Úvod
Algebraickým výrazem budeme dále rozumět výraz vzniklý z čísel, proměnných a pomocných symbolů (např. závorek) těmito operacemi: sčítáním, násobením, odečítáním, dělením, absolutní hodnotou, obecnou mocninou a odmocninou.
Dělení čísel na přirozená (značíme N), celá (Z), racionální (Q), iracionální (I), reálná (R) a komplexní (C) pokládáme za známé ze střední školy, stejně jako základní vlastnosti sčítání a násobení (komutativnost, asociativnost, distributivnost násobení vzhledem ke sčítání a pod.)
Základní operace se zlomky
Zlomek je určitý druh
zápisu podílu dvou čísel či výrazů: .
Při provádění úprav výrazů se zlomky je nutné mít na paměti, že není definováno
dělení nulou.
Rozšiřování zlomků:
.
Krácení zlomků:
.
Sčítání a odčítání
zlomků: .
Násobení zlomků:
.
Dělení zlomků:
.
Složený zlomek:
.
Odtud vidíme, že nejrychlejší
převedení složeného zlomku na jednoduchý je vynásobení čitatele i jmenovatele
složeného zlomku součinem jmenovatelů obou jednoduchých zlomků: .
Absolutní hodnota
Absolutní hodnota reálného
čísla a se značí
a je definována takto: pro
je
, pro
je
. Platí
(
):
;
;
;
;
.
Mocnina a odmocnina
Definici obecné mocniny reálného čísla s reálným exponentem je nutné “připravit” definicemi speciálnějších mocnin s přirozeným, celým a racionálním exponentem a definicí odmocniny. Je také nutné sledovat definiční obory jednotlivých operací, zejména to, zda je daná mocnina (odmocnina) definována i pro nulu, příp. záporný základ. Za každou definicí jsou uvedeny základní vlastnosti, které je bezpodmínečně nutné znát, protože na nich jsou založeny úpravy výrazů s mocninami a odmocninami.
Mocnina s přirozeným exponentem
Nechť ,
. Pak n-tou
mocninou čísla a je číslo
,
kde v naznačeném součinu se a vyskytuje právě n-krát.
Platí: ,
,
.
Mocnina s celým exponentem
Nechť ,
. Je-li n
= 0, pak pro
definujeme
.
Je-li
a
,
pak definujeme
.
Symbol
je
nyní definován pro každé
a každé celé n.
Platí (,
):
,
,
,
,
.
Odmocnina (v reálném oboru)
Nechť ,
. Jestliže
, pak n-tou
odmocninou čísla a je takové kladné reálné číslo x, pro které platí
.
Toto číslo je právě jedno a značí se
.
Místo
se píše
. Pro
se definuje
.
Jestliže
a
n liché, pak se definuje
.
Např.
.
Pzn.: Pro n sudé
platí tedy ,
nikoliv (obecně)
,
což platí pouze pro
.
Proto např.
,
nikoliv –2. V tom je nutné mít jasno. Např. exaktní řešení rovnice
v R vypadá
takto:
.
Platí (,
,
):
,
,
,
,
.
Mocnina s racionálním exponentem
Nechť
je reálné číslo, r racionální číslo, které se dá (vždy) vyjádřit ve tvaru
, kde p
je celé a q přirozené číslo. Pak definujeme
.
Speciálně pro
dostáváme
,
.
Obecná mocnina
Nechť x je kladné
reálné číslo, a libovolné reálné číslo. Pak existuje posloupnost
racionálních čísel taková, že její limita je rovna a. Obecná mocnina
se definuje
jako limita posloupnosti
,
tj. limita posloupnosti mocnin s racionálním exponentem
.
Platí ():
,
,
,
,
,
,
,
.
Základní operace s polynomy
Polynomem (mnohočlenem)
n-tého stupně proměnné x rozumíme (pro )
výraz
.
Často je výhodný kratší
zápis pomocí znaménka sumy:
Polynomy jsou si rovny, jsou-li si rovny odpovídající koeficienty (u týchž mocnin proměnné).
Sčítání a odčítání polynomů
provádíme tak, že sčítáme, resp. odečítáme členy se stejnými mocninami proměnné, a to tak, že sečteme, resp. odečteme příslušné koeficienty.
Např. pro :
.
Násobení polynomů
Součinem dvou polynomů
je polynom, který je součtem součinů všech členů prvního polynomu se všemi členy
druhého polynomu: .
Speciálním případem je násobení polynomu reálným číslem k, tj. polynomem
nultého stupně. Vznikne polynom, jehož koeficienty jsou rovny k-násobku
původních hodnot.
Umocňování polynomů
Umocňování polynomů na přirozený exponent je možné vždy provést jako opakované násobení. Níže uvedené vzorce ovšem patří k základnímu matematickému vybavení:
;
;
.
Binomická věta
Binomická věta je obecný
vzorec pro libovolnou přirozenou mocninu dvojčlenu. Pro každé ,
platí:
.
Symboly
jsou
tzv. kombinační čísla. Např.
.
Rozklad mnohočlenu na součin mnohočlenů
Některé mnohočleny je možné vyjádřit jako součin mnohočlenů nižšího stupně. To má často velký význam, protože např. při úpravách zlomků tak můžeme získat možnost krácení. Obecný algoritmus na zjištění, zda je možné polynom rozložit na součin, neexistuje. Jedna možnost je určit tzv. kořeny polynomu a provést rozklad na součin kořenových činitelů (bude probráno později). Některé rozklady je potřeba znát zpaměti.
Např.: ;
;
.
Pozor:
v reálném oboru rozložit nelze!
V ostatních případech je možné postupovat metodou hypotézy, kterou lze ověřit tzv. dělením polynomů.
Dělení polynomů
Polynom
stupně n lze dělit polynomem
nižšího stupně m. Výsledkem může být opět nějaký polynom, pak se jedná
o dělení beze zbytku, nebo součet polynomu a zlomku tvaru
,
kde
je zbytek
po dělení a je to polynom nižšího stupně než
.
Algoritmus pro písemné dělení polynomů:
Př.: Proveďte naznačené
dělení polynomů: .
Výsledek lze interpretovat
tak, že platí .
[ nahoru ]