а(а
+ 1 )-1 2 = а 2 + а - 1 2 =
Зам ена:
х 2
+ х + 1 = а
=
а 2
+ 4 а - З а - 1 2 =
а ( а
+ 4 ) - 3 ( а + 4 ) = (сн- 4)(а - 3) =
= (х 2 + х + 1 + 4)(х2
+ Х
+ 1 -3 ) = (х 2 + х + 5 )(х 2 + х - 2 ) =
= (х 2 + х + 5)(х2 + 2х - х - 2) = (х2 + х + 5)(х(х+ 2 ) - (х + 2)) =
= (х 2 + х + 5)(х + 2)(х -1 );
27
б) (х +
2 v + 1)(х +
2 у
- 5) -
(х - 2у)(х - 2 у + 4) + 5 =
Замена
:
х + 2 у = а,
х - 2 у - Ь
-
(а + \)(а -
5) —
Ь(Ь + 4) + 5 = а 2 + а - 5 а - 5 - Ь 2 -4 Ь +
5
=
=
а 2
-
4а - Ь2 - 4Ъ
= (о2
—Ь2) —
(4
а
+ 4
Ь)
=
=
(а
- 6)(а + 6) 1 4 (а + 6) = (а + 6)(а
- Ь — 4) =
= (х + 2у + х - 2у)(х + 2у - х
+
2у -
4) = 2х(4>> - 4) = 8jc(_y -1).
Используя разложение на множители, удобно вычислять значение некото
рых выражений.
5.
Задание:
Найдите значение выражения
xl +x2y - x y l - y s
при*=3,6; у =-2,6.
Решение:
х 3
+
х 2у
-
ху2 - у 3 =
(х3 +
х 2у ) - (ху2
+ V3) =
х 2(х
+
у )
-
у 2(х + у )
=
=
{X
+
У )(х2
- у 2)
=
(X
+
у ) 2(х - у ) =
(3,6 - 2,6)2 • (3,6 + 2,6) = 6,2.
Ответ:
6,2.
6.
Задание:
Вычислите значение выражения
х3у+ху*,
если
х - у - 4 \ х у -
3.
Решение:
х 3у
+
ху
3 =
ху(х2 + у 2) = ху(х2
—
2ху + у 2 + 2ху) = ху((х - у)2
+ 2
ху)
=
= 3 • (4‘ + 2 • 3) = 66.
Ответ:
66.
7.
З а д а н и е :
Н айдите значение функции, задан ной формулой
у = х 3-
1
\х2-4 1 х + 9
при
х
= 14.
Решение:
Если сгруппировать три первых члена и вынести
х
за скобки, то получится
выражение
(х2 -
1
1х
- 41)х + 9, более удобное для вычисления. Учитывая
конкретное значение переменной и коэффициенты многочленах2 - И х - 4 1 ,
преобразуем и его аналогичным образом.
Получим
у = ( ( х -
11)х-41)х + 9;
_у(14) = (3 1 4 -4 1 )-1 4 + 9 = 1 4 + 9 = 23.
Ответ:
23.
28
Одна из важных и часто встречающихся операций в преобразовании раци
ональных дробей - это сокращение дроби. Чтобы сократить дробь, нужно, как
известно, ее числитель и знаменатель разложить на множители, а затем раз
делить их на общий множитель.
Рассмотрим некоторые приемы, которые могут быть полезны при сокра
щении дробей.
8.
Задание:
Сократите дробь:
.
З х -х у + 2 у -6
ч
а 33+1
4 ------«)— — 1— 5Т’
х у —3х + 2 у —6
а - а +а
и
7
\
а4-16
_ X +JC +1
2)
-
:
г
-
б)
-----1------- ;
а - 4 а
+ 8
а
- 1 6 о + 16
х2'- 1
д)
Найдите значение дроби
I
—— при
х
= — ,
у
= 0,4;
х - у + 2
15
. _
9-4сг -Aab-b2 3+2а+Ь
е)
Определите
х
из пропорции — I-----------------= ------------ .
4
+2ab+3b—9
х
Решение:
З х - х у + 2 у - 6 _
(Зх
- ху)
+ (2
у
- 6) _ -
х(у
- 3) +
2(у
- 3) _
х у - 3 х + 2 у - 6
(ху -
Зх)
+ (2у - 6)
х (у -3 ) + 2 (у -3 )
( у - 3 ) ( 2 - х )
2 - х
(у -3 )(х + 2)
х + 2 ’
х 14+ х 7 + 1 _
х ,4+ х 7 +1 _
х ,4+ х 7 + 1
_
1
х 2' - 1
(д:7)3- 1 ~ ( х 7 -1 )(х ,4+ х 7 +1) “ х 7 - Г
а” + \
(д " ) } + 1
_ (а “ +1)(ды
- a "
+ 1)
а 11 + 1 .
а " - а 22+ а ” ~ a " ( l - a " + a 22) ~
а " ( а ~ - а " +
1)
~ а " ’
_______ а 4 - 1 6 _______ _________
(а2)2 -
42
_________
С
а4- 4 а 3 +8а2-16а + 16
(а4
+ 8а2 + 1 6 )'- (4а3 + 1
6а) ~
(а 1 - 4 )(а2
+ 4 )
_ (а - 2 )(а +
2
)(а2
+ 4 )
( а -
2
)(а +
2)
а
+
2
(а2
+ 4)2 -
4а(а2
+
4)
(а2 + 4)(а2 +
4
-
4а) ~
( а - 2 ) 2
~ а -
2*
Преобразование дробных выражений
д )
х ( х + 2 ) - у ( у - 2 )
х 2 + 2 х - у 2 + 2 у
(х2 - у 2) + 2(х +
у) _
х - у + 2
_ (х
+
у)(х - у + 2)
х - у + 2
__4_ 2 _ Ю _ 2
Ш
У ~
15 + 5 1 15 ~ 3
- у + 2
х - у
е)
х - у + 2
9 - 4 а 2 - 4 а Ь - Ь 2
3 + 2 а + Ь
4 а 2
+ 2
ab
+ 3 6 - 9
х
9 - ( 2 а + Ь)2
3 + 2
а + Ь
( 4 а - - 9 ) + (2аЬ + ЗЬ)
х
(3 - 2а - 6)(3
+ 2а+Ь)
3 + 2 а + Ь _
(2а - 3)(2а + 3) +
Ь(2а +
3) “
1
_ (2а 1 3)(2а - 3 +
Ь)(3 + 2а + Ь) _
(3 - 2а - Ь)(3 + 2а + Ь)
х
= —
2
а —3.
Действия с алгебраическими дробями
Порядок выполнения действий над алгебраическими дробями такой же,
как для действий над числами: сначала выполняют возведение в степень, за
тем — умножение и деление и, наконец, сложение и вычитание; при наличии
скобок прежде всего выполняют действие в скобках.
Рассмотрим примеры на действия с алгебраическими дробями.
9.
Задание:
Упростите выражение
(
, >
х - у
(
х + у
1
2
х + у~
^ + у
х - y J
;
ху
Решение:
У т
\jr— v
.
\X+V
J.
±
.
"» .
0
%
2
м / 2
х - у
х + у
_ х - 2ху
+
у
+ х ' +
2
ху + у
__
2(х~ +
у~)
о
+
х + у
х - у
(х + у ) ( х - у )
\
2
п
х г + у г +2 х у
(х + ^ ) \
3 )
2
ху
2
ху
2
ху
2 (х 2
+ у 2)
(х + у ) 2
_
х 2 + у 2
2(х2 + у 2)(х + у ) 2 ■ ху>
х + у
(д
: + у ) ( х - у )
2 ху
х + у
ху
(х + у ) ( х - у ) 2 х у ( х 2 + у 2)
х - у '
Ответ:
х - у
30
10.
Задание:
Упростите выражение:
2
-6 I
4 V
2а -Ъ b2 - 4 а 1
2a + b I
I 4
а 2 +Ь2^
Б ш
Решение:
„
2
66
4
2 ,2п+А
66
От---- г+
2лг-6
Ь2 - 4 а 2 2a+ b
2а—b
(2a-b)(2a+b)
4 a + 2 b -6 b -$ a + 4 b
4 а
(2 a -b )(2 a fb )
4а2- Ь
2)1
4
0г_|§ 4
а2 +Ь2
4а2- Ь 2 Щ4сг +Ь2
8
а2
4а~ — Щ
4а2— Ь2
4а2—Ь2
,
4
а
8
а2
_ 4а-(4а2- b 2)
I
4а' - Ь 2 4а2- Ь 2
(4а2 - Ь 2) $а2
2а
О т вет :
------.
2
а
11.
Задание:
Упростите выражение:
х 2
25
х 2
4
х 2 +4
а )
------ + -------;
б )
-------- I ----------
в )
--------------- + —
х - 5
5 - х
(х - 2)
( 2 - х ) 2
(х - 2)
(2
Решение:
25
х2
25
х2 - 25
(х - 5)(х + 5)
б)
1 ч
л
+
1
Н
- х
х - 5
х - 5
х - 5
( х - 5 )
х~
4
х~
4
х2 — 4
(;
( х - 2 ) 2
( 2 - х ) 2
( х - 2 ) 2
( х - 2
)2
( х - 2 ) 2
х + 2
х - 2 ’
х2 + 4
-------- - +
4х
х2 + 4
4х
х‘ + 4 —
4х
( х - 2 ) 3 ' ( 2 - х ) 3
( х - 2 ) 3
( х - 2 ) 3
( х - 2 ) 3
12.
Задание:
Упростите выражение
Г 3
4 х - 6
+■
, х - 4
х - З х - 4
4 '2а~*
2
а+Ь
4х
~ х У
= х + 5;
с
- 2)(х +
2)
( х - 2 ) 2
( х -
2)2
1
( х - 2 ) 3 х - 2 '
2х 'j
х
Г + l J 2 х - 3 '
31
Решение:
э
4 х - 6
2 x
3
U+1
4 x - 6
2 x li" 4
1)------- + —-------------- 1 --------= ---------
+ ------------------- +
л - - 4
x~
- 3.v- 4
x + I
x - 4
(x + 1)(a'- 4 )
дг + 1
_ 3л- + 3 + 4 л - - 6 + 2л:2 -8 л -
2
x
2 -
x
- 3
( 2 x - 3 ) ( x +
1) _ 2 л г -3
(x
| l ) ( x
1 4)
”
(
a
- | l) ( .v
1 4 )
” (
jc
I
l)(.v -
4 )
.t -
4
2a' - 3
x
_
(2 x
- 3 ) •
x
_
x
x - 4
2 x - 3 ~ ( x - 4 ) ( 2 x - 3 ) _ x - 4 '
2
)
_
x
Ответ:
x - 4
П рием ы рац и он альн ого вы п олн ен и я тож д ественн ы х преобразований:
1)
Д ля уп рощ ен и я д р о б н ы х р ац и он альн ы х вы раж ени й н ец ел есооб разн о
при ведени е сл агаем ы х к о б щ ем у зн ам ен ател ю без п ред вари тельн ого сокра
щ ения дроби. Э то следует и м еть в виду и в д альн ейш ем :
перед приведением
дробей к общему знаменателю следует проанализировать, можно ли эти
дроби предварительно сократить.
13.
За д а н и е:
У простите вы раж ение: -
Ч 1
+ а 2 + а
а - а 2
a 2(a — b)
b2 +ab
I
а 3 + Ь3
а
Ф Ш
— S
i — Ш
Ш
г - . -г - + 1
,
в)
1
- а 3
. ( 1 - а ) 3 ’
а 3 - Ь
3
а 2 + ab + b2 '
b(a2 —a b + b 2)
b
Р еш ение:
1
+ а~ + а
а - а
1Ц
а~
+
а
а(1
-
а)
1
а
Г
1
+ (1 - а ) 3,
(1 - а)(1
+ а 2
+
а)
+
( I - а)3
Щ а +
( I -
а)2
1
—а + а _
1
\
(1 -
а)2
(1 -
а)2
’
„
a2( a - b )
b2 +ab
a2( a - b )
b2 +ab
б)
+
I ■
I ,
L i +
а3 - Ь 3
а2 + ab + b2
(а — b)(a2 + ab + b2)
а 2 + ab + b2
a2 + ab + b2
b2+ab
a2 +ab + b2
a '+ a b + b '
a + ab+ b‘
=
1
;
a3+b3
a _ ( a + b)(a2 — ab+ b2) а
_
а +b а _ а + Ь - а
b(a2- a b + b2) Ъ
b(a2 — ab + b2)
b
b
b
b
-
Ш
3 2
2) При выполнении преобразований выражений вида
(а
+
Ь)
•
с
иногда
бывает более рациональным не выполнять действия в скобках, а
воспользо
ваться распределительным свойством умножения.
14.
Задание:
Упростите выражение:
а)
(
а - Ъ
)
(а + Ь)~
г
г И < г - * 0 ;
Ш Ш Ш В
а + х
а —х
а — х .
в )
С
* - y f
х 2 - у 2
( х + у ) 2
( х 2 - у 2)2
( х + у ) 2 + 2( х 2 - у 2) + ( х - у ) 2
а)
Решение:
1
I
(а + ьУ
Г
\ (а2 - Ь 2)2 =
1
1
(а - Ь)2
(а
+
Ь)2
(а - Ь)2 ■
(а
+
Ь)2
=
(а
-
Ь)1 ■
(аг +
Ь)2
(а - Ь)2 ■
(а
+
Ь)2
(а -Ь )2
(а + Ь)2
= (а
+
Ь)2
- (а -
Ь)2
= 4
ab;
I
б)
(
а2 - х 2
\ а + х
а* - х~
а — х
= а - х + \ - а - х = \ - 2х:
1
I _ ( а -
х)(а + х) а - х
(о - х)(а + х)
а + х
2
1
+ —1----- г +
в)
г Р
Ш
( х - у У
х 2
—
у 2
(х + уУ
(лг +
у)2
+ 2(дс: -
у 2)
+ (дг -
у)2
1
1
---- + -----
Jf — V
X
+ V
/
2
2 \ 2
(х - у )
X
- у
X + у
4х
(х
+
у + X
-
у)
4х2
(х
I
у
+
х
-
у)2
- =
1
.
3) Рассмотрим преобразования дробей, числитель и знаменатель которых
являются дробными выражениями.
Такие дроби обычно называют сложными дробями.
15.
Задание:
Упростите выражение:
а)
х . у
У
х
.
- + — -2 *
У
х
1-1
б )
------ —
Х
+ - - 2
х
33
Решение:
а
)
Используя основное свойство дроби, умножим числитель и знамена
тель дроби налу.
- - L
у
х
—+ —- 2
; ;
х
х
У
У
х ,
ху
X
у
— ■ху
---- -XV
у
X
х ' - у
- + — - 2
У
х
х
у
_
х г + у 2 - 2ху
Х у
—;
ху
И----
Х у -
2
Х\
'
_ (х -,у )(х + >0
х + у
( Х - у ) 2
~ х - у '
б)
Умножим числитель и знаменатель дроби на
х.
1 -
1
X__ __
1 -
х - 1
х —1
х + — 2
Х + — 2 - х
х 2 +1 - 2х
(х 1 1)2
16.
Задание:
Представьте сумму
в виде дроби.
Решение:
Заметим, что
Тогда:
1
1
(х+1)(х+2) (х+2)(х+ 3) (х+3)(х+4)
(х + 1)(х
+ 2)
х + 1
х + 2
\ l
+ -
1
(х + 1)(х + 2)
(х + 2)(х + 3)
(х + 3)(х + 4)
х + 1
х + 2
х + 2
___ 1
|
1
___ 1 _ = _ J ___ 1
3
х + 3
х + 3
х + 4
х + 1
х + 4
(х + 1)(х + 4)
О т вет :
---------------- .
(х + 1)(х+4)
17.
Задание:
Упростите выражение
2х
4х
34
х - 2
х + 2
х
2 + 4
х4 + 16
Решение:
В этом случае сложение будет рациональнее выполнять последовательно:
сначала сложить две первые дроби, затем к полученной сумме прибавить третью
дробь и, наконец, к сумме первых трех дробей прибавить четвертую дробь.
Имеем:
1
1
2х
4х3
2х
2х
U
х - 2
х + 2
лг + 4
х4 + 16
х : - 4
х 2 +4
х 4 + 16
4
х
3
4х3
8х7
Г X4 - 1 6
х 4 + 16 ” х * - 2 5 б '
Ответ:
---- .
х
-2 5 6
Преобразование алгебраических выражений, содержащих модули
Чтобы хорошо овладеть методикой решения уравнений и неравенств с
модулем, нужно сначала научиться раскрывать сами модули.
и метод промежутков.
Для этого:
1. приравнивают к нулю выражения, стоящие под знаком модуля, полу
ченные значения переменной откладывают на числовой оси;
2. исследуют алгебраическое выражение в каждом из полученных про
межутков.
Рассмотрим несколько примеров на раскрытие модуля.
18.
Задание:
Запи сать без знака модуля следую щ ее выражение:
у
= [х| + 12
-х \
+ 3|х - 3|, если 2 <
х
< 3.
Решение:
2 < х <
3;
у
= jx| + 12 - х| + 3|лг - 3| = х - (2 - х) - 3(х - 3 ) = д г-2 + д :-З х + 9 = - х + 7.
19.
Задание:
Записать без знака модуля выражение
у - \ х
+
2| - Зх.
В этом случае используют определение модуля а
а,
если а
> О,
-
а, если а <
О
Решение:
У ~
|* +
2
|-Э* = |
х + 2 - З х ,
если
х + 2 ^ 0 ,
- (х + 2) - Зх,
если х
+ 2 < 0;
2 - 2х,
если х к. -2,
- 2 - 4х,
если х < -2.
35
20.
Задание:
Освободиться от знака модуля в выражении:
у - х
+1 + |х + 5| - |х - 3 |.
Решение:
1) Определим точки, в которых выражения, стоящие под знаком модуля,
равны нулю ,
т в.
х
+ 5
= 0,
х - 3
= 0.
Находим
jc
= —5, х = 3.
2) Эти точки нанесем на числовую ось, получим три промежутка.
3) Определим знаки каждого выражения, стоящего под знаком модуля на
отдельных промежутках. Эти знаки также укажем на числовой оси следую
щим образом:
II
-
■
I
■
|
.
х
х-3
.
.5
-
3
+
Полученные комбинации знаков используем при раскрытии модуля:
если * < - 5 , т о у = х + 1 - ( х + 5) + ( х - 3 ) = х + 1 - х - 5 + х - 3 = х - 7 ;
если -5<х< 3,то>> = х + 1 + (х + 5) + ( х - 3 ) = х + 1 + х + 5 + х - 3 = Зх + 3;
если х > 3 , то_у = х + 1 + (х + 5 ) - ( х - 3 ) = х + 1 + х + 5 - х + 3 = х + 9 .
Ответ: у
=
х - 7 ,
если х < -5,
Зх +
3,
если -
5 <
х <
3,
х + 9, если х >3.
2
1.
Задание:
Записать без знака модуля выражение:
у
= |2х + 3| I М - 7| - 5.
Решение:
Г
”
-
х-7
j
-1,5
-
7 •
+
если
х
< —1,5,то
у
=
- ( 2 х + 3 ) - ( х - 7 ) - 5 | - 2 х - 3 - х + 7 - 5 = - З х - 1
если- 1 , 5 < х < 7 , то
у -
(2х + 3 ) - ( х - 7 ) - 5 = 2х + 3 - х + 7 - 5 = х + 5 ;
если х > 7 ,то
у
= (2х + 3°) + ( x - 7 ) - 5 = 2x + 3 + x - 7 - 5 = 3 x - 9 .
- З х - 1
,если х <
-1,5,
х + 5,
если
- 1 , 5 < х < 7 ,
Зх - 9,
если
х > 7.
Ответ:
у
=
3 6
Рассмотрим, как раскрытие модуля позволяет сократить дроби.
22.
Задание:
Сократите дробь
у
= —^ —— .
х — х — 6
Решение:
1) Разложим знаменатель на линейные множители: х2 - х - 6 = (х -
Перепишем дробь: у = — — —У— .
(х - 3 ) ( х + 2)
2) При
х
= 3,
х - - 2
дробь не определена.
3) Теперь раскроем модуль и, по возможности, сократим дробь:
•
х(х
- 3)
-
х
при
х
- 3 < 0 имеем
у
=
при
х -
3 > 0 имеем
у
=
(х -
3)(х + 2)
х + 2
х(х - 3)
_
х
(х
- 3)(х
+ 2)
х + 2
Ответ: у =
х
--------- !
если х <
3,
х Ф -2 ,
х + 2
х
------ ,
если х >
3.
х + 2
3 у _у2 _2
23.
Задание:
Сократите дробь
у
= --------------.
|2 - х |
Решение:
Ъ х - х 2 - 2
-
(х2 - Зх + 2)
- ( х - 1 ) ( х - 2 )
7 1
м
л
- И
;
;
0
_ Л
— (х — 1)(х — 2)
( х - 1 ) ( х - 2 )
п р и 2 - х > 0,
у
= — ----- ------- - = ------ ------- - = х — 1;
2 - х
х - 2
о
- ( х - 1 ) ( х - 2 )
- ( х - 1 ) ( х - 2 )
,
при
2 - х < 0, у = —------- --------- - = — ------ ---------- = 1 - х
- ( 2 - х )
х - 2
х - 1 ,
если х < 2,
Ответ: у = \
1 - х,
если
х > 2.
3)(х+2).
37
Преобразование выражений,
содержащих степени с целыми показателями
Алгебраическое выражение называют рациональным, если оно содержит
переменные, над которыми производятся только операции сложения, вычита
ния, умножения, деления и возведения в целую степень.
Определение. Если
а
* 0 и
п
-натуральное число, то
а~"
= — .
Выражение 0 ” не имеет смысла.
Действия над степенями с целыми показателями выполняются по тем же
правилам, что и действия над степенями с натуральными показателями.
Рассмотрим примеры преобразований рациональных выражений, кото
рые содержат степени с целыми показателями.
24.
Задание:
Упростите выражение:
а
б ) ( а Ь - 2 + а - 2Ь)(а-] + Ь - ' У ];
V 2
в )
1 +
V
х " 6 + X -4 +
X 2
X 2
+
х 4 + х 6
у
Решение:
о д ы
т и )
Т Т ^ - Т •
Г Т
= ---- Щ Щ • --------
\Ь -
а ' )
Ь )
^
a b ' ) \ ab )
(а + Ь)(а2 - a b + b 2) - a b _ a 2 - ab + b 2
crb
2
• ( а +
Ъ)
ab
38
25.
Задание:
Выполните действия:
а)
б х у
{ - с 2хУ
2 j ; 6 )f^ m 2wj -(-32m2/i);
2алЬ
3
6a~*b*
Зх*у~*
5лГ*У ’
г)
f
° ' v 1
-2
f
1
W e - j
1
, 6C? >
Решение:
а)
Ьх2у~
•I j c V , - ’
^ - . l c V
V
=
с*
81
б)|
- т ' п
I -(—32/77 /7) = — m V • (-32m и) = — m V ;
64
2
|
O
'
|