2.1 Algebraiska uttryck

Sommarmatte 1

(Skillnad mellan versioner)
Hoppa till: navigering, sök
Versionen från 26 april 2007 kl. 15.29 (redigera)
Mikael (Diskussion | bidrag)
(Konjugatregeln)
← Gå till föregående ändring
Versionen från 3 maj 2007 kl. 13.58 (redigera) (ogör)
Tek (Diskussion | bidrag)

Gå till nästa ändring →
Rad 1: Rad 1:
 +__NOTOC__
<table><tr><td width="600"> <table><tr><td width="600">
Rad 11: Rad 12:
<div class="inforuta"> <div class="inforuta">
-'''Läromål:'''+'''Lärandemål:'''
Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att: Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:
Rad 33: Rad 34:
==Distributiva lagen== ==Distributiva lagen==
[[Bild:761301.gif|right]] [[Bild:761301.gif|right]]
-Den distrubtiva lagen anger hur man multiplicerar in en faktor i en parentes. +Den distributiva lagen anger hur man multiplicerar in en faktor i en parentes.
(Bild: figur 2.1.1) (Bild: figur 2.1.1)
Rad 49: Rad 50:
</div> </div>
-Med den distrubtiva lagen kan vi också förstå hur vi kan hanter minustecken framför parantesuttryck. Regeln säger att en parantes med ett minustecken framför kan tas bort om alla termer inuti parantesen byter tecken.+Med den distributiva lagen kan vi också förstå hur vi kan hantera minustecken framför parentesuttryck. Regeln säger att en parentes med ett minustecken framför kan tas bort om alla termer inuti parentesen byter tecken.
<div class="exempel"> <div class="exempel">
Rad 55: Rad 56:
<ol type="a"> <ol type="a">
-<li>$-(x+y) = (-1) \cdot (x+y) = (-1)x + (-1)y = -x-y$ <br><br>+<li>$-(x+y) = (-1) \cdot (x+y) = (-1)x + (-1)y = -x-y$
 +<br>
 +<br>
<li>$-(x^2-x) = (-1) \cdot (x^2-x) = (-1)x^2 -(-1)x = -x^2 +x$ <br> <li>$-(x^2-x) = (-1) \cdot (x^2-x) = (-1)x^2 -(-1)x = -x^2 +x$ <br>
- +:där vi i sista ledet använt att $-(-1)x = (-1)(-1)x = 1\cdot x=x$<br><br>
-där vi i sista ledet använt att $-(-1)x = (-1)(-1)x = 1\cdot x=x$<br><br>+<li> $-(x+y-y^3) = (-1)\cdot (x+y-y^3) = (-1)\cdot x + (-1) \cdot y -(-1)\cdot y^3$<br/>
-<li> $-(x+y+y^3) = (-1)\cdot (x+y+y^3) = (-1)\cdot x + (-1) \cdot y -(-1)\cdot y^3$ +$\phantom{-(x+y-y^3)}{}=-x-y+y^3$
-:::$=-x-y+y^3$<br><br>+<br>
-<li>$x^2 - 2x -(3x+2) = x^2 -2x -3x-2 = x^2 -(2+3)x -2$ +<br>
-:::$= x^2 -5x -2$<br><br>+<li>$x^2 - 2x -(3x+2) = x^2 -2x -3x-2 = x^2 -(2+3)x -2$<br/>
 +$\phantom{x^2-2x-(3x+2)}{}= x^2 -5x -2$
 +<br>
 +<br>
</ol> </ol>
</div> </div>
-Om den distrubtiva lagen används baklänges så sägs vi faktorisera uttrycket. Ofta försöker man bryta ut en så stor faktor som möjligt. +Om den distributiva lagen används baklänges så sägs vi faktorisera uttrycket. Ofta försöker man bryta ut en så stor faktor som möjligt.
<div class="exempel"> <div class="exempel">
Rad 81: Rad 87:
</div> </div>
-==Kvaderingsreglerna==+==Kvadreringsreglerna==
-Den distrubtiva lagen behöver ibland användas upprepade gånger för att behandla större uttryck. Om vi betraktar+Den distributiva lagen behöver ibland användas upprepade gånger för att behandla större uttryck. Om vi betraktar
$$(a+b)(c+d)$$ $$(a+b)(c+d)$$
Rad 88: Rad 94:
och ser $a+b$ som en faktor som multipliceras in i parentesen (c+d) så får vi och ser $a+b$ som en faktor som multipliceras in i parentesen (c+d) så får vi
-$$\bbox[#AAEEFF,5pt]{\quad \quad } (c+d) = \bbox[#AAEEFF,5pt]{\quad \quad } c + \bbox[#AAEEFF,5pt]{\quad \quad }d$$+$$\eqalign{\bbox[#AAEEFF,0pt]{\phantom{(a+b)}}\,(c+d) &= \bbox[#AAEEFF,0pt]{\phantom{(a+b)}}\,c + \bbox[#AAEEFF,0pt]{\phantom{(a+b)}}\,d\mbox{,}\cr (a+b)\,(c+d) &= (a+b)\,c + (a+b)\,d\mbox{.}}$$
-$$(a+b)(c+d) = (a+b)c + (a+b)d$$+
Sedan kan $c$ och $d$ multipliceras in i respektive parentes Sedan kan $c$ och $d$ multipliceras in i respektive parentes
-$$(a+b)c + (a+b)d = ac + ad + bc + bd \, \mbox{.}$$+$$(a+b)c + (a+b)d = ac + bc + ad + bd \, \mbox{.}$$
Ett minnesvärt sätt att sammanfatta formeln är: Ett minnesvärt sätt att sammanfatta formeln är:
Rad 103: Rad 108:
<ol type="a"> <ol type="a">
-<li>$(x+1)(x-2) = x\cdot x + x \cdot (-2) + 1 \cdot x + 1 \cdot (-2) = x^2 -2x+x-2$+<li>$(x+1)(x-2) = x\cdot x + x \cdot (-2) + 1 \cdot x + 1 \cdot (-2) = x^2 -2x+x-2$<br/>
-:::$=x^2 -x-2$ <br><br>+$\phantom{(x+1)(x-2)}{}=x^2 -x-2$ <br><br>
-<li>$3(x-y)(2x+1) = 3(x\cdot 2x + x\cdot 1 - y \cdot 2x - y \cdot 1) = 3(2x^2 +x-2xy-y)$+<li>$3(x-y)(2x+1) = 3(x\cdot 2x + x\cdot 1 - y \cdot 2x - y \cdot 1) = 3(2x^2 +x-2xy-y)$<br/>
-:::$=6x^2 +3x-6xy-3y$ <br><br>+$\phantom{3(x-y)(2x+1)}{}=6x^2 +3x-6xy-3y$ <br><br>
-<li>$(1-x)(2-x) = 1\cdot 2 + 1 \cdot (-x) -x\cdot 2 - x\cdot (-x) = 2-x-2x+x^2$+<li>$(1-x)(2-x) = 1\cdot 2 + 1 \cdot (-x) -x\cdot 2 - x\cdot (-x) = 2-x-2x+x^2$<br/>
-:::$=2-3x+x^2$ <br>+$\phantom{(1-x)(2-x)}{}=2-3x+x^2$ <br>
-där vi använt att $-x\cdot (-x) = (-1)x \cdot (-1)x = (-1)^2 x^2 =1\cdot x^2 = x^2$. +:där vi använt att $-x\cdot (-x) = (-1)x \cdot (-1)x = (-1)^2 x^2 =1\cdot x^2 = x^2$.
</ol> </ol>
</div> </div>
-Två viktiga specialfall av ovanstående formel är när $a+b$ och $c+d$ är samma uttryck+Två viktiga specialfall av ovanstående formel är när $\,a+b\,$ och $\,c+d\,$ är samma uttryck
<div class="regel"> <div class="regel">
-'''Kvaderingsreglerna'''+'''Kvadreringsreglerna'''
$$(a+b)^2 = a^2 +2ab + b^2$$ $$(a+b)^2 = a^2 +2ab + b^2$$
$$(a-b)^2 = a^2 -2ab + b^2$$ $$(a-b)^2 = a^2 -2ab + b^2$$
</div> </div>
-Dessa formler kallas för första och andra kvaderingsregeln. +Dessa formler kallas för första och andra kvadreringsregeln.
<div class="exempel"> <div class="exempel">
Rad 130: Rad 135:
<li>$(x+2)^2 = x^2 + 2\cdot 2x+ 2^2 = x^2 +4x +4$ <br><br> <li>$(x+2)^2 = x^2 + 2\cdot 2x+ 2^2 = x^2 +4x +4$ <br><br>
<li>$(-x+3)^2 = (-x)^2 + 2\cdot 3(-x) + 3^2 = x^2 -6x +9$ <br> <li>$(-x+3)^2 = (-x)^2 + 2\cdot 3(-x) + 3^2 = x^2 -6x +9$ <br>
-där $(-x)^2 = ((-1)x)^2 = (-1)^2 x^2 = 1 \cdot x^2 = x^2$<br><br>+:där $(-x)^2 = ((-1)x)^2 = (-1)^2 x^2 = 1 \cdot x^2 = x^2$<br><br>
<li>$(x^2 -4)^2 = (x^2)^2 - 2 \cdot 4x^2 + 4^2 = x^4 -8x^2 +16$ <br><br> <li>$(x^2 -4)^2 = (x^2)^2 - 2 \cdot 4x^2 + 4^2 = x^4 -8x^2 +16$ <br><br>
-<li>$(x+1)^2 - (x-1)^2 = (x^2 +2x +1)- (x^2-2x+1) = x^2 +2x +1 -x^2 + 2x-1$+<li>$(x+1)^2 - (x-1)^2 = (x^2 +2x +1)- (x^2-2x+1) = x^2 +2x +1 -x^2 + 2x-1$<br/>
-:::$=2x+2x=4x$ <br><br>+$\phantom{(x+1)^2-(x-1)^2}{}=2x+2x=4x$ <br><br>
-<li>$(2x+4)(x+2) = 2(x+2)(x+2) = 2(x+2)^2 = 2(x^2 + 4x+ 4)$ +<li>$(2x+4)(x+2) = 2(x+2)(x+2) = 2(x+2)^2 = 2(x^2 + 4x+ 4)$<br/>
-:::$=2x^2 + 8x + 8$ <br><br>+$\phantom{(2x+4)(x+2)}{}=2x^2 + 8x + 8$ <br><br>
-<li>$(x-2)^3 = (x-2)(x-2)^2 = (x-2)(x^2-4x+4)$ +<li>$(x-2)^3 = (x-2)(x-2)^2 = (x-2)(x^2-4x+4)$<br/>
-::$=x \cdot x^2 + x\cdot (-4x) + x\cdot 4 - 2\cdot x^2 - 2 \cdot (-4x)-2 \cdot 4$+$\phantom{(x-2)^3}{}=x \cdot x^2 + x\cdot (-4x) + x\cdot 4 - 2\cdot x^2 - 2 \cdot (-4x)-2 \cdot 4$<br/>
-::$=x^3 -4x^2 + 4x-2x^2 +8x -8 = x^3-6x^2 + 12x -8$<br><br>+$\phantom{(x-2)^3}{}=x^3 -4x^2 + 4x-2x^2 +8x -8 = x^3-6x^2 + 12x -8$<br><br>
</ol> </ol>
</div> </div>
-Kvaderingsreglerna används också i omvänd riktning för att faktorisera uttryck.+Kvadreringsreglerna används också i omvänd riktning för att faktorisera uttryck.
<div class="exempel"> <div class="exempel">
Rad 151: Rad 156:
<li>$x^2 + 2x+ 1 = (x+1)^2$ <br><br> <li>$x^2 + 2x+ 1 = (x+1)^2$ <br><br>
<li>$x^6-4x^3 +4 = (x^3)^2 - 2\cdot 2x^3 +2^2 = (x^3-2)^2$ <br><br> <li>$x^6-4x^3 +4 = (x^3)^2 - 2\cdot 2x^3 +2^2 = (x^3-2)^2$ <br><br>
-<li>$x^2 +x + \displaystyle \frac{1}{4} = x^2 + 2\cdot\displaystyle \frac{1}{2}x + \left(\displaystyle \frac{1}{2}\right)^2 = \left(x+\displaystyle \frac{1}{2}\right)^2 $ <br><br>+<li>$x^2 +x + \frac{1}{4} = x^2 + 2\cdot\frac{1}{2}x + \bigl(\frac{1}{2}\bigr)^2 = \bigl(x+\frac{1}{2}\bigr)^2 $ <br><br>
</ol> </ol>
Rad 165: Rad 170:
</div> </div>
-Denna formel kan vi annars få fram direkt genom att utveckla vänsterledet+Denna formel kan vi få fram direkt genom att utveckla vänsterledet
-$$(a+b)(a-b)= a \cdot a + a\cdot (-b) + b\cdot a + b \cdot (-b) = a^2 -ab+ab-b^2 = a^2 -b^2$$+$$(a+b)(a-b)= a \cdot a + a\cdot (-b) + b\cdot a + b \cdot (-b) = a^2 -ab+ab-b^2 = a^2 -b^2\mbox{.}$$
<div class="exempel"> <div class="exempel">
Rad 176: Rad 181:
<li>$(x^2+2x)(x^2-2x)= (x^2)^2 - (2x)^2 = x^4 -4x^2$ <br><br> <li>$(x^2+2x)(x^2-2x)= (x^2)^2 - (2x)^2 = x^4 -4x^2$ <br><br>
<li>$(y+3)(3-y)= (3+y)(3-y) = 3^2 -y^2 = 9-y^2$ <br><br> <li>$(y+3)(3-y)= (3+y)(3-y) = 3^2 -y^2 = 9-y^2$ <br><br>
-<li>$x^4 -16 = (x^2)^2 -4^2 = (x^2+4)(x^2-4)= (x^2+4)(x^2-2^2)$ +<li>$x^4 -16 = (x^2)^2 -4^2 = (x^2+4)(x^2-4)= (x^2+4)(x^2-2^2)$<br/>
-:::$(x^2+4)(x+2)(x-2)$<br><br>+$\phantom{x^4-16}{}=(x^2+4)(x+2)(x-2)$<br><br>
</ol> </ol>
Rad 188: Rad 193:
<div class="regel"> <div class="regel">
-$$ \frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d} = \frac{a\cdot c}{b\cdot d} \quad \mbox{och} \quad \frac{\displaystyle\frac{a}{b}}{\displaystyle\frac{c}{d}} = \frac{a\cdot d}{b\cdot c} \; \mbox{.}$$+$$ \frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d} = \frac{a\cdot c}{b\cdot d} \quad \mbox{och} \quad \frac{\displaystyle\ \frac{a}{b}\ }{\displaystyle\frac{c}{d}} = \frac{a\cdot d}{b\cdot c} \; \mbox{.}$$
</div> </div>
Rad 196: Rad 201:
<ol type="a"> <ol type="a">
-<li>$\displaystyle\frac{3x}{x-y} \cdot \displaystyle\frac{4x}{2x+y} = \displaystyle \frac{12x^2}{(x-y)(2x+y)}$ <br><br>+<li>$\displaystyle\frac{3x}{x-y} \cdot \displaystyle\frac{4x}{2x+y} = \frac{3x\cdot 4x}{(x-y)\cdot(2x+y)} = \frac{12x^2}{(x-y)(2x+y)}$ <br><br>
<li>$\displaystyle \frac{\displaystyle \frac{a}{x}}{\displaystyle \frac{x+1}{a}} = \displaystyle \frac{a^2}{x(x+1)}$ <br><br> <li>$\displaystyle \frac{\displaystyle \frac{a}{x}}{\displaystyle \frac{x+1}{a}} = \displaystyle \frac{a^2}{x(x+1)}$ <br><br>
<li>$\displaystyle \frac{ \displaystyle \frac{x}{(x+1)^2}}{\displaystyle \frac{x-2}{x-1}} = \displaystyle \frac{x(x-1)}{(x-2)(x+1)^2}$ <br><br> <li>$\displaystyle \frac{ \displaystyle \frac{x}{(x+1)^2}}{\displaystyle \frac{x-2}{x-1}} = \displaystyle \frac{x(x-1)}{(x-2)(x+1)^2}$ <br><br>
Rad 208: Rad 213:
Förkortning av ett bråkuttryck innebär att vi stryker faktorer som täljaren och nämnaren har gemensamt Förkortning av ett bråkuttryck innebär att vi stryker faktorer som täljaren och nämnaren har gemensamt
- 
-Ska in styrkningar här! 
$$\displaystyle \frac{(x+2)(x+3)(x+4)}{(x+1)(x+3)(x+4) }= \displaystyle \frac{(x+2)(x+4)}{(x+1)(x+4)} = \displaystyle \frac{x+2}{x+1} \mbox{.}$$ $$\displaystyle \frac{(x+2)(x+3)(x+4)}{(x+1)(x+3)(x+4) }= \displaystyle \frac{(x+2)(x+4)}{(x+1)(x+4)} = \displaystyle \frac{x+2}{x+1} \mbox{.}$$
Rad 217: Rad 220:
<ol type="a"> <ol type="a">
-<li>$\displaystyle \frac{x}{x+1} = \displaystyle \frac{x}{x+1} \cdot \displaystyle \frac{x+2}{x+2}= \displaystyle \frac{x(x+2)}{(x+1)(x+2)}$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{x}{x+1} = \frac{x}{x+1} \cdot \frac{x+2}{x+2}= \frac{x(x+2)}{(x+1)(x+2)}$ <br><br>
-<li>$\displaystyle \frac{x^2 -1}{x(x^2-1)}= \displaystyle \frac{1}{x}$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{x^2 -1}{x(x^2-1)}= \frac{1}{x}$ <br><br>
-<li>$\displaystyle \frac{(x^2-y^2)(x-2)}{(x^2-4)(x+y)}= \left\{konjugatregeln\right\} = \displaystyle \frac{(x+y)(x-y)(x-2)}{(x+2)(x-2)(x+y)} = \displaystyle \frac{x-y}{x+2}$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{(x^2-y^2)(x-2)}{(x^2-4)(x+y)}= \left\{\,\text{konjugatregeln}\,\right\} = \frac{(x+y)(x-y)(x-2)}{(x+2)(x-2)(x+y)} = \frac{x-y}{x+2}$ <br><br>
</ol> </ol>
</div> </div>
-När bråkuttryck adderas eller subtraheras behöver de, om så är nödvändigt, förlängas så att de får samma nämnare innan täljaren kan kombineras ihop, +När bråkuttryck adderas eller subtraheras behöver de, om så är nödvändigt, förlängas så att de får samma nämnare innan täljarna kan kombineras ihop,
$$\displaystyle \frac{1}{x} - \displaystyle \frac{1}{x-1} = \displaystyle \frac{1}{x} \cdot \displaystyle \frac{x-1}{x-1} - \displaystyle \frac{1}{x-1} \cdot \displaystyle \frac{x}{x} = \displaystyle \frac{x-1}{x(x-1)} - \displaystyle \frac{x}{x(x-1)} = \displaystyle \frac{x-1-x}{x(x-1)} = \displaystyle \frac{-1}{x(x-1)} \; \mbox{.}$$ $$\displaystyle \frac{1}{x} - \displaystyle \frac{1}{x-1} = \displaystyle \frac{1}{x} \cdot \displaystyle \frac{x-1}{x-1} - \displaystyle \frac{1}{x-1} \cdot \displaystyle \frac{x}{x} = \displaystyle \frac{x-1}{x(x-1)} - \displaystyle \frac{x}{x(x-1)} = \displaystyle \frac{x-1-x}{x(x-1)} = \displaystyle \frac{-1}{x(x-1)} \; \mbox{.}$$
Rad 235: Rad 238:
<ol type="a"> <ol type="a">
-<li>$\displaystyle \frac{1}{x+1} + \displaystyle \frac{1}{x+2}\quad$ har MGN $=(x+1)(x+2)$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{1}{x+1} + \frac{1}{x+2}\quad$ har $\ \text{MGN}=(x+1)(x+2)$ <br><br>
-$\displaystyle \frac{1}{x+1} + \displaystyle \frac{1}{x+2} = \displaystyle \frac{x+2}{(x+1)(x+2)} + \displaystyle \frac{x+1}{(x+2)(x+1)}= \displaystyle \frac{x+2+x+1}{(x+1)(x+2)} = \displaystyle \frac{2x+3}{(x+1)(x+2)}$ <br><br>+Förläng den första termen med $(x+2)$ och den andra termen med $(x+1)$<br/><br/>
-<li>$\displaystyle \frac{1}{x} + \displaystyle \frac{1}{x^2}\quad$ har MGN $=x^2$<br><br>+:$\displaystyle \frac{1}{x+1} + \frac{1}{x+2} = \frac{x+2}{(x+1)(x+2)} + \frac{x+1}{(x+2)(x+1)}= \frac{x+2+x+1}{(x+1)(x+2)} = \frac{2x+3}{(x+1)(x+2)}$ <br><br>
-$\displaystyle \frac{1}{x} + \displaystyle \frac{1}{x^2} = \displaystyle \frac{x}{x^2} + \displaystyle \frac{1}{x^2} = \displaystyle \frac{x+1}{x^2}$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}\quad$ har $\ \text{MGN}=x^2$<br><br>
-<li>$\displaystyle \frac{1}{x(x+1)^2} - \displaystyle \frac{1}{x^2(x+2)}\quad$ har MGN $= x^2(x+1)^2(x+2)$<br><br>+Vi behöver bara förlänga den första termen för att få en gemensam nämnare<br/><br/>
-$\displaystyle \frac{1}{x(x+1)^2} - \displaystyle \frac{1}{x^2(x+2)} = \displaystyle \frac{x(x+2)}{x^2(x+1)^2(x+2)} - \displaystyle \frac{(x+1)^2}{x^2(x+1)^2(x+2)}$ <br><br>+:$\displaystyle \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2} = \frac{x}{x^2} + \frac{1}{x^2} = \frac{x+1}{x^2}$ <br><br>
-:$=\displaystyle \frac{x^2+2x}{x^2(x+1)^2(x+2)} - \displaystyle \frac{x^2+2x+1}{x^2(x+1)^2(x+2)} = \displaystyle \frac{x^2+2x-(x^2+2x+1)}{x^2(x+1)^2(x+2)}$<br><br>+<li>$\displaystyle \frac{1}{x(x+1)^2} - \frac{1}{x^2(x+2)}\quad$ har $\ \text{MGN}= x^2(x+1)^2(x+2)$<br><br>
-:$ = \displaystyle \frac{x^2+2x-x^2-2x-1}{x^2(x+1)^2(x+2)} = \displaystyle \frac{-1}{x^2(x+1)^2(x+2)}$<br><br>+Den första termen förlängs med $x(x+2)$ medan den andra termen förlängs med $(x+1)^2$<br/><br/>
-<li>$\displaystyle \frac{x}{x+1} - \displaystyle \frac{1}{x(x-1)} -1 \quad$ har MGN $=x(x-1)(x+1)$<br><br>+:$\displaystyle \frac{1}{x(x+1)^2} - \frac{1}{x^2(x+2)} = \frac{x(x+2)}{x^2(x+1)^2(x+2)} - \frac{(x+1)^2}{x^2(x+1)^2(x+2)}$ <br><br>
-$\displaystyle \frac{x}{x+1} - \displaystyle \frac{1}{x(x-1)} -1 = \displaystyle \frac{x^2(x-1)}{x(x-1)(x+1)} - \displaystyle \frac{x+1}{x(x-1)(x+1)} -\displaystyle \frac{x(x-1)(x+1)}{x(x-1)(x+1)}$ <br><br>+::${}=\displaystyle \frac{x^2+2x}{x^2(x+1)^2(x+2)} - \frac{x^2+2x+1}{x^2(x+1)^2(x+2)} = \frac{x^2+2x-(x^2+2x+1)}{x^2(x+1)^2(x+2)}$<br><br>
-:$=\displaystyle \frac{x^3-x^2}{x(x-1)(x+1)} - \displaystyle \frac{x+1}{x(x-1)(x+1)} -\displaystyle \frac{x^3 -x}{x(x-1)(x+1)}$<br><br>+::${}=\displaystyle \frac{x^2+2x-x^2-2x-1}{x^2(x+1)^2(x+2)} = \frac{-1}{x^2(x+1)^2(x+2)}$<br><br>
-:$=\displaystyle \frac{x^3-x^2 -(x+1) -(x^3-x)}{x(x-1)(x+1)} = \displaystyle \frac{x^3-x^2 -x-1 -x^3+x}{x(x-1)(x+1)} $<br><br>+<li>$\displaystyle \frac{x}{x+1} - \frac{1}{x(x-1)} -1 \quad$ har $\ \text{MGN}=x(x-1)(x+1)$<br><br>
-:$= \displaystyle \frac{-x^2-1}{x(x-1)(x+1)} $+Vi förlänger alla termer så att de får den gemensamma nämnaren $x(x-1)(x+1)$<br/><br/>
 +:$\displaystyle \frac{x}{x+1} - \frac{1}{x(x-1)} -1 = \frac{x^2(x-1)}{x(x-1)(x+1)} - \frac{x+1}{x(x-1)(x+1)} - \frac{x(x-1)(x+1)}{x(x-1)(x+1)}$ <br><br>
 +::$=\displaystyle \frac{x^3-x^2}{x(x-1)(x+1)} - \frac{x+1}{x(x-1)(x+1)} -\frac{x^3 -x}{x(x-1)(x+1)}$<br><br>
 +::$=\displaystyle \frac{x^3-x^2 -(x+1) -(x^3-x)}{x(x-1)(x+1)} = \frac{x^3-x^2 -x-1 -x^3+x}{x(x-1)(x+1)} $<br><br>
 +::$= \displaystyle \frac{-x^2-1}{x(x-1)(x+1)} $
</ol> </ol>
Rad 258: Rad 265:
<ol type="a"> <ol type="a">
-<li>$\displaystyle \frac{1}{x-2} - \displaystyle \frac{4}{x^2-4} = \displaystyle \frac{1}{x-2} - \displaystyle \frac{4}{(x+2)(x-2)} = \left\{\mbox{MGN} = (x+2)(x-2)\right\}$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{1}{x-2} - \frac{4}{x^2-4} = \frac{1}{x-2} - \frac{4}{(x+2)(x-2)} = \left\{\,\mbox{MGN} = (x+2)(x-2)\,\right\}$ <br><br>
-:$= \displaystyle \frac{x+2}{(x+2)(x-2)} - \displaystyle \frac{4}{(x+2)(x-2)} = \displaystyle \frac{x+2 -4}{(x+2)(x-2)}$<br><br>+:${}= \displaystyle \frac{x+2}{(x+2)(x-2)} - \frac{4}{(x+2)(x-2)} = \frac{x+2 -4}{(x+2)(x-2)}$<br><br>
-:$= \displaystyle \frac{x-2}{(x+2)(x-2)} = = \displaystyle \frac{1}{x+2}$<br><br>+:${}= \displaystyle \frac{x-2}{(x+2)(x-2)} = \frac{1}{x+2}$<br><br>
-<li>$\displaystyle \frac{x + \displaystyle \frac{1}{x}}{x^2+1} = \displaystyle \frac{\displaystyle \frac{x^2}{x} + \displaystyle \frac{1}{x}}{x^2+1} = \displaystyle \frac{\displaystyle \frac{x^2+1}{x}}{x^2+1} = \displaystyle \frac{x^2+1}{x(x^2+1} = \displaystyle \frac{1}{x}$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{x + \displaystyle \frac{1}{x}}{x^2+1} = \frac{\displaystyle \frac{x^2}{x} + \frac{1}{x}}{x^2+1} = \frac{\displaystyle \frac{x^2+1}{x}}{x^2+1} = \frac{x^2+1}{x(x^2+1)} = \frac{1}{x}$ <br><br>
-<li>$\displaystyle \frac{\displaystyle \frac{1}{x^2} - \displaystyle \frac{1}{y^2}}{x+y} = \displaystyle \frac{ \displaystyle \frac{y^2}{x^2y^2} - \displaystyle \frac{x^2}{x^2y^2}}{x+y} = \displaystyle \frac{\displaystyle \frac{y^2-x^2}{x^2y^2}}{x+y} = \displaystyle \frac{y^2-x^2}{x^2y^2(x+y)}$ <br><br>+<li>$\displaystyle \frac{\displaystyle \frac{1}{x^2} - \frac{1}{y^2}}{x+y} = \frac{ \displaystyle \frac{y^2}{x^2y^2} - \frac{x^2}{x^2y^2}}{x+y} = \frac{\displaystyle \frac{y^2-x^2}{x^2y^2}}{x+y} = \frac{y^2-x^2}{x^2y^2(x+y)}$ <br><br>
-:$ \displaystyle \frac{(y+x)(y-x)}{x^2y^2(x+y)} = \displaystyle \frac{x-y}{x^2y^2}$+:${}= \displaystyle \frac{(y+x)(y-x)}{x^2y^2(x+y)} = \frac{x-y}{x^2y^2}$
</ol> </ol>
Rad 279: Rad 286:
Var noggrann. Om du gör ett fel på ett ställe så kommer resten av uträkningen också vara fel. Var noggrann. Om du gör ett fel på ett ställe så kommer resten av uträkningen också vara fel.
-Använd många mellanled. Om du är osäker på en utträkning utför då hellre enkla steg än ett stort steg. +Använd många mellanled. Om du är osäker på en uträkning utför då hellre enkla steg än ett stort steg.
Utveckla inte i onödan. Du kan vid ett senare tillfälle vara tvungen att faktorisera tillbaka. Utveckla inte i onödan. Du kan vid ett senare tillfälle vara tvungen att faktorisera tillbaka.
Rad 304: Rad 311:
-''' © Copyright 2007, math.se'''+<small>''' © Copyright 2007, math.se'''</small>

Versionen från 3 maj 2007 kl. 13.58

Innehåll:

  • Den distributiva lagen
  • Olika kvadreringsregler
  • Konjugatregeln
  • Rationella uttryck


Lärandemål:

Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:

  • Förenkla komplicerade algebraiska uttryck.
  • Faktorisera uttryck med kvadreringsregler och konjugatregeln.
  • Utveckla uttryck med kvadreringsregler och konjugatregeln.

Övningar

Teori

Distributiva lagen

Den distributiva lagen anger hur man multiplicerar in en faktor i en parentes.

(Bild: figur 2.1.1)

Exempel 1

  1. $4 (x+y) = 4x + 4y$

  2. $2(a-b) = 2a -2b$

  3. $x \left(\displaystyle\frac{1}{x} + \displaystyle\frac{1}{x^2} \right) = x\cdot \displaystyle\frac{1}{x} + x \cdot \displaystyle\frac{1}{x^2} = \displaystyle\frac{\not{x}}{\not{x}} + \displaystyle\frac{\not{x}}{x^{\not{2}}} = 1 + \displaystyle\frac{1}{x}$

  4. $a(x+y+z) = ax + ay + az$

Med den distributiva lagen kan vi också förstå hur vi kan hantera minustecken framför parentesuttryck. Regeln säger att en parentes med ett minustecken framför kan tas bort om alla termer inuti parentesen byter tecken.

Exempel 2

  1. $-(x+y) = (-1) \cdot (x+y) = (-1)x + (-1)y = -x-y$

  2. $-(x^2-x) = (-1) \cdot (x^2-x) = (-1)x^2 -(-1)x = -x^2 +x$
    där vi i sista ledet använt att $-(-1)x = (-1)(-1)x = 1\cdot x=x$

  3. $-(x+y-y^3) = (-1)\cdot (x+y-y^3) = (-1)\cdot x + (-1) \cdot y -(-1)\cdot y^3$
    $\phantom{-(x+y-y^3)}{}=-x-y+y^3$

  4. $x^2 - 2x -(3x+2) = x^2 -2x -3x-2 = x^2 -(2+3)x -2$
    $\phantom{x^2-2x-(3x+2)}{}= x^2 -5x -2$

Om den distributiva lagen används baklänges så sägs vi faktorisera uttrycket. Ofta försöker man bryta ut en så stor faktor som möjligt.

Exempel 3

  1. $3x +9y = 3x + 3\cdot 3y = 3(x+3y)$

  2. $xy + y^2 = xy + y\cdot y = y(x+y)$

  3. $2x^2 -4x = 2x\cdot x - 2\cdot 2\cdot x = 2x(x-2)$

  4. $\displaystyle \frac{y-x}{x-y} = \displaystyle \frac{-(x-y)}{x-y} = \displaystyle \frac{-1}{1} = -1$

Kvadreringsreglerna

Den distributiva lagen behöver ibland användas upprepade gånger för att behandla större uttryck. Om vi betraktar

$$(a+b)(c+d)$$

och ser $a+b$ som en faktor som multipliceras in i parentesen (c+d) så får vi

$$\eqalign{\bbox[#AAEEFF,0pt]{\phantom{(a+b)}}\,(c+d) &= \bbox[#AAEEFF,0pt]{\phantom{(a+b)}}\,c + \bbox[#AAEEFF,0pt]{\phantom{(a+b)}}\,d\mbox{,}\cr (a+b)\,(c+d) &= (a+b)\,c + (a+b)\,d\mbox{.}}$$

Sedan kan $c$ och $d$ multipliceras in i respektive parentes

$$(a+b)c + (a+b)d = ac + bc + ad + bd \, \mbox{.}$$

Ett minnesvärt sätt att sammanfatta formeln är:

(Bild: figur 2.1.2)

Exempel 4

  1. $(x+1)(x-2) = x\cdot x + x \cdot (-2) + 1 \cdot x + 1 \cdot (-2) = x^2 -2x+x-2$
    $\phantom{(x+1)(x-2)}{}=x^2 -x-2$

  2. $3(x-y)(2x+1) = 3(x\cdot 2x + x\cdot 1 - y \cdot 2x - y \cdot 1) = 3(2x^2 +x-2xy-y)$
    $\phantom{3(x-y)(2x+1)}{}=6x^2 +3x-6xy-3y$

  3. $(1-x)(2-x) = 1\cdot 2 + 1 \cdot (-x) -x\cdot 2 - x\cdot (-x) = 2-x-2x+x^2$
    $\phantom{(1-x)(2-x)}{}=2-3x+x^2$
    där vi använt att $-x\cdot (-x) = (-1)x \cdot (-1)x = (-1)^2 x^2 =1\cdot x^2 = x^2$.

Två viktiga specialfall av ovanstående formel är när $\,a+b\,$ och $\,c+d\,$ är samma uttryck

Kvadreringsreglerna $$(a+b)^2 = a^2 +2ab + b^2$$ $$(a-b)^2 = a^2 -2ab + b^2$$

Dessa formler kallas för första och andra kvadreringsregeln.

Exempel 5

  1. $(x+2)^2 = x^2 + 2\cdot 2x+ 2^2 = x^2 +4x +4$

  2. $(-x+3)^2 = (-x)^2 + 2\cdot 3(-x) + 3^2 = x^2 -6x +9$
    där $(-x)^2 = ((-1)x)^2 = (-1)^2 x^2 = 1 \cdot x^2 = x^2$

  3. $(x^2 -4)^2 = (x^2)^2 - 2 \cdot 4x^2 + 4^2 = x^4 -8x^2 +16$

  4. $(x+1)^2 - (x-1)^2 = (x^2 +2x +1)- (x^2-2x+1) = x^2 +2x +1 -x^2 + 2x-1$
    $\phantom{(x+1)^2-(x-1)^2}{}=2x+2x=4x$

  5. $(2x+4)(x+2) = 2(x+2)(x+2) = 2(x+2)^2 = 2(x^2 + 4x+ 4)$
    $\phantom{(2x+4)(x+2)}{}=2x^2 + 8x + 8$

  6. $(x-2)^3 = (x-2)(x-2)^2 = (x-2)(x^2-4x+4)$
    $\phantom{(x-2)^3}{}=x \cdot x^2 + x\cdot (-4x) + x\cdot 4 - 2\cdot x^2 - 2 \cdot (-4x)-2 \cdot 4$
    $\phantom{(x-2)^3}{}=x^3 -4x^2 + 4x-2x^2 +8x -8 = x^3-6x^2 + 12x -8$

Kvadreringsreglerna används också i omvänd riktning för att faktorisera uttryck.

Exempel 6

  1. $x^2 + 2x+ 1 = (x+1)^2$

  2. $x^6-4x^3 +4 = (x^3)^2 - 2\cdot 2x^3 +2^2 = (x^3-2)^2$

  3. $x^2 +x + \frac{1}{4} = x^2 + 2\cdot\frac{1}{2}x + \bigl(\frac{1}{2}\bigr)^2 = \bigl(x+\frac{1}{2}\bigr)^2 $

Konjugatregeln

Ett tredje specialfall av den första formeln i förra avsnittet är konjugatregeln

Konjugatregeln: $$(a+b)(a-b) = a^2 -b^2$$

Denna formel kan vi få fram direkt genom att utveckla vänsterledet

$$(a+b)(a-b)= a \cdot a + a\cdot (-b) + b\cdot a + b \cdot (-b) = a^2 -ab+ab-b^2 = a^2 -b^2\mbox{.}$$

Exempel 7

  1. $(x-4y)(x+4y) = x^2 -(4y)^2 = x^2 -16y^2$

  2. $(x^2+2x)(x^2-2x)= (x^2)^2 - (2x)^2 = x^4 -4x^2$

  3. $(y+3)(3-y)= (3+y)(3-y) = 3^2 -y^2 = 9-y^2$

  4. $x^4 -16 = (x^2)^2 -4^2 = (x^2+4)(x^2-4)= (x^2+4)(x^2-2^2)$
    $\phantom{x^4-16}{}=(x^2+4)(x+2)(x-2)$

Rationella uttryck

Räkning med algebraiska uttryck som innehåller bråk liknar till stor del vanlig bråkräkning.

Multiplikation och division av bråkuttryck följer samma räkneregler som gäller för vanliga bråktal,

$$ \frac{a}{b} \cdot \frac{c}{d} = \frac{a\cdot c}{b\cdot d} \quad \mbox{och} \quad \frac{\displaystyle\ \frac{a}{b}\ }{\displaystyle\frac{c}{d}} = \frac{a\cdot d}{b\cdot c} \; \mbox{.}$$


Exempel 8

  1. $\displaystyle\frac{3x}{x-y} \cdot \displaystyle\frac{4x}{2x+y} = \frac{3x\cdot 4x}{(x-y)\cdot(2x+y)} = \frac{12x^2}{(x-y)(2x+y)}$

  2. $\displaystyle \frac{\displaystyle \frac{a}{x}}{\displaystyle \frac{x+1}{a}} = \displaystyle \frac{a^2}{x(x+1)}$

  3. $\displaystyle \frac{ \displaystyle \frac{x}{(x+1)^2}}{\displaystyle \frac{x-2}{x-1}} = \displaystyle \frac{x(x-1)}{(x-2)(x+1)^2}$

Förlängning av ett bråkuttryck innebär att vi multiplicerar täljare och nämnare med samma faktor

$$\displaystyle \frac{x+2}{x+1} = \displaystyle \frac{(x+2)(x+3)}{(x+1)(x+3)} = \displaystyle \frac{(x+2)(x+3)(x+4)}{(x+1)(x+3)(x+4) }= \dots$$

Förkortning av ett bråkuttryck innebär att vi stryker faktorer som täljaren och nämnaren har gemensamt

$$\displaystyle \frac{(x+2)(x+3)(x+4)}{(x+1)(x+3)(x+4) }= \displaystyle \frac{(x+2)(x+4)}{(x+1)(x+4)} = \displaystyle \frac{x+2}{x+1} \mbox{.}$$

Exempel 9

  1. $\displaystyle \frac{x}{x+1} = \frac{x}{x+1} \cdot \frac{x+2}{x+2}= \frac{x(x+2)}{(x+1)(x+2)}$

  2. $\displaystyle \frac{x^2 -1}{x(x^2-1)}= \frac{1}{x}$

  3. $\displaystyle \frac{(x^2-y^2)(x-2)}{(x^2-4)(x+y)}= \left\{\,\text{konjugatregeln}\,\right\} = \frac{(x+y)(x-y)(x-2)}{(x+2)(x-2)(x+y)} = \frac{x-y}{x+2}$

När bråkuttryck adderas eller subtraheras behöver de, om så är nödvändigt, förlängas så att de får samma nämnare innan täljarna kan kombineras ihop,

$$\displaystyle \frac{1}{x} - \displaystyle \frac{1}{x-1} = \displaystyle \frac{1}{x} \cdot \displaystyle \frac{x-1}{x-1} - \displaystyle \frac{1}{x-1} \cdot \displaystyle \frac{x}{x} = \displaystyle \frac{x-1}{x(x-1)} - \displaystyle \frac{x}{x(x-1)} = \displaystyle \frac{x-1-x}{x(x-1)} = \displaystyle \frac{-1}{x(x-1)} \; \mbox{.}$$

Ofta försöker man förlänga med så lite som möjligt för att underlätta räknandet. Minsta gemensamma nämnare (MGN) är den gemensamma nämnare som innehåller minst antal faktorer.


Exempel 10

  1. $\displaystyle \frac{1}{x+1} + \frac{1}{x+2}\quad$ har $\ \text{MGN}=(x+1)(x+2)$

    Förläng den första termen med $(x+2)$ och den andra termen med $(x+1)$

    $\displaystyle \frac{1}{x+1} + \frac{1}{x+2} = \frac{x+2}{(x+1)(x+2)} + \frac{x+1}{(x+2)(x+1)}= \frac{x+2+x+1}{(x+1)(x+2)} = \frac{2x+3}{(x+1)(x+2)}$

  2. $\displaystyle \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2}\quad$ har $\ \text{MGN}=x^2$

    Vi behöver bara förlänga den första termen för att få en gemensam nämnare

    $\displaystyle \frac{1}{x} + \frac{1}{x^2} = \frac{x}{x^2} + \frac{1}{x^2} = \frac{x+1}{x^2}$

  3. $\displaystyle \frac{1}{x(x+1)^2} - \frac{1}{x^2(x+2)}\quad$ har $\ \text{MGN}= x^2(x+1)^2(x+2)$

    Den första termen förlängs med $x(x+2)$ medan den andra termen förlängs med $(x+1)^2$

    $\displaystyle \frac{1}{x(x+1)^2} - \frac{1}{x^2(x+2)} = \frac{x(x+2)}{x^2(x+1)^2(x+2)} - \frac{(x+1)^2}{x^2(x+1)^2(x+2)}$

    ${}=\displaystyle \frac{x^2+2x}{x^2(x+1)^2(x+2)} - \frac{x^2+2x+1}{x^2(x+1)^2(x+2)} = \frac{x^2+2x-(x^2+2x+1)}{x^2(x+1)^2(x+2)}$

    ${}=\displaystyle \frac{x^2+2x-x^2-2x-1}{x^2(x+1)^2(x+2)} = \frac{-1}{x^2(x+1)^2(x+2)}$

  4. $\displaystyle \frac{x}{x+1} - \frac{1}{x(x-1)} -1 \quad$ har $\ \text{MGN}=x(x-1)(x+1)$

    Vi förlänger alla termer så att de får den gemensamma nämnaren $x(x-1)(x+1)$

    $\displaystyle \frac{x}{x+1} - \frac{1}{x(x-1)} -1 = \frac{x^2(x-1)}{x(x-1)(x+1)} - \frac{x+1}{x(x-1)(x+1)} - \frac{x(x-1)(x+1)}{x(x-1)(x+1)}$

    $=\displaystyle \frac{x^3-x^2}{x(x-1)(x+1)} - \frac{x+1}{x(x-1)(x+1)} -\frac{x^3 -x}{x(x-1)(x+1)}$

    $=\displaystyle \frac{x^3-x^2 -(x+1) -(x^3-x)}{x(x-1)(x+1)} = \frac{x^3-x^2 -x-1 -x^3+x}{x(x-1)(x+1)} $

    $= \displaystyle \frac{-x^2-1}{x(x-1)(x+1)} $

Vid förenkling av större uttryck är det ofta nödvändigt att både förlänga och förkorta i steg. Eftersom förkortning förutsätter att vi kan faktorisera uttryck är det viktigt att försöka behålla uttryck (t.ex nämnare) faktoriserade och inte utveckla något som vi senare behöver faktorisera.

Exempel 11

  1. $\displaystyle \frac{1}{x-2} - \frac{4}{x^2-4} = \frac{1}{x-2} - \frac{4}{(x+2)(x-2)} = \left\{\,\mbox{MGN} = (x+2)(x-2)\,\right\}$

    ${}= \displaystyle \frac{x+2}{(x+2)(x-2)} - \frac{4}{(x+2)(x-2)} = \frac{x+2 -4}{(x+2)(x-2)}$

    ${}= \displaystyle \frac{x-2}{(x+2)(x-2)} = \frac{1}{x+2}$

  2. $\displaystyle \frac{x + \displaystyle \frac{1}{x}}{x^2+1} = \frac{\displaystyle \frac{x^2}{x} + \frac{1}{x}}{x^2+1} = \frac{\displaystyle \frac{x^2+1}{x}}{x^2+1} = \frac{x^2+1}{x(x^2+1)} = \frac{1}{x}$

  3. $\displaystyle \frac{\displaystyle \frac{1}{x^2} - \frac{1}{y^2}}{x+y} = \frac{ \displaystyle \frac{y^2}{x^2y^2} - \frac{x^2}{x^2y^2}}{x+y} = \frac{\displaystyle \frac{y^2-x^2}{x^2y^2}}{x+y} = \frac{y^2-x^2}{x^2y^2(x+y)}$

    ${}= \displaystyle \frac{(y+x)(y-x)}{x^2y^2(x+y)} = \frac{x-y}{x^2y^2}$



Råd för inläsning

Tänk på att:

Var noggrann. Om du gör ett fel på ett ställe så kommer resten av uträkningen också vara fel.

Använd många mellanled. Om du är osäker på en uträkning utför då hellre enkla steg än ett stort steg.

Utveckla inte i onödan. Du kan vid ett senare tillfälle vara tvungen att faktorisera tillbaka.


Lästips

Läs mer om Algebra i Theducations Gymnasielexikon

Läs mer om algebra på engelska Wikipedia

Understanding Algebra - engelsk textbok på nätet


Länktips

När väger ekvationens led lika?

Testa dig själv på förenkling av uttryck!

Ta nytt personligt rekord i ekvationslösning


© Copyright 2007, math.se




Personliga verktyg