Способ алгебраического сложения с дробями

Сложение и вычитание алгебраических дробей

Алгебраические дроби складывают и вычитают по правилам сложения и вычитания обыкновенных дробей.

Сложение алгебраических дробей

Складывать можно только дроби с одинаковыми знаменателями!

Нельзя складывать дроби без преобразований

Можно складывать дроби

При сложении алгебраических дробей с одинаковыми знаменателями:

1. числитель первой дроби складывается с числителем второй дроби;
2. знаменатель остаётся прежним.

Рассмотрим пример сложения алгебраических дробей.

Так как знаменатель у обеих дробей « 2а », значит, дроби можно сложить.

Сложим числитель первой дроби с числителем второй дроби, а знаменатель оставим прежним. При сложении дробей в полученном числителе приведем подобные.

Вычитание алгебраических дробей

Вычитать можно только дроби с одинаковыми знаменателями!

При вычитании алгебраических дробей с одинаковыми знаменателями:

1. из числителя первой дроби вычитается числитель второй дроби.
2. знаменатель остаётся прежним.

Обязательно заключите в скобки весь числитель вычитаемой дроби.

Иначе вы сделаете ошибку в знаках при раскрытии скобок вычитаемой дроби.

Рассмотрим пример вычитания алгебраических дробей.

Так как у обеих алгебраических дробей знаменатель « 2с », значит, эти дроби можно вычитать.

Вычтем из числителя первой дроби « (a + d) » числитель второй дроби « (a − b) ». Не забудем заключить числитель вычитаемой дроби в скобки. При раскрытии скобок используем правило раскрытия скобок.

Приведение алгебраических дробей к общему знаменателю

Рассмотрим другой пример. Требуется сложить алгебраические дроби.

В таком виде сложить дроби нельзя, так как у них разные знаменатели.

Прежде чем складывать алгебраические дроби их необходимо привести к общему знаменателю.

Правила приведения алгебраических дробей к общему знаменателю очень похожи на правила приведения к общему знаменателю обыкновенных дробей. .

В итоге мы должны получить многочлен, который без остатка разделится на каждый прежний знаменатель дробей.

Чтобы привести алгебраические дроби к общему знаменателю необходимо сделать следующее.

1. Работаем с числовыми коэффициентами. Определяем НОК (наименьшее общее кратное) для всех числовых коэффициентов.
2. Работаем с многочленами. Определяем все различные многочлены в наибольших степенях.
3. Произведение числового коэффициента и всех различных многочленов в наибольших степенях и будет общим знаменателем.
4. Определяем, на что нужно умножить каждую алгебраическую дробь, чтобы получить общий знаменатель.

Вернемся к нашему примеру.

Рассмотрим знаменатели « 15a » и « 3 » обеих дробей и найдем для них общий знаменатель.

1. Работаем с числовыми коэффициентами. Находим НОК (наименьшее общее кратное — это число, которое без остатка делится на каждый числовый коэффициент). Для « 15 » и « 3 » — это « 15 ».
2. Работаем с многочленами. Необходимо перечислить все многочлены в наибольших степенях. В знаменателях « 15a » и « 5 » есть только
   один одночлен — « а ».

Рассмотрим первую дробь. В этой дроби и так знаменатель « 15a », значит, ее не требуется ни на что умножать.

Рассмотрим вторую дробь. Зададим вопрос: «На что нужно умножить « 3 », чтобы получить « 15a »?» Ответ — на « 5a ».

При приведении к общему знаменателю дроби умножаем на « 5a » и числитель, и знаменатель .

Сокращенную запись приведения алгебраической дроби к общему знаменателю можно записать через «домики» .

Для этого держим в уме общий знаменатель. Над каждой дробью сверху «в домике» пишем, на что умножаем каждую из дробей.

Теперь, когда у дробей одинаковые знаменатели, дроби можно сложить.

Рассмотрим пример вычитания дробей с разными знаменателями.

В таком виде вычитать дроби нельзя, так как у них разные знаменатели. Чтобы вычесть дроби, необходимо привести их к общему знаменателю.

Рассмотрим знаменатели « (x − y) » и « (x + y) » обеих дробей и найдем для них общий знаменатель.

1. Работаем с числовыми коэффициентами. Числовых коэффициентов в знаменателях нет, поэтому переходим к многочленам.
2. Работаем с многочленами. Находим все различные многочлены из знаменателей в наибольших степенях и перемножаем их.

Многочлены необходимо рассматривать целиком! Для удобства заключайте целый многочлен в скобки.

У нас есть два различных многочлена в знаменателях « (x − y) » и « (x + y) ». Их произведение будет общим знаменателем, т.е. « (x − y)(x + y) » — общий знаменатель.

Теперь дроби можно вычитать, т.к. у них одинаковый знаменатель.

Сложение и вычитание алгебраических дробей с помощью формул сокращенного умножения

В некоторых примерах, чтобы привести алгебраические дроби к общему знаменателю, нужно использовать формулы сокращенного умножения.

Рассмотрим пример сложения алгебраических дробей, где нам потребуется использовать формулу разности квадратов.

В первой алгебраической дроби знаменатель « (p 2 − 36) ». Очевидно, что к нему можно применить формулу разности квадратов.

После разложения многочлена « (p 2 − 36) » на произведение многочленов
« (p + 6)(p − 6) » видно, что в дробях повторяется многочлен « (p + 6) ». Значит, общим знаменателем дробей будет произведение многочленов « (p + 6)(p − 6) ».

Прежде чем приводить многочлены к общему знаменателю, попытайтесь использовать формулы сокращённого умножения или вынесение общего множителя за скобки.

Примеры сложения и вычитания дробей с разными знаменателями с использованием формул сокращенного умножения.

Сложение и вычитание алгебраических дробей с вынесением общего множителя за скобки

На первый взгляд одинаковых многочленов в обеих дробях нет.

Вынесем общий множитель « а » за скобки в обоих знаменателях.

После вынесения общего множителя « а » за скобки, в обоих знаменателях появился одинаковый одночлен « а ». Значит, общий знаменатель для обеих дробей будет выглядеть так: « а(а + 1)(b + 1) ».

Сложение алгебраической дроби с одночленом или числом

Рассмотрим пример. Требуется сложить алгебраическую дробь с одночленом (буквой).

Чтобы сложить одночлен или число с алгебраической дробью, нужно представить одночлен в виде дроби со знаменателем « 1 ».

Представим одночлен « а » как алгебраическую дробь со знаменателем « 1 ».

Подобное действие можно сделать, так как при делении на единицу получается тот же самый одночлен.

Теперь приведем алгебраические дроби к общему знаменателю « (а − 1) » и решим пример.

Источник

Сложение и вычитание алгебраических дробей: правила, примеры

Данная статья начинает изучение действий с алгебраическими дробями: рассмотрим подробно такие действия как сложение и вычитание алгебраических дробей. Разберем схему сложения и вычитания алгебраических дробей как с одинаковыми знаменателями, так и с разными. Изучим, как сложить алгебраическую дробь с многочленом и как произвести их вычитание. На конкретных примерах поясним каждый шаг поиска решения задач.

Действия сложения и вычитания при одинаковых знаменателях

Схема сложения обыкновенных дробей применима и для алгебраических. Мы знаем, что при сложении или вычитании обыкновенных дробей с одинаковыми знаменателями необходимо сложить или вычесть их числители, а знаменатель остается исходным.

К примеру: 3 7 + 2 7 = 3 + 2 7 = 5 7 и 5 11 — 4 11 = 5 — 4 11 = 1 11 .

Соответственно аналогичным образом записывается правило сложения и вычитания алгебраических дробей с одинаковыми знаменателями:

Чтобы осуществить сложение или вычитание алгебраических дробей с одинаковыми знаменателями, нужно соответственно сложить или вычесть числители исходных дробей, а знаменатель записать без изменений.

Данное правило дает возможность сделать вывод, что результат сложения или вычитания алгебраических дробей — новая алгебраическая дробь (в частном случае: многочлен, одночлен или число).

Укажем пример применения сформулированного правила.

Заданы алгебраические дроби: x 2 + 2 · x · y — 5 x 2 · y — 2 и 3 — x · y x 2 · y — 2 . Необходимо осуществить их сложение.

Решение

Исходные дроби содержат одинаковые знаменатели. Согласно правилу, выполним сложение числителей заданных дробей, а знаменатель оставим неизменным.

Сложив многочлены, являющиеся числителями исходных дробей, получим: x 2 + 2 · x · y − 5 + 3 − x · y = x 2 + ( 2 · x · y − x · y ) − 5 + 3 = x 2 + x · y − 2 .

Тогда искомая сумма будет записана как: x 2 + x · y — 2 x 2 · y — 2 .

В практике, как во многих случаях, решение приводится цепочкой равенств, наглядно показывающей все этапы решения:

x 2 + 2 · x · y — 5 x 2 · y — 2 + 3 — x · y x 2 · y — 2 = x 2 + 2 · x · y — 5 + 3 — x · y x 2 · y — 2 = x 2 + x · y — 2 x 2 · y — 2

Ответ: x 2 + 2 · x · y — 5 x 2 · y — 2 + 3 — x · y x 2 · y — 2 = x 2 + x · y — 2 x 2 · y — 2 .

Результатом сложения или вычитания может стать сократимая дробь, в этом случае оптимально ее сократить.

Необходимо вычесть из алгебраической дроби x x 2 — 4 · y 2 дробь 2 · y x 2 — 4 · y 2 .

Решение

Знаменатели исходных дробей равны. Произведем действия с числителями, а именно: вычтем из числителя первой дроби числитель второй, после чего запишем результат, оставляя знаменатель неизменным:

x x 2 — 4 · y 2 — 2 · y x 2 — 4 · y 2 = x — 2 · y x 2 — 4 · y 2

Мы видим, что полученная дробь – сократимая. Осуществим ее сокращение, преобразовав знаменатель при помощи формулы разности квадратов:

x — 2 · y x 2 — 4 · y 2 = x — 2 · y ( x — 2 · y ) · ( x + 2 · y ) = 1 x + 2 · y

Ответ: x x 2 — 4 · y 2 — 2 · y x 2 — 4 · y 2 = 1 x + 2 · y .

По такому же принципу складываются или вычитаются три и более алгебраических дробей при одинаковых знаменателях. К примеру:

1 x 5 + 2 · x 3 — 1 + 3 · x — x 4 x 5 + 2 · x 3 — 1 — x 2 x 5 + 2 · x 3 — 1 — 2 · x 3 x 5 + 2 · x 3 — 1 = 1 + 3 · x — x 4 — x 2 — 2 · x 3 x 5 + 2 · x 3 — 1

Действия сложения и вычитания при разных знаменателях

Вновь обратимся к схеме действий с обыкновенными дробями: чтобы выполнить сложение или вычитание обыкновенных дробей с разными знаменателями, необходимо привести их к общему знаменателю, а затем сложить полученные дроби с одинаковыми знаменателями.

К примеру, 2 5 + 1 3 = 6 15 + 5 15 = 11 15 или 1 2 — 3 7 = 7 14 — 6 14 = 1 14 .

Так же по аналогии сформулируем правило сложения и вычитания алгебраических дробей с разными знаменателями:

Чтобы осуществить сложение или вычитание алгебраических дробей с разными знаменателями, необходимо:

• исходные дроби привести к общему знаменателю;
• выполнить сложение или вычитание полученных дробей с одинаковыми знаменателями.

Очевидно, что ключевым здесь будет навык приведения алгебраических дробей к общему знаменателю. Разберем подробнее.

Приведение алгебраических дробей к общему знаменателю

Чтобы привести алгебраические дроби к общему знаменателю, необходимо осуществить тождественное преобразование заданных дробей, в результате которого знаменатели исходных дробей становятся одинаковыми. Здесь оптимально действовать по следующему алгоритму приведения алгебраических дробей к общему знаменателю:

• сначала определяем общий знаменатель алгебраических дробей;
• затем находим дополнительные множители для каждой из дробей, разделив общий знаменатель на знаменатели исходных дробей;
• последним действием числители и знаменатели заданных алгебраических дробей умножаются на соответствующие дополнительные множители.

Пример 3

Заданы алгебраические дроби: a + 2 2 · a 3 — 4 · a 2 , a + 3 3 · a 2 — 6 · a и a + 1 4 · a 5 — 16 · a 3 . Необходимо привести их к общему знаменателю.

Решение

Действуем по указанному выше алгоритму. Определим общий знаменатель исходных дробей. С этой целью разложим знаменатели заданных дробей на множители: 2 · a 3 − 4 · a 2 = 2 · a 2 · ( a − 2 ) , 3 · a 2 − 6 · a = 3 · a · ( a − 2 ) и 4 · a 5 − 16 · a 3 = 4 · a 3 · ( a − 2 ) · ( a + 2 ) . Отсюда можем записать общий знаменатель: 12 · a 3 · ( a − 2 ) · ( a + 2 ) .

Теперь нам предстоит найти дополнительные множители. Разделим, согласно алгоритму, найденный общий знаменатель на знаменатели исходных дробей:

• для первой дроби: 12 · a 3 · ( a − 2 ) · ( a + 2 ) : ( 2 · a 2 · ( a − 2 ) ) = 6 · a · ( a + 2 ) ;
• для второй дроби: 12 · a 3 · ( a − 2 ) · ( a + 2 ) : ( 3 · a · ( a − 2 ) ) = 4 · a 2 · ( a + 2 );
• для третьей дроби: 12 · a 3 · ( a − 2 ) · ( a + 2 ) : ( 4 · a 3 · ( a − 2 ) · ( a + 2 ) ) = 3 .

Следующий шаг — умножение числителей и знаменателей заданных дробей на найденные дополнительные множители:

a + 2 2 · a 3 — 4 · a 2 = ( a + 2 ) · 6 · a · ( a + 2 ) ( 2 · a 3 — 4 · a 2 ) · 6 · a · ( a + 2 ) = 6 · a · ( a + 2 ) 2 12 · a 3 · ( a — 2 ) · ( a + 2 ) a + 3 3 · a 2 — 6 · a = ( a + 3 ) · 4 · a 2 · ( a + 2 ) 3 · a 2 — 6 · a · 4 · a 2 · ( a + 2 ) = 4 · a 2 · ( a + 3 ) · ( a + 2 ) 12 · a 3 · ( a — 2 ) · ( a + 2 ) a + 1 4 · a 5 — 16 · a 3 = ( a + 1 ) · 3 ( 4 · a 5 — 16 · a 3 ) · 3 = 3 · ( a + 1 ) 12 · a 3 · ( a — 2 ) · ( a + 2 )

Ответ: a + 2 2 · a 3 — 4 · a 2 = 6 · a · ( a + 2 ) 2 12 · a 3 · ( a — 2 ) · ( a + 2 ) ; a + 3 3 · a 2 — 6 · a = 4 · a 2 · ( a + 3 ) · ( a + 2 ) 12 · a 3 · ( a — 2 ) · ( a + 2 ) ; a + 1 4 · a 5 — 16 · a 3 = 3 · ( a + 1 ) 12 · a 3 · ( a — 2 ) · ( a + 2 ) .

Так, мы привели исходные дроби к общему знаменателю. В случае необходимости далее можно преобразовать полученный результат в вид алгебраических дробей, осуществив умножение многочленов и одночленов в числителях и знаменателях.

Уточним также такой момент: найденный общий знаменатель оптимально оставлять в виде произведения на случай необходимости сократить конечную дробь.

Мы рассмотрели подробно схему приведения исходных алгебраических дробей к общему знаменателю, теперь можем приступить к разбору примеров на сложение и вычитание дробей с разными знаменателями.

Заданы алгебраические дроби: 1 — 2 · x x 2 + x и 2 · x + 5 x 2 + 3 · x + 2 . Необходимо осуществить действие их сложения.

Решение

Исходные дроби имеют разные знаменатели, поэтому первым действием приведем их к общему знаменателю. Раскладываем знаменатели на множители: x 2 + x = x · ( x + 1 ) , а x 2 + 3 · x + 2 = ( x + 1 ) · ( x + 2 ) , т.к. корни квадратного трехчлена x 2 + 3 · x + 2 это числа: — 1 и — 2 . Определяем общий знаменатель: x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) , тогда дополнительные множители будут: x + 2 и – x для первой и второй дробей соответственно.

Таким образом: 1 — 2 · x x 2 + x = 1 — 2 · x x · ( x + 1 ) = ( 1 — 2 · x ) · ( x + 2 ) x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = x + 2 — 2 · x 2 — 4 · x x · ( x + 1 ) · x + 2 = 2 — 2 · x 2 — 3 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) и 2 · x + 5 x 2 + 3 · x + 2 = 2 · x + 5 ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = 2 · x + 5 · x ( x + 1 ) · ( x + 2 ) · x = 2 · x 2 + 5 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 )

Теперь сложим дроби, которые мы привели к общему знаменателю:

2 — 2 · x 2 — 3 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) + 2 · x 2 + 5 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = = 2 — 2 · x 2 — 3 · x + 2 · x 2 + 5 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = 2 · 2 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 )

Полученную дробь возможно сократить на общий множитель x + 1 :

2 + 2 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = 2 · ( x + 1 ) x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = 2 x · ( x + 2 )

И, напоследок, полученный результат запишем в виде алгебраической дроби, заменив произведение в знаменателе многочленом:

2 x · ( x + 2 ) = 2 x 2 + 2 · x

Запишем ход решения кратко в виде цепочки равенств:

1 — 2 · x x 2 + x + 2 · x + 5 x 2 + 3 · x + 2 = 1 — 2 · x x · ( x + 1 ) + 2 · x + 5 ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = = 1 — 2 · x · ( x + 2 ) x · x + 1 · x + 2 + 2 · x + 5 · x ( x + 1 ) · ( x + 2 ) · x = 2 — 2 · x 2 — 3 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) + 2 · x 2 + 5 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = = 2 — 2 · x 2 — 3 · x + 2 · x 2 + 5 · x x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = 2 · x + 1 x · ( x + 1 ) · ( x + 2 ) = 2 x · ( x + 2 ) = 2 x 2 + 2 · x

Ответ: 1 — 2 · x x 2 + x + 2 · x + 5 x 2 + 3 · x + 2 = 2 x 2 + 2 · x

Обратите внимание еще на такую деталь: перед тем, как алгебраические дроби сложить или вычесть, при наличии возможности их желательно преобразовать с целью упрощения.

Необходимо осуществить вычитание дробей: 2 1 1 3 · x — 2 21 и 3 · x — 1 1 7 — 2 · x .

Решение

Преобразуем исходные алгебраические дроби для упрощения дальнейшего решения. Вынесем за скобки числовые коэффициенты переменных в знаменателе:

2 1 1 3 · x — 2 21 = 2 4 3 · x — 2 21 = 2 4 3 · x — 1 14 и 3 · x — 1 1 7 — 2 · x = 3 · x — 1 — 2 · x — 1 14

Данное преобразование однозначно дало нам пользу: мы явно видим наличие общего множителя.

Избавимся вообще от числовых коэффициентов в знаменателях. Для этого используем основное свойство алгебраических дробей: числитель и знаменатель первой дроби умножим на 3 4 , а второй на — 1 2 , тогда получим:

2 4 3 · x — 1 14 = 3 4 · 2 3 4 · 4 3 · x — 1 14 = 3 2 x — 1 14 и 3 · x — 1 — 2 · x — 1 14 = — 1 2 · 3 · x — 1 — 1 2 · — 2 · x — 1 14 = — 3 2 · x + 1 2 x — 1 14 .

Совершим действие, которое нам позволит избавиться от дробных коэффициентов: умножим полученные дроби на 14 :

3 2 x — 1 14 = 14 · 3 2 14 · x — 1 14 = 21 14 · x — 1 и — 3 2 · x + 1 2 x — 1 14 = 14 · — 3 2 · x + 1 2 x — 1 14 = — 21 · x + 7 14 · x — 1 .

Наконец, выполним требуемое в условии задачи действие – вычитание:

2 1 1 3 · x — 2 21 — 3 · x — 1 1 7 — 2 · x = 21 14 · x — 1 — — 21 · x + 7 14 · x — 1 = 21 — — 21 · x + 7 14 · x — 1 = 21 · x + 14 14 · x — 1

Ответ: 2 1 1 3 · x — 2 21 — 3 · x — 1 1 7 — 2 · x = 21 · x + 14 14 · x — 1 .

Сложение и вычитание алгебраической дроби и многочлена

Данное действие сводится также к сложению или вычитанию алгебраических дробей: необходимо представить исходный многочлен как дробь со знаменателем 1 .

Необходимо произвести сложение многочлена x 2 − 3 с алгебраической дробью 3 · x x + 2 .

Решение

Запишем многочлен как алгебраическую дробь со знаменателем 1 : x 2 — 3 1

Теперь можем выполнить сложение по правилу сложения дробей с разными знаменателями:

x 2 — 3 + 3 · x x + 2 = x 2 — 3 1 + 3 · x x + 2 = x 2 — 3 · ( x + 2 ) 1 · x + 2 + 3 · x x + 2 = = x 3 + 2 · x 2 — 3 · x — 6 x + 2 + 3 · x x + 2 = x 3 + 2 · x 2 — 3 · x — 6 + 3 · x x + 2 = = x 3 + 2 · x 2 — 6 x + 2

Ответ: x 2 — 3 + 3 · x x + 2 = x 3 + 2 · x 2 — 6 x + 2 .

Источник