasjerce banknot x  i otrzymała 30 gr reszty.

R1dIvh6NZKjax
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 4

Paweł codziennie śpi przez x godzin i y minut. Ile godzin śpi w ciągu tygodnia?

R61H7UOeLNOiE
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
1
Ćwiczenie 1
RStovNuMrGegl
Zaznacz poprawną odpowiedź.
Prostokąt ma boki długości ab. Jeśli długość prostokąta zwiększymy o 1, a szerokość o 2, to pole tego prostokąta zwiększy się o: Możliwe odpowiedzi: 1. ab+2a+b+2, 2. a+b+3, 3. 3, 4. 2a+b+2
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R1dVXqavFE3pr
Zaznacz poprawną odpowiedź.
Leon ma teraz x lat. Leokadia jest od niego o 4 lata młodsza. Ile lat będą mieli razem za 6 lat? Możliwe odpowiedzi: 1. 2x+4, 2. 2x+12, 3. 2x-4, 4. x+16
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R12LQY7C1aE0l
Ćwiczenie 3
Boki prostokąta mają długość 4a0,5b.
Wskaż wszystkie poprawne stwierdzenia. Możliwe odpowiedzi: 1. Pole tego prostokąta jest równe 2ab., 2. Obwód tego prostokąta jest równy 8a+b., 3. Jeśli b=2a to prostokąt ten jest kwadratem., 4. Jeśli a=1b=2 to obwód tego prostokąta jest równy 10.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RQNMVssPwiYCB
Ćwiczenie 4
Łączenie par. Oceń, które stwierdzenie jest prawdziwe, a które fałszywe.. 10a minut to a6 godziny.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. v kmh to 1623v mmin.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. w kg to 100w g.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. k cm to 0,01 m.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RcJeTpY3sDBFY
Ćwiczenie 5
W pokoju stoi n stolików i k ław. Przy każdym stoliku stoją cztery krzesła, a przy każdej ławie sześć krzeseł. Ile krzeseł jest w tym pokoju? Możliwe odpowiedzi: 1. 4k+6n, 2. 4n+k, 3. 5n+3k, 4. 4n+6k Pan Józef zarabiał przez pierwsze cztery miesiące k złotych miesięcznie, a przez następne 6 miesięcy n złotych miesięcznie. Ile złotych zarobił w ciągu tych dziesięciu miesięcy? Możliwe odpowiedzi: 1. 4k+6n, 2. 4n+k, 3. 5n+3k, 4. 4n+6k Każda z n osób weszła do pokoju z czwórką swoich dzieci, a każda z k osób weszła do tego pokoju z dwójką rodzeństwa. Ile osób weszło do pokoju? Możliwe odpowiedzi: 1. 4k+6n, 2. 4n+k, 3. 5n+3k, 4. 4n+6k Edyta ma n książek przygodowych, trzy razy tyle książek historycznych i k książek biograficznych. Ile ma wszystkich książek? Możliwe odpowiedzi: 1. 4k+6n, 2. 4n+k, 3. 5n+3k, 4. 4n+6k
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6
R1YMcUaqztbi2
Uzupełnij zdania, przeciągając odpowiednie wyrażenia.
Początkowa cena dywanu była równa x  . Cenę dywanu podwyższono o 25%. Cenę dywanu podwyższono o 1. 20%x, 2. x+0,25x, 3. 0,25x Po podwyżce dywan kosztuje o 1. 20%x, 2. x+0,25x, 3. 0,25x Aby cena towaru była równa początkowej, należy obniżyć ją o 1. 20%x, 2. x+0,25x, 3. 0,25x
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 7
R15K6RL6imfKv
Ania waży tyle, ile ważą dwa jej psy . Każdy pies waży tyle, ile cztery koty. Każdy kot waży tyle, ile dwadzieścia myszy. Każda mysz waży m kilogramów.
Uzupełnij zdania, wpisując odpowiednie liczby. Ania jest Tu uzupełnij razy cięższa od kota.Pies jest Tu uzupełnijrazy cięższy od myszy.Kot jest Tu uzupełnij razy lżejszy od psa.Mysz jest Tu uzupełnij razy lżejszy od Ani.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
RAkr8Tt89JnYL
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 8

Wykaż, że różnica kwadratów dwóch kolejnych liczb naturalnych nieparzystych jest podzielna przez 4.

RpUJcIPRHNrR3
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 9

Wykaż, że suma kwadratów dwóch kolejnych liczb naturalnych dodatnich w dzieleniu przez 2 daje resztę 1.

RDFhF1qb9Zef5
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Słownik

wyrażenie algebraiczne
wyrażenie algebraiczne

nazywamy wyrażenie zbudowane z liczb, liter, znaków działań, nawiasów.

Notatnik

Możesz skorzystać z poniższego pola tekstowego do zapisania swoich notatek, rozwiązań zadań i innych informacji, które uważasz za potrzebne.

R1b8OvSPUG8s3
(Uzupełnij).
Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.